本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種患者特異性人工關(guān)節(jié)的制造方法。

背景技術(shù)：

目前，進行人工膝關(guān)節(jié)置換成為治療骨性關(guān)節(jié)炎、恢復(fù)膝關(guān)節(jié)功能的有效方法，已得到醫(yī)學(xué)界的廣泛認可和接受。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上大約有3.55億關(guān)節(jié)疾病患者，歐美國家每年將有20萬到30萬例全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)（totalkneereplacement,tkr），2013年我國髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)置換總數(shù)約有50萬例，膝關(guān)節(jié)置換數(shù)量平均每年以26.9%～27.9%的比例增長。然而研究表明，膝關(guān)節(jié)解剖形態(tài)隨性別、種族不同，差異明顯。國內(nèi)外通用的系列化標(biāo)準(zhǔn)化假體，分為幾個有限系列和規(guī)格，難以滿足患者個體化的需求，匹配性差，影響手術(shù)長期效果和假體的使用壽命。

因此，確有必要提供一種患者特異性人工關(guān)節(jié)的制造方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種患者特異性人工關(guān)節(jié)的制造方法，通過本發(fā)明方法獲得的患者特異性人工關(guān)節(jié)能夠根據(jù)不同患者骨骼進行個性化的匹配，提高假體匹配率，進而延長假體的使用壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的患者特異性人工關(guān)節(jié)的制造方法是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種患者特異性人工關(guān)節(jié)的制造方法包括如下步驟：采用掃描設(shè)備對待掃描部位進行掃描獲得含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)，所述待掃描部位為患者關(guān)節(jié)損傷部位；根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，所述感興趣區(qū)域為患者關(guān)節(jié)損傷部位的骨骼；根據(jù)感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息重構(gòu)獲得感興趣區(qū)域的三維模型，所述感興趣區(qū)域的三維模型為待掃描部位的骨骼三維模型；根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型設(shè)計生成患者特異性人工關(guān)節(jié)模型；通過快速成型技術(shù)將患者特異性人工關(guān)節(jié)模型進行實體打印獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)。

進一步地，所述根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型設(shè)計生成患者特異性人工關(guān)節(jié)的過程包括如下步驟：根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型獲得感興趣區(qū)域的骨骼形態(tài)特征參數(shù)值；根據(jù)骨骼形態(tài)特征參數(shù)值獲得骨骼重要特征結(jié)構(gòu)參數(shù)的值；根據(jù)骨骼重要特征結(jié)構(gòu)參數(shù)的值獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)模型雛形；根據(jù)患者特異性人工關(guān)節(jié)模型雛形獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)模型。

進一步地，所述骨骼形態(tài)特征參數(shù)值包括股骨髁內(nèi)外徑、股骨外側(cè)髁寬、股骨外側(cè)髁前后徑、股骨外側(cè)髁傾角、股骨內(nèi)側(cè)髁傾角、股骨內(nèi)側(cè)髁前后徑、股骨髁間窩深和股骨內(nèi)側(cè)髁寬特征參數(shù)的值。

進一步地，所述骨骼重要特征結(jié)構(gòu)參數(shù)包括股骨髁前后徑、股骨髁內(nèi)外徑和股骨髁曲率半徑。

進一步地，所述患者特異性人工關(guān)節(jié)模型是通過金屬3d打印技術(shù)對人工關(guān)節(jié)模型進行實體打印獲得的。

進一步地，所述根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息的具體過程包括如下步驟：根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)重建獲得含待掃描部位的ct/mri圖像；從含待掃描部位的ct/mri圖像提取感興趣區(qū)域的ct/mri圖像；根據(jù)感興趣區(qū)域的ct/mri圖像獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息。

進一步地，所述獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)模型的過程包含如下步驟：對所述人工關(guān)節(jié)雛形進行對稱拉伸操作得到拉伸體模型；對所述拉伸體模型進行修剪操作得到修剪體模型，所述修剪體模型是基于修剪面進行修剪的；對所述修剪體模型進行偏置、裁剪、邊倒圓、掃掠操作得到掃掠體模型，所述掃掠體模型是基于掃掠面進行掃掠的；對掃掠體模型進行拉伸、裁剪、邊倒圓操作得到患者特異性人工關(guān)節(jié)模型。

進一步地，所述掃描設(shè)備為ct掃描設(shè)備或核磁共振掃描設(shè)備，所述含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)為dicom格式數(shù)據(jù)。

進一步地，所述感興趣的三維模型是根據(jù)感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息逆向重構(gòu)獲得的。

本發(fā)明的患者特異性人工關(guān)節(jié)的制造方法是根據(jù)患者病患部位的骨骼特征參數(shù)設(shè)計生成患者特異性人工關(guān)節(jié)，并通過3d打印技術(shù)制成。根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的患者特異性人工關(guān)節(jié)能夠根據(jù)不同患者骨骼特征參數(shù)進行個性化的匹配，提高了假體匹配率，進而延長了假體的使用壽命。

附圖說明

為了便于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細的描述。

圖1為本發(fā)明患者特異性人工關(guān)節(jié)的制造方法的流程示意圖。

圖2為圖1中根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息的流程示意圖。

圖3為圖1中根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型設(shè)計生成患者特異性人工關(guān)節(jié)的流程示意圖。

圖4為根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型獲得感興趣區(qū)域的骨骼形態(tài)特征參數(shù)值的示意圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的患者特異性人工關(guān)節(jié)模型雛形。

圖6為根據(jù)患者特異性人工關(guān)節(jié)模型雛形獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)模型的流程示意圖。

圖7為根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的患者特異性人工關(guān)節(jié)拉伸體模型。

圖8為根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的患者特異性人工關(guān)節(jié)修剪體模型。

圖9為根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的患者特異性人工關(guān)節(jié)掃掠體模型。

圖10為根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的患者特異性人工關(guān)節(jié)模型。

圖中的數(shù)字或字母所代表的相應(yīng)部件的名稱：

ml-股骨髁內(nèi)外徑，lcw-股骨外側(cè)髁寬，lap-股骨外側(cè)髁前后徑，α-股骨外側(cè)髁傾角，β-股骨內(nèi)側(cè)髁傾角，map-股骨內(nèi)側(cè)髁前后徑，fifd-股骨髁間窩mcw-深和股骨內(nèi)側(cè)髁寬，1-裁切面，2-掃掠面。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例作詳細的說明。

圖1為本發(fā)明患者特異性人工關(guān)節(jié)的制造方法的流程示意圖。該制造方法包括如下步驟：

s11、采用掃描設(shè)備對待掃描部位進行掃描獲得含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)，所述待掃描部位為患者關(guān)節(jié)損傷部位；

s12、根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，所述感興趣區(qū)域為患者關(guān)節(jié)損傷部位的骨骼；

s13、根據(jù)感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息重構(gòu)獲得感興趣區(qū)域的三維模型，所述感興趣區(qū)域的三維模型為待掃描部位的骨骼三維模型；

s14、根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型設(shè)計生成患者特異性人工關(guān)節(jié)模型；

s15、通過快速成型技術(shù)將患者特異性人工關(guān)節(jié)模型進行實體打印獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)。

其中，步驟s15中所述的患者特異性人工關(guān)節(jié)模型是通過金屬3d打印技術(shù)對人工關(guān)節(jié)模型進行實體打印獲得的。

步驟s11中的掃描設(shè)備為ct掃描設(shè)備或核磁共振掃描設(shè)備。所述含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)為dicom格式數(shù)據(jù)。所述感興趣的三維模型是根據(jù)感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息逆向重構(gòu)獲得的。

請結(jié)合圖2所示，步驟s12中所述根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息的具體過程包括如下步驟：

s21、根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)重建獲得含待掃描部位的ct/mri圖像；

s22、從含待掃描部位的ct/mri圖像提取感興趣區(qū)域的ct/mri圖像；

s23、根據(jù)感興趣區(qū)域的ct/mri圖像獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息。

步驟s23中的ct/mri圖像為dicom格式的數(shù)據(jù)，所述感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息為stl格式的數(shù)據(jù)。所述感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息是將感興趣區(qū)域的ct/mri圖像進行轉(zhuǎn)換獲得的。

請結(jié)合圖3所示，步驟s14中，所述根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型設(shè)計生成患者特異性人工關(guān)節(jié)的過程包括如下步驟：

s31、根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型獲得感興趣區(qū)域的骨骼形態(tài)特征參數(shù)值，所述骨骼形態(tài)特征參數(shù)值包括股骨髁內(nèi)外徑ml、股骨外側(cè)髁寬lcw、股骨外側(cè)髁前后徑lap、股骨外側(cè)髁傾角α、股骨內(nèi)側(cè)髁傾角β、股骨內(nèi)側(cè)髁前后徑map、股骨髁間窩深fifd和股骨內(nèi)側(cè)髁寬mcw特征參數(shù)的值，如圖4所示；

s32、根據(jù)骨骼形態(tài)特征參數(shù)值獲得骨骼重要特征結(jié)構(gòu)參數(shù)的值，所述骨骼重要特征結(jié)構(gòu)參數(shù)包括股骨髁前后徑、股骨髁內(nèi)外徑和股骨髁曲率半徑；

s33、根據(jù)骨骼重要特征結(jié)構(gòu)參數(shù)的值獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)模型雛形，如圖5所示；

s34、根據(jù)患者特異性人工關(guān)節(jié)模型雛形獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)模型。

請結(jié)合圖6所示，步驟s34中所述獲得患者特異性人工關(guān)節(jié)模型的過程包括如下步驟：

s41、對所述人工關(guān)節(jié)雛形進行對稱拉伸操作得到拉伸體模型，如圖7所示；

s42、對所述拉伸體模型進行修剪操作得到修剪體模型，所述修剪體模型是基于修剪面1進行修剪的，如圖8所示；

s43、對所述修剪體模型進行偏置、裁剪、邊倒圓、掃掠操作得到掃掠體模型，所述掃掠體模型是基于掃掠面2進行掃掠的，如圖9所示；

s44、對掃掠體模型進行拉伸、裁剪、邊倒圓操作得到患者特異性人工關(guān)節(jié)模型，如圖10所示。

本發(fā)明的患者特異性人工關(guān)節(jié)是根據(jù)患者病患部位的骨骼特征參數(shù)設(shè)計生成的，并通過金屬3d打印技術(shù)制成；其能夠根據(jù)不同患者骨骼特征參數(shù)進行個性化的匹配，提高了假體匹配率，進而延長了假體的使用壽命。

綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的范圍，即凡是依本發(fā)明的權(quán)利要求書及本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，均應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。