一種人工骨的制備方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人工骨的制備方法及系統(tǒng)。該方法包括獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖；根據(jù)所述三維多孔模型圖制備三維多孔人工骨。通過獲取的患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)建立三維多孔模型圖，然后制備三維多孔人工骨，該技術(shù)方案制備的人工骨因其為三維多孔結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了個(gè)體化、輕量化的特點(diǎn)，多孔結(jié)構(gòu)適合組織或骨的長入，具有良好的生物相容性。
【專利說明】
_種人工骨的制備方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及骨缺損修復(fù)領(lǐng)域，尤其涉及一種人工骨的制備方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]骨缺損修復(fù)一直是困擾著矯形外科和骨科醫(yī)生的一個(gè)難題，每年都有大量的病人因各種原因?qū)е鹿侨睋p難以修復(fù)，人工骨移植材料在最近幾十年得以迅速發(fā)展，但現(xiàn)有技術(shù)制備的人工骨質(zhì)量重、生物相容性差，其綜合性能難以令人滿意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種人工骨的制備方法及系統(tǒng)，本發(fā)明旨在解決目前人工骨質(zhì)量重、生物相容性差的問題，提供一種個(gè)體化、輕量化的三維多孔人工骨的制備方法及系統(tǒng)。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種人工骨的制備方法，包括:
[0006]獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)；
[0007]根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖；
[0008]根據(jù)所述三維多孔模型圖制備三維多孔人工骨。
[0009]其中，所述根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖，包括:
[0010]根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖；
[0011]對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行優(yōu)化處理，補(bǔ)全破面、消除多余網(wǎng)格，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述原始骨骼模型圖內(nèi)嵌自由點(diǎn)；
[0012]所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)和內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，依據(jù)所成線建立形狀實(shí)體，再形成微結(jié)構(gòu)圖，得到網(wǎng)格模型圖；
[0013]將所述網(wǎng)格模型圖導(dǎo)入軟件中進(jìn)行修改、優(yōu)化，消除多余的幾何點(diǎn)、面，修復(fù)自相交的面和線，調(diào)整網(wǎng)格大小和質(zhì)量，得到修復(fù)后的網(wǎng)格模型圖；
[0014]將所述修復(fù)后的網(wǎng)格模型圖進(jìn)行曲面生成，創(chuàng)建三維多孔模型圖；
[0015]將所述三維多孔模型圖與原始骨骼模型圖及患者骨骼損傷部位的周邊組織環(huán)境、骨、皮層曲面進(jìn)行匹配，得到匹配好的三維多孔模型圖；
[0016]將所述匹配好的三維多孔模型圖導(dǎo)入有限元處理軟件中，進(jìn)行生物流體力學(xué)分析，得到設(shè)計(jì)好的三維多孔模型。
[0017]其中，形狀實(shí)體包括:圓柱實(shí)體、長方體實(shí)體、或正方體實(shí)體。
[0018]其中，根據(jù)所述三維多孔模型圖制備人工骨，包括:
[0019]將所述三維多孔模型圖導(dǎo)入到3D打印機(jī)中，打印該三維多孔模型圖，得到三維多孔人工骨；
[0020]對(duì)所述三維多孔人工骨進(jìn)行表面處理，得到處理后的三維多孔人工骨。
[0021 ]其中，根據(jù)所述三維多孔模型圖制備人工骨之后，還包括:
[0022]對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行檢驗(yàn)，以檢查是否達(dá)到要求。
[0023]其中，對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行檢驗(yàn)，包括:
[0024]對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行3D掃描，得到三維圖形，將所述三維圖形與所述三維多孔模型圖進(jìn)行測(cè)量比對(duì)；
[0025]將所述三維多孔人工骨與患者進(jìn)行匹配試驗(yàn)。
[0026]其中，三維多孔人工骨的孔隙大小為150-500微米。
[0027]其中，上述獲取患者損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，包括:通過CT或MRI對(duì)患者損傷部位進(jìn)行薄層掃描，所述薄層厚度為0.625mm，所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的格式為DIC0M3.0。
[0028]其中，上述3D打印機(jī)中使用的材料為納米級(jí)羥基磷灰石+PLA復(fù)合材料，或鈦合金材料。
[0029]一種人工骨的制備系統(tǒng)，包括:
[0030]數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)；
[0031 ]模型創(chuàng)建模塊，用于根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖；
[0032]人工骨制備模塊，用于根據(jù)所述三維多孔模型圖制備三維多孔人工骨。
[0033]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供了一種人工骨的制備方法及系統(tǒng)。該方法包括獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù);根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖；根據(jù)所述三維多孔模型圖制備三維多孔人工骨。通過獲取的患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)建立三維多孔模型圖，然后制備三維多孔人工骨，該技術(shù)方案制備的人工骨因其為三維多孔結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了個(gè)體化、輕量化的特點(diǎn)，多孔結(jié)構(gòu)適合組織或骨的長入，具有良好的生物相容性。
【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種人工骨的制備方法的方法流程圖。
[0035]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種人工骨的制備方法的方法流程圖。
[0036]圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種人工骨的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0037]圖4是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種人工骨的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0039]實(shí)施例一
[0040]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種人工骨的制備方法，包括以下步驟:
[0041]SlOl，獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。
[0042]S102，根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖。
[0043 ] S13，根據(jù)所述三維多孔模型圖制備三維多孔人工骨。
[0044]本實(shí)施例中，通過獲取的患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)建立三維多孔模型圖，然后制備三維多孔人工骨，該技術(shù)方案制備的人工骨因其為三維多孔結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了個(gè)體化、輕量化的特點(diǎn)，多孔結(jié)構(gòu)適合組織或骨的長入，具有良好的生物相容性。
[0045]實(shí)施例二
[0046]如圖2所示，本實(shí)施例提供一種人工骨的制備方法，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上增加了幾個(gè)步驟，包括:
[0047]S201，獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。
[0048]具體的，通過CT或MRI對(duì)患者損傷部位進(jìn)行薄層掃描，所述薄層厚度為0.625mm，其醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的格式為DI COM3.0。
[0049]S202，根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖。
[0050]本實(shí)施例中，將患者骨骼損傷部位的CT或MRI影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)三維重建軟件里，根據(jù)人體CT灰度值反應(yīng)了物質(zhì)對(duì)X線的衰減大小，如水的灰度值定義為0，脂肪的CT值為-100，骨皮質(zhì)密度為2000，因此以CT骨骼成像為例，對(duì)灰度值進(jìn)行篩選精確還原得到損傷及需要修補(bǔ)的三維模型，對(duì)其分析生理結(jié)構(gòu)及解剖結(jié)構(gòu)。
[0051 ]本實(shí)施例中，原始骨骼模型圖的格式保存為stl、stp、obj、max、3ds、ma、vtk、或igs，以用于傳輸、存儲(chǔ)、瀏覽、檢查、修改和加工生產(chǎn)。
[0052]S203，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行優(yōu)化處理，補(bǔ)全破面并消除多余網(wǎng)格，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述原始骨骼模型圖內(nèi)嵌自由點(diǎn)。
[0053]S204，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)和內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，依據(jù)所成線建立形狀實(shí)體，再形成微結(jié)構(gòu)圖，得到網(wǎng)格模型圖。
[0054]本實(shí)施例中，形狀實(shí)體包括:圓柱實(shí)體、長方體實(shí)體、或正方體實(shí)體。
[0055]S205，將所述網(wǎng)格模型圖導(dǎo)入軟件中進(jìn)行修改和優(yōu)化，消除多余的幾何點(diǎn)和面，修復(fù)自相交的面和線，調(diào)整網(wǎng)格大小和質(zhì)量，得到修復(fù)后的網(wǎng)格模型圖。
[0056]本實(shí)施例中，采用逆向工程軟件Geomagic對(duì)網(wǎng)格模型圖進(jìn)行修改和優(yōu)化。
[0057]S206，將所述修復(fù)后的網(wǎng)格模型圖進(jìn)行曲面生成，創(chuàng)建三維多孔模型圖。
[0058]S207，將所述三維多孔模型圖與原始骨骼模型圖及患者骨骼損傷部位的周邊組織環(huán)境、骨、和皮層曲面進(jìn)行匹配，得到匹配好的三維多孔模型圖。
[0059]S208，將所述匹配好的三維多孔模型圖導(dǎo)入有限元處理軟件中，進(jìn)行生物流體力學(xué)分析，得到設(shè)計(jì)好的三維多孔模型。
[0000]具體的，本實(shí)施例中的有限元處理軟件為ansys。
[0061]本實(shí)施例中，將設(shè)計(jì)好的三維多孔模型導(dǎo)入到犀牛軟件中，采用對(duì)人體安全可靠的力學(xué)結(jié)構(gòu)及一種輕量化三維多孔結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)，肉眼可以觀察到模型空隙形態(tài)、取向規(guī)則有序，用放大鏡觀察，可以觀察到孔是相互交聯(lián)貫通的，孔隙大小為150?500微米，適合組織或骨長入。[0062 ] S209，將所述三維多孔模型圖導(dǎo)入到3D打印機(jī)中，打印該三維多孔模型圖，得到三維多孔人工骨。
[0063]將設(shè)計(jì)好的輕量化三維多孔模型保存為STL、STP等格式，以用于傳輸，存儲(chǔ)，瀏覽，檢查，修改和加工生產(chǎn)。然后對(duì)其進(jìn)行程序編寫，導(dǎo)入到生物3D打印機(jī)中添加好已經(jīng)配備好的材料來生產(chǎn)一種輕量化三維多孔人工骨。
[0064]本實(shí)施例中，3D打印機(jī)中使用的材料為納米級(jí)羥基磷灰石與PLA的復(fù)合材料，或鈦合金材料。
[0065]S2010，對(duì)所述三維多孔人工骨進(jìn)行表面處理，得到處理后的三維多孔人工骨。
[0066]S2011，對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行檢驗(yàn)，以檢查是否達(dá)到要求。
[0067]具體的，對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行檢驗(yàn)，包括:
[0068]對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行3D掃描，得到三維圖形，將所述三維圖形與所述三維多孔模型圖進(jìn)行測(cè)量比對(duì)；
[0069]將所述三維多孔人工骨與患者進(jìn)行匹配試驗(yàn)。
[0070]本實(shí)施例提供一種人工骨的制備方法，其特點(diǎn)是人工骨的結(jié)構(gòu)為三維多孔結(jié)構(gòu)，通過獲取的患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)建立三維多孔模型圖，然后制備三維多孔人工骨，該技術(shù)方案制備的人工骨因其為三維多孔結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了個(gè)體化、輕量化的特點(diǎn)，多孔結(jié)構(gòu)適合組織或骨的長入，具有良好的生物相容性。
[0071]本實(shí)施例通過微孔設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)滿足生理結(jié)構(gòu)，解剖結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)力學(xué)，生物力學(xué)的三維多孔模型，通過對(duì)模型的完善和優(yōu)化，使得設(shè)計(jì)的多孔結(jié)構(gòu)滿足生物流體力學(xué)，其工藝簡(jiǎn)單，制作方便，制作周期短。采用3D打印技術(shù)打印設(shè)計(jì)好的三維多孔模型，得到實(shí)物三維多孔人工骨，對(duì)打印出來的三維多孔人工骨進(jìn)行匹配、表面處理、及進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，最終得到生物相容性好、輕量化的三維多孔人工骨，以滿足骨損傷患者的需求。
[0072]實(shí)施例三
[0073]如圖3所示，本實(shí)施例提供一種人工骨的制備系統(tǒng)，本實(shí)施例與實(shí)施例一中的方法相對(duì)應(yīng)，包括:
[0074]數(shù)據(jù)獲取模塊310，用于獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。
[0075]模型創(chuàng)建模塊320，用于根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖。
[0076]人工骨制備模塊330，用于根據(jù)所述三維多孔模型圖制備三維多孔人工骨。
[0077]本實(shí)施例中的系統(tǒng)的各模塊協(xié)同工作，通過獲取的患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)建立三維多孔模型圖，然后制備三維多孔人工骨，該技術(shù)方案制備的人工骨因其為三維多孔結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了個(gè)體化、輕量化的特點(diǎn)，多孔結(jié)構(gòu)適合組織或骨的長入，具有良好的生物相容性。
[0078]實(shí)施例四
[0079]如圖4所示，本實(shí)施例提供一種具體的人工骨的制備系統(tǒng)，本實(shí)施例在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上增加了幾個(gè)模塊，本實(shí)施例與實(shí)施例二中的方法相對(duì)應(yīng)，若有未詳盡之處，可參考實(shí)施例二。
[0080]一種人工骨的制備系統(tǒng)，包括:
[0081]數(shù)據(jù)獲取模塊410，獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。
[0082]具體的，通過CT或MRI對(duì)患者損傷部位進(jìn)行薄層掃描，所述薄層厚度為0.625mm，其醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的格式為DI COM3.0。
[0083]模型創(chuàng)建模塊420，用于根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖。
[0084]本實(shí)施例中，模型創(chuàng)建模塊420，包括:
[0085]根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖；
[0086]對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行優(yōu)化處理，補(bǔ)全破面并消除多余網(wǎng)格，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述原始骨骼模型圖內(nèi)嵌自由點(diǎn)；
[0087]所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)和內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，依據(jù)所成線建立形狀實(shí)體，再形成微結(jié)構(gòu)圖，得到網(wǎng)格模型圖；
[0088]將所述網(wǎng)格模型圖導(dǎo)入軟件中進(jìn)行修改和優(yōu)化，消除多余的幾何點(diǎn)和面，修復(fù)自相交的面和線，調(diào)整網(wǎng)格大小和質(zhì)量，得到修復(fù)后的網(wǎng)格模型圖；
[0089]將所述修復(fù)后的網(wǎng)格模型圖進(jìn)行曲面生成，創(chuàng)建三維多孔模型圖；
[0090]將所述三維多孔模型圖與原始骨骼模型圖及患者骨骼損傷部位的周邊組織環(huán)境、骨、和皮層曲面進(jìn)行匹配，得到匹配好的三維多孔模型圖；
[0091]將所述匹配好的三維多孔模型圖導(dǎo)入有限元處理軟件中，進(jìn)行生物流體力學(xué)分析，得到設(shè)計(jì)好的三維多孔模型。
[0092]本實(shí)施例中，原始骨骼模型圖的格式保存為stl、stp、obj、max、3ds、ma、vtk、或igs，以用于傳輸、存儲(chǔ)、瀏覽、檢查、修改和加工生產(chǎn)。形狀實(shí)體包括:圓柱實(shí)體、長方體實(shí)體、或正方體實(shí)體。采用逆向工程軟件Geomagic對(duì)網(wǎng)格模型圖進(jìn)行修改和優(yōu)化。
[0093]具體的，本實(shí)施例中的有限元處理軟件為ansys。
[0094]本實(shí)施例中，將設(shè)計(jì)好的三維多孔模型導(dǎo)入到犀牛軟件中，采用對(duì)人體安全可靠的力學(xué)結(jié)構(gòu)及一種輕量化三維多孔結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)，肉眼可以觀察到模型空隙形態(tài)、取向規(guī)則有序，用放大鏡觀察，可以觀察到孔是相互交聯(lián)貫通的，孔隙大小為150?500微米，適合組織或骨長入。
[0095 ] 3D打印模塊430，用于將所述三維多孔模型圖導(dǎo)入到3D打印機(jī)中，打印該三維多孔模型圖，得到三維多孔人工骨。
[0096]本實(shí)施例中，3D打印機(jī)中使用的材料為納米級(jí)羥基磷灰石與PLA的復(fù)合材料，或鈦合金材料。
[0097]表面處理模塊440，用于對(duì)所述三維多孔人工骨進(jìn)行表面處理，得到處理后的三維多孔人工骨。
[0098]實(shí)物驗(yàn)證模塊450，用于對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行檢驗(yàn)，以檢查是否達(dá)到要求。
[0099]本實(shí)施例提供的一種人工骨的制備系統(tǒng)，通過微孔設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)滿足生理結(jié)構(gòu)，解剖結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)力學(xué)，生物力學(xué)的三維多孔模型，通過對(duì)模型的完善和優(yōu)化，使得設(shè)計(jì)的多孔結(jié)構(gòu)滿足生物流體力學(xué)，其工藝簡(jiǎn)單，制作方便，制作周期短。采用3D打印技術(shù)打印設(shè)計(jì)好的三維多孔模型，得到實(shí)物三維多孔人工骨，對(duì)打印出來的三維多孔人工骨進(jìn)行匹配、表面處理、及進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，最終得到生物相容性好、輕量化的三維多孔人工骨，以滿足骨損傷患者的需求。
[0100]以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它【具體實(shí)施方式】，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人工骨的制備方法，其特征在于，包括: 獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖； 根據(jù)所述三維多孔模型圖制備三維多孔人工骨。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖，包括: 根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖； 對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行優(yōu)化處理，補(bǔ)全破面并消除多余網(wǎng)格，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述原始骨骼模型圖內(nèi)嵌自由點(diǎn)； 所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)和內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，依據(jù)所成線建立形狀實(shí)體，再形成微結(jié)構(gòu)圖，得到網(wǎng)格模型圖； 將所述網(wǎng)格模型圖導(dǎo)入軟件中進(jìn)行修改和優(yōu)化，消除多余的幾何點(diǎn)和面，修復(fù)自相交的面和線，調(diào)整網(wǎng)格大小和質(zhì)量，得到修復(fù)后的網(wǎng)格模型圖； 將所述修復(fù)后的網(wǎng)格模型圖進(jìn)行曲面生成，創(chuàng)建三維多孔模型圖； 將所述三維多孔模型圖與原始骨骼模型圖及患者骨骼損傷部位的周邊組織環(huán)境、骨、和皮層曲面進(jìn)行匹配，得到匹配好的三維多孔模型圖； 將所述匹配好的三維多孔模型圖導(dǎo)入有限元處理軟件中，進(jìn)行生物流體力學(xué)分析，得到設(shè)計(jì)好的三維多孔模型。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述三維多孔模型圖制備人工骨，包括: 將所述三維多孔模型圖導(dǎo)入到3D打印機(jī)中，打印該三維多孔模型圖，得到三維多孔人工骨； 對(duì)所述三維多孔人工骨進(jìn)行表面處理，得到處理后的三維多孔人工骨。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述三維多孔模型圖制備人工骨之后，還包括: 對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行檢驗(yàn)，以檢查是否達(dá)到要求。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行檢驗(yàn)，包括: 對(duì)所述處理后的三維多孔人工骨進(jìn)行3D掃描，得到三維圖形，將所述三維圖形與所述三維多孔模型圖進(jìn)行測(cè)量比對(duì)； 將所述三維多孔人工骨與患者進(jìn)行匹配試驗(yàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述形狀實(shí)體包括:圓柱實(shí)體、長方體實(shí)體、或正方體實(shí)體。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三維多孔人工骨的孔隙大小為150-500微米。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取患者損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，包括:通過CT或MRI對(duì)患者損傷部位進(jìn)行薄層掃描，所述薄層厚度為0.625mm，所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的格式為DIC0M3.0。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述3D打印機(jī)中使用的材料為納米級(jí)羥基磷灰石與PLA的復(fù)合材料，或鈦合金材料。10.一種人工骨的制備系統(tǒng)，其特征在于，包括: 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取患者骨骼損傷部位的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)； 模型創(chuàng)建模塊，用于根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)得到患者骨骼損傷部位的原始骨骼模型圖，對(duì)所述原始骨骼模型圖進(jìn)行圖像處理，提取所述原始骨骼模型圖的表面網(wǎng)格交點(diǎn)，所述表面網(wǎng)格交點(diǎn)與內(nèi)嵌自由點(diǎn)連接成線，根據(jù)所成線形成微結(jié)構(gòu)圖，創(chuàng)建三維多孔模型圖； 人工骨制備模塊，用于根據(jù)所述三維多孔模型圖制備三維多孔人工骨。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK105912863SQ201610227190
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】趙小文, 張東鋒, 趙文平, 蔡君華
【申請(qǐng)人】深圳市艾科賽龍科技有限公司