患者特异性人工关节的制造方法与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种患者特异性人工关节的制造方法。

背景技术：

目前，进行人工膝关节置换成为治疗骨性关节炎、恢复膝关节功能的有效方法，已得到医学界的广泛认可和接受。据统计，目前世界上大约有3.55亿关节疾病患者，欧美国家每年将有20万到30万例全膝关节置换手术（totalkneereplacement,tkr），2013年我国髋关节、膝关节置换总数约有50万例，膝关节置换数量平均每年以26.9%～27.9%的比例增长。然而研究表明，膝关节解剖形态随性别、种族不同，差异明显。国内外通用的系列化标准化假体，分为几个有限系列和规格，难以满足患者个体化的需求，匹配性差，影响手术长期效果和假体的使用寿命。

因此，确有必要提供一种患者特异性人工关节的制造方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种患者特异性人工关节的制造方法，通过本发明方法获得的患者特异性人工关节能够根据不同患者骨骼进行个性化的匹配，提高假体匹配率，进而延长假体的使用寿命。

为实现上述目的，本发明的患者特异性人工关节的制造方法是通过如下技术方案实现的：一种患者特异性人工关节的制造方法包括如下步骤：采用扫描设备对待扫描部位进行扫描获得含待扫描部位的原始数据，所述待扫描部位为患者关节损伤部位；根据含待扫描部位的原始数据获得感兴趣区域的数据信息，所述感兴趣区域为患者关节损伤部位的骨骼；根据感兴趣区域的数据信息重构获得感兴趣区域的三维模型，所述感兴趣区域的三维模型为待扫描部位的骨骼三维模型；根据感兴趣区域的三维模型设计生成患者特异性人工关节模型；通过快速成型技术将患者特异性人工关节模型进行实体打印获得患者特异性人工关节。

进一步地，所述根据感兴趣区域的三维模型设计生成患者特异性人工关节的过程包括如下步骤：根据感兴趣区域的三维模型获得感兴趣区域的骨骼形态特征参数值；根据骨骼形态特征参数值获得骨骼重要特征结构参数的值；根据骨骼重要特征结构参数的值获得患者特异性人工关节模型雏形；根据患者特异性人工关节模型雏形获得患者特异性人工关节模型。

进一步地，所述骨骼形态特征参数值包括股骨髁内外径、股骨外侧髁宽、股骨外侧髁前后径、股骨外侧髁倾角、股骨内侧髁倾角、股骨内侧髁前后径、股骨髁间窝深和股骨内侧髁宽特征参数的值。

进一步地，所述骨骼重要特征结构参数包括股骨髁前后径、股骨髁内外径和股骨髁曲率半径。

进一步地，所述患者特异性人工关节模型是通过金属3d打印技术对人工关节模型进行实体打印获得的。

进一步地，所述根据含待扫描部位的原始数据获得感兴趣区域的数据信息的具体过程包括如下步骤：根据含待扫描部位的原始数据重建获得含待扫描部位的ct/mri图像；从含待扫描部位的ct/mri图像提取感兴趣区域的ct/mri图像；根据感兴趣区域的ct/mri图像获得感兴趣区域的数据信息。

进一步地，所述获得患者特异性人工关节模型的过程包含如下步骤：对所述人工关节雏形进行对称拉伸操作得到拉伸体模型；对所述拉伸体模型进行修剪操作得到修剪体模型，所述修剪体模型是基于修剪面进行修剪的；对所述修剪体模型进行偏置、裁剪、边倒圆、扫掠操作得到扫掠体模型，所述扫掠体模型是基于扫掠面进行扫掠的；对扫掠体模型进行拉伸、裁剪、边倒圆操作得到患者特异性人工关节模型。

进一步地，所述扫描设备为ct扫描设备或核磁共振扫描设备，所述含待扫描部位的原始数据为dicom格式数据。

进一步地，所述感兴趣的三维模型是根据感兴趣区域的数据信息逆向重构获得的。

本发明的患者特异性人工关节的制造方法是根据患者病患部位的骨骼特征参数设计生成患者特异性人工关节，并通过3d打印技术制成。根据本发明的方法获得的患者特异性人工关节能够根据不同患者骨骼特征参数进行个性化的匹配，提高了假体匹配率，进而延长了假体的使用寿命。

附图说明

为了便于说明本发明的技术方案，以下结合附图来对本发明技术方案进行详细的描述。

图1为本发明患者特异性人工关节的制造方法的流程示意图。

图2为图1中根据含待扫描部位的原始数据获得感兴趣区域的数据信息的流程示意图。

图3为图1中根据感兴趣区域的三维模型设计生成患者特异性人工关节的流程示意图。

图4为根据感兴趣区域的三维模型获得感兴趣区域的骨骼形态特征参数值的示意图。

图5为根据本发明的方法获得的患者特异性人工关节模型雏形。

图6为根据患者特异性人工关节模型雏形获得患者特异性人工关节模型的流程示意图。

图7为根据本发明的方法获得的患者特异性人工关节拉伸体模型。

图8为根据本发明的方法获得的患者特异性人工关节修剪体模型。

图9为根据本发明的方法获得的患者特异性人工关节扫掠体模型。

图10为根据本发明的方法获得的患者特异性人工关节模型。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

ml-股骨髁内外径，lcw-股骨外侧髁宽，lap-股骨外侧髁前后径，α-股骨外侧髁倾角，β-股骨内侧髁倾角，map-股骨内侧髁前后径，fifd-股骨髁间窝mcw-深和股骨内侧髁宽，1-裁切面，2-扫掠面。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。

图1为本发明患者特异性人工关节的制造方法的流程示意图。该制造方法包括如下步骤：

s11、采用扫描设备对待扫描部位进行扫描获得含待扫描部位的原始数据，所述待扫描部位为患者关节损伤部位；

s12、根据含待扫描部位的原始数据获得感兴趣区域的数据信息，所述感兴趣区域为患者关节损伤部位的骨骼；

s13、根据感兴趣区域的数据信息重构获得感兴趣区域的三维模型，所述感兴趣区域的三维模型为待扫描部位的骨骼三维模型；

s14、根据感兴趣区域的三维模型设计生成患者特异性人工关节模型；

s15、通过快速成型技术将患者特异性人工关节模型进行实体打印获得患者特异性人工关节。

其中，步骤s15中所述的患者特异性人工关节模型是通过金属3d打印技术对人工关节模型进行实体打印获得的。

步骤s11中的扫描设备为ct扫描设备或核磁共振扫描设备。所述含待扫描部位的原始数据为dicom格式数据。所述感兴趣的三维模型是根据感兴趣区域的数据信息逆向重构获得的。

请结合图2所示，步骤s12中所述根据含待扫描部位的原始数据获得感兴趣区域的数据信息的具体过程包括如下步骤：

s21、根据含待扫描部位的原始数据重建获得含待扫描部位的ct/mri图像；

s22、从含待扫描部位的ct/mri图像提取感兴趣区域的ct/mri图像；

s23、根据感兴趣区域的ct/mri图像获得感兴趣区域的数据信息。

步骤s23中的ct/mri图像为dicom格式的数据，所述感兴趣区域的数据信息为stl格式的数据。所述感兴趣区域的数据信息是将感兴趣区域的ct/mri图像进行转换获得的。

请结合图3所示，步骤s14中，所述根据感兴趣区域的三维模型设计生成患者特异性人工关节的过程包括如下步骤：

s31、根据感兴趣区域的三维模型获得感兴趣区域的骨骼形态特征参数值，所述骨骼形态特征参数值包括股骨髁内外径ml、股骨外侧髁宽lcw、股骨外侧髁前后径lap、股骨外侧髁倾角α、股骨内侧髁倾角β、股骨内侧髁前后径map、股骨髁间窝深fifd和股骨内侧髁宽mcw特征参数的值，如图4所示；

s32、根据骨骼形态特征参数值获得骨骼重要特征结构参数的值，所述骨骼重要特征结构参数包括股骨髁前后径、股骨髁内外径和股骨髁曲率半径；

s33、根据骨骼重要特征结构参数的值获得患者特异性人工关节模型雏形，如图5所示；

s34、根据患者特异性人工关节模型雏形获得患者特异性人工关节模型。

请结合图6所示，步骤s34中所述获得患者特异性人工关节模型的过程包括如下步骤：

s41、对所述人工关节雏形进行对称拉伸操作得到拉伸体模型，如图7所示；

s42、对所述拉伸体模型进行修剪操作得到修剪体模型，所述修剪体模型是基于修剪面1进行修剪的，如图8所示；

s43、对所述修剪体模型进行偏置、裁剪、边倒圆、扫掠操作得到扫掠体模型，所述扫掠体模型是基于扫掠面2进行扫掠的，如图9所示；

s44、对扫掠体模型进行拉伸、裁剪、边倒圆操作得到患者特异性人工关节模型，如图10所示。

本发明的患者特异性人工关节是根据患者病患部位的骨骼特征参数设计生成的，并通过金属3d打印技术制成；其能够根据不同患者骨骼特征参数进行个性化的匹配，提高了假体匹配率，进而延长了假体的使用寿命。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，不应以此限制本发明的范围，即凡是依本发明的权利要求书及本发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，均应仍属本发明专利涵盖的范围内。