一种无创型义耳的建模方法、制造方法及义耳与流程

本发明涉及生物医学工程体外人造耳技术领域，尤其是指一种无创型义耳的建模方法、制造方法及相应的义耳。

背景技术：

义耳是一种良好的替代自体重建的方法，即使在自体、异体耳重建失败的情况下，假体修复可以作为第二线治疗。适应症：1、肿瘤切除术后，2、局部放射治疗后，3、周边组织严重受损，4、部分不愿意接受多次手术和植入自体、异体耳支架的患者，5重建手术失败的患者，6、存在潜在的颅脑畸形的患者，7、手术风险高的患者，以上患者通过假体修复后仍然可以获得具有美学的外耳。

目前，义耳安装惯用的连接方式是在患者的颅骨上植入几个金属基座，用种植体固定义耳，将外耳形硅橡胶义耳由他人用螺帽固定在钛钉上。它的不足之处是有创的，整个过程需要进行三次手术，花费时间较长；在使用时需他人安装，很不方便。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的问题提供一种无创型义耳的建模方法、制造方法及义耳，并解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种无创型义耳的建模方法，包括以下步骤：

步骤1、对残耳及健耳进行扫描，获取残耳轮廓数据及健耳轮廓数据；

步骤2、根据所述残耳轮廓数据及健耳轮廓数据分别对残耳及健耳进行数字化建模，生成残耳3d模型和健耳3d模型；

步骤3、镜像翻转健耳3d模型，使残耳3d模型与健耳3d模型重叠；从健耳3d模型上去除其与残耳3d模型的重叠部分，形成具有供残耳嵌入安装的空心套的义耳3d模型；

步骤4、使用有限元分析软件对义耳3d模型进行有限元网格划分；

步骤5、利用至少一个现实工况数据对有限元网格划分后的义耳3d模型进行可行性分析并优化，得到义耳模型。

优选地，所述有限元分析软件为hypermesh。

优选地，使用激光扫描仪对所述残耳及健耳进行扫描。

优选地，步骤2或3使用cad软件。

优选地，步骤2中，所述轮廓数据是轮廓特征图像；在所述数字化建模前，若所述残耳轮廓数据及所述健耳轮廓数据的轮廓特征图像存在破面或不清楚，使用软件修复。

优选地，步骤5利用cae有限元软件完成；所述现实工况数据包括但不限于以下中的任一个：残耳在嵌入空心套时的受力情况、义耳正常佩戴仅受到自重的情况、义耳被压迫的情况、义耳受到碰撞或摩擦的情况以及义耳所处不同气温条件的情况。

本发明还涉及一种无创型义耳的制造方法，使用3d打印设备打印如前述建模方法获得义耳模型。

优选地，所述3d打印材料为硅胶。

本发明还涉及一种无创型义耳，使用如前述的无创型义耳的制造方法制造的义耳。

优选地，所述空心套与残耳接触部分设有粘合剂

本发明的有益效果：

通过本发明提供的一种无创型义耳的制造方法，利用3d打印技术定制出与健侧耳朵一致的义耳，采用无创式义耳的方式，将义耳嵌入残耳并与残耳黏贴即实现安装，安装过程简便、无痛苦；义耳的外形效果自然、逼真，适于广泛推广应用。可针对不同的患者，进行个性化定制外耳，使其更加适于患者，既美观又实用。

具体实施方式

本发明提供的一种无创型嵌入式义耳的制造方法，其包括以下步骤：

步骤1、使用激光扫描仪对残耳及健耳进行扫描，获取残耳轮廓数据及健耳轮廓数据，该轮廓数据是轮廓特征图像；临床患者一般情况下是一边耳朵有缺陷，而另一边耳朵完好，在制作义耳前通过接扫描患者的健侧耳躲和残耳，即可得到患者的耳朵外形数据。

步骤2、将提取得到的轮廓特征图像导入电脑cad软件中，根据所述残耳轮廓特征图像及健耳轮廓特征图像分别对残耳及健耳进行数字化建模，生成残耳3d模型和健耳3d模型；其中，在数字化建模前，轮廓特征图像若存在破面或不清楚的地方，使用cad软件进行修复重现，保证生成的3d模型完整性，使残耳及健侧耳朵的耳廓形状、大小、高度、角度和人体上的一致。

步骤3、在cad软件中，镜像翻转残耳3d模型或健耳3d模型，将残耳3d模型与健耳3d模型定位、组合，实现残耳3d模型与健耳3d模型的最大程度重叠；实现了义耳的制作以健侧耳朵为原型参照，使得安装义耳后的残耳侧与健耳侧外观一致。从健耳3d模型上去除与使残耳3d模型重叠部分，形成义耳3d模型；义耳3d模型具有供残耳嵌入安装的空心套。所述空心套为残耳的嵌入腔，在佩戴时，义耳通过空心套覆盖残耳，然后利用粘合剂粘贴固定即可。

步骤4、使用hypermesh有限元分析软件对义耳3d模型进行有限元网格划分；网格划分的大小在0.3mm～0.5mm，保证网格划分的模型与原模型能够完整贴合义耳模型。

步骤5、利用至少一个现实工况数据对有限元网格划分后的缺损耳廓3d模型进行可行性分析并优化，得到义耳模型；优选地使用cae有限元软件模拟在各种现实工况下对义耳模型进行可行性分析，获取最佳的义耳模型数据；

所述现实工况数据包括但不限于以下中的任一个：残耳在嵌入空心套时的受力情况、义耳正常佩戴仅受到自重的情况、义耳被压迫的情况、义耳受到碰撞或摩擦的情况以及义耳所处不同气温条件的情况，义耳所处气温变化导致义耳热胀冷缩的情况。在设计上去除不合理的受力，减小义耳对残耳的应力，使佩戴义耳更舒服。

cae有限元在模拟分析上述这些情况下的义耳模型的结构参数，经过综合分析后选取最优的结构参数作为义耳模型数据；同时在设计上去除不合理的受力，减小义耳对残耳的应力，使佩戴义耳更舒服。

本发明还涉及一种无创型义耳的制造方法，使用3d打印设备打印如前述建模方法获得义耳模型。所述3d打印材料为医用硅胶。其对人体无害，稳定性好，使用寿命长。本发明利用3d打印技术定制出与健侧耳朵一致的义耳，加上采用无创式嵌入义耳的方式，安装简便、无痛苦；义耳的外形效果自然、逼真，适于广泛推广应用。可针对不同的患者，进行个性化定制外耳，使其更加适于患者，既美观又实用。

本发明还涉及一种无创型义耳，使用如前述的无创型义耳的制造方法制造的义耳。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

技术总结
一种无创型义耳的建模方法，首先获取残耳轮廓数据及健耳轮廓数据，其次进行数字化建模，生成残耳3D模型和健耳3D模型；镜像翻转残耳3D模型或健耳3D模型，使残耳3D模型与健耳3D模型进行最大程度重叠；从健耳3D模型上去除与使残耳3D模型重叠部分，形成义耳3D模型；使用有限元分析软件对义耳3D模型进行可行性分析并优化，得到义耳模型。本发明还涉及一种无创型义耳的制造方法和义耳。通过本发明可定制出与健侧耳朵一致的义耳，采用无创式嵌入义耳的方式，安装简便、无痛苦；义耳的外形效果自然、逼真，适于广泛推广应用。

技术研发人员：黄文华;钟静;杨承锋
受保护的技术使用者：南方医科大学
技术研发日：2017.05.05
技术公布日：2017.08.08