一种基于CT/MRI扫描的假肢接受腔模型构建方法与流程

本发明涉及假肢制造技术领域，具体的说是一种基于ct/mri扫描的假肢接受腔模型构建方法。

背景技术

假肢就是用工程技术的手段和方法，为弥补截肢者或肢体不完全缺损的肢体而专门设计和制作装配的人工假体，又称“义肢”。它的主要作用是代替失去肢体的部分功能，使截肢者恢复一定的生活自理和工作能力。其适用对象是因疾病、交通事故、工伤事故、运动创伤等原因的截肢者。假肢接受腔是用于连接残肢和假肢的腔体，起到支撑体重、固定假肢、运动假肢的作用，假肢接受腔直接关系着使用者的舒适程度以及对残肢部分的影响程度，因此在假肢制造过程中假肢接受腔是非常重要的一个部分。在假肢接受腔中，有几个关键点位需要在制造过程中重点处理，分别是：承重点，残肢的部分骨骼、肌肉、软组织与接受腔接触并为体重提供支撑力的部位；悬挂点，残肢的部分骨骼、肌肉、软组织与接受腔接触并将接受腔悬挂在残肢上的部位；免压点，残肢的部分骨骼和特殊部位是不能承受较大的压力的，这些部位就需要局部放大减压，这就是免压点；增压点，部分肌肉、软组织需要增加压力，以为承重点提供额外的力量，这些地方就是增压点。

目前的假肢制作方法主要为手工制作，制作过程主要有手工测量关键数据(长度、周长等)，然后制作模具，根据模具制作义肢，安装测试后后二次调整。其主要缺点有数据不精确、依靠制作者经验、成本高、无法重复制作等。而借助3d打印及三维扫描技术可以解决绝大部分问题，其主要流程是通过三维扫描获取患者三维数据，然后用3d打印机技术快速生成义肢，目前三维扫描数据精度可以做到0.1mm以下，打印精度也可以做到0.1mm左右，这样就能保证义肢的适配性从而解决目前假肢制作的绝大部分问题。

但是以3d打印及三维扫描技术实现假肢制作其中有一个重要环节目前还没有有效的解决方案，就是三维扫描的数据处理成义肢所需的数据，无法准确判断肢体内部骨骼的准确位置和形态，假肢的制作过程中需要根据患者的受损位置、骨骼分布、受力情况、松紧程度等做必要的调整才能完成接下来的义肢制作。而其中的三维数字模型处理工作以目前的技术手段需要操作人员较高的假肢制作经验和三维数字建模技术水平，其难度实则更胜于人工制做。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于ct/mri扫描的假肢接受腔模型构建方法，根据假肢接受腔的类型提供了多个构建方式，并且在构建过程中综合考虑了多个点位的受力特性，使假肢接受腔的舒适性和可靠性大大增加。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种基于ct/mri扫描的假肢接受腔模型构建方法，所述假肢接受腔模型包括内腔模型和外腔模型，所述构建方法包括如下步骤：

s1、通过ct/mri扫描获得扫描数据，所述扫描数据包括骨骼扫描数据和表层扫描数据；

s2、根据所述骨骼扫描数据重建骨骼模型，根据所述表层扫描数据重建表层模型；

s3、将所述表层模型转换为网格模型，所述网格模型包括若干个焦点和一个额状面；

s4、对所述额状面上的焦点进行等比压缩得到内腔模型；

s5、对所述内腔模型上的所述焦点进行放大偏置得到一次外腔模型；

s6、对所述一次外腔模型进行局部调整得到二次外腔模型；

s7、对所述二次外腔模型进行开口造型。

优选的，s1中，ct/mri扫描时对残肢直接进行，所述表层扫描数据为皮肤扫描数据。

优选的，s2中，所述表层模型为皮肤模型，重建出所述骨骼模型和所述皮肤模型后，根据所述骨骼模型确定残肢的免压点和增压点，根据所述表层模型确定残肢的承重点和悬挂点。

优选的，s6中，对所述一次外腔模型进行局部调整的方法包括：

对所述免压点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行放大偏置，并且将所述一次外腔模型的远端拉长；

对所述增压点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行向内偏置缩小。

优选的，s1中，对残肢进行ct/mri扫描之前在残肢上套设硅胶套，所述表层扫描数据为硅胶套扫描数据。

优选的，s2中，所述表层模型为硅胶套模型，重建出所述骨骼模型和所述硅胶套模型后，根据所述骨骼模型确定残肢的免压点和增压点，根据所述硅胶套模型确定残肢的承重点和悬挂点。

优选的，s6中，对所述一次外腔模型进行局部调整的方法包括：

对所述增压点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行向内收缩和平滑过渡；

对所述免压点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行放大偏置或者位移；

对所述承重点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行缩减偏置或者位移；

对所述悬挂点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行向内收缩和平滑过渡。

优选的，s1中、ct/mri扫描后还获得肌肉及软组织扫描数据；

s2中、所述三维模型还包括肌肉及软组织模型，且所述表层模型为硅胶套模型，重建出所述骨骼模型和所述硅胶套模型后，根据所述骨骼模型确定残肢的免压点和增压点，根据所述肌肉及软组织模型确定残肢的承重点和悬挂点。

优选的，s6中，对所述一次外腔模型进行局部调整的方法包括：

对所述增压点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行向内收缩和平滑过渡；

对所述免压点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行放大偏置或者位移；

对所述承重点对应的所述一次外腔模型上的焦点进行向内收缩和平滑过渡；

对所述悬挂点对应的所述一次外腔模型的所述额状面的周长进行压缩。

本发明提供一种基于ct/mri扫描的假肢接受腔模型构建方法，根据假肢接受腔的类型提供了多个构建方式，并且在构建过程中综合考虑了承重点、悬挂点、免压点和增压点的受力特性，使假肢接受腔的舒适性和可靠性大大增加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明的流程图。

一种基于ct/mri扫描的假肢接受腔模型构建方法，假肢接受腔模型包括内腔模型和外腔模型，构建方法包括s1至s7。

s1、通过ct/mri扫描获得扫描数据，扫描数据包括骨骼扫描数据和表层扫描数据，其中骨骼扫描数据主要作为模型构建过程中提供定位和造型的参考数据，并且还能反映患者骨骼的生理状况，而表层扫描数据主要用于确定假肢接受腔的形状。

s2、根据骨骼扫描数据重建骨骼模型，根据表层扫描数据重建表层模型，重建过程可以采用现有的三维软件，不再赘述。

s3、将表层模型转换为网格模型，网格模型包括若干个焦点和一个额状面。通过将表层模型转换为网格模型，在对表层模型进行处理时只需要对网格模型的焦点进行处理即可，更加简单易行。

s4、对额状面上的焦点进行等比压缩得到内腔模型，具体的压缩量可以采用测量工具测得。

s5、对内腔模型上的焦点进行放大偏置得到一次外腔模型，放大偏置量为3-6mm。

s6、对一次外腔模型进行局部调整得到二次外腔模型，因为残肢的不同位置所能够承受的力量等因素是不同的，所以在一次外腔模型的基础上需要进行一些局部调整。

s7、对二次外腔模型进行开口造型，开口造型要以能够使残肢顺利进入到假肢接受腔内为准。在假肢的实际生产过程中，对于部分截肢部位来说，开口造型具有通用性，针对这些开口造型现有技术中设计了一些通用模块，因此在开口造型时可以将通用模块直接导入，从而节省模型构建的时间。

通常假肢接受腔分为两种：第一种是带定制硅胶套的假肢接受腔，分内层硅胶套和外层硬腔，定制硅胶套可以控制各部位的厚度，提高残肢在假肢接受腔内的舒适程度，使受力更加均匀；第二种是普通假肢接受腔，包括带成品硅胶套的假肢接受腔、单层硬腔和带eva内套的的假肢接受腔3类。根据假肢接受腔的不同种类，本发明提供如下几种实施方式。

实施例一，用于构建普通假肢接受腔。

在上述构建方法的基础上，进一步包括如下特征。

s1中，ct/mri扫描时对残肢直接进行，表层扫描数据为皮肤扫描数据，因为3类普通假肢接受腔都不包含定制的硅胶套，所以在ct/mri扫描时直接对残肢进行裸扫。

s2中，与皮肤扫描数据相对应的，表层模型为皮肤模型，重建出骨骼模型和皮肤模型后，根据骨骼模型确定残肢的免压点和增压点，根据表层模型确定残肢的承重点和悬挂点。

s6中，对一次外腔模型进行局部调整的方法包括：因为免压点是不能承受大量压力的，所以对免压点对应的一次外腔模型上的焦点进行放大偏置，放大偏置量为3-6mm，并且将一次外腔模型的远端拉长1-1.5cm，远端是指的离身体中心的一端；对增压点对应的一次外腔模型上的焦点进行向内偏置缩小，从而有利于缓冲增压点的压力。

实施例二，用于构建带定制硅胶套的假肢接受腔。

在上述构建方法的基础上，进一步包括如下技术特征。

s1中，对残肢进行ct/mri扫描之前在残肢上套设定制的硅胶套，硅胶套的内表面与残肢表面相贴合，相应的表层扫描数据为硅胶套扫描数据。

s2中，表层模型为硅胶套模型，重建出骨骼模型和硅胶套模型后，根据骨骼模型确定残肢的免压点和增压点，根据硅胶套模型确定残肢的承重点和悬挂点。

s6中，对一次外腔模型进行局部调整的方法包括：对增压点对应的一次外腔模型上的焦点进行向内收缩和平滑过渡，其中收缩量对于不同部位的残肢而言是不同的，例如残肢为小腿，则收缩量为0-10mm，在一次外腔模型上可能存在多个增压点，对所有的增压点都进行相同的向内处理，单独处理增压点是没有实际作用的，因此在增压点收缩完毕之后，将其与周围的焦点之间进行平滑过渡处理；对免压点对应的一次外腔模型上的焦点进行放大偏置或者位移，放大偏置量与实施例一相同；对承重点对应的一次外腔模型上的焦点进行缩减偏置或者位移，使承重点靠近骨骼并且保持3-5mm的举例；对悬挂点对应的一次外腔模型上的焦点进行向内收缩和平滑过渡，收缩量为5-15mm，具体的收缩量大小与软组织的多少成反比，处理后一次外腔模型上以悬挂点为中心的部分曲面与骨骼形状相吻合。

实施例三，用于构建带定制硅胶套的假肢接受腔。

考虑到使用者不同的生理特点会对假肢接受腔的形状产生影响，因此本发明提供了第三种实施方式，在上述实施例二的基础上，进一步考虑使用者的肌肉和软组织特点，从而包括如下技术特征。

s1中、ct/mri扫描后还获得肌肉及软组织扫描数据。

s2中、三维模型还包括肌肉及软组织模型，且表层模型为硅胶套模型，重建出骨骼模型和硅胶套模型后，根据骨骼模型确定残肢的免压点和增压点，根据肌肉及软组织模型确定残肢的承重点和悬挂点。

s6中，对一次外腔模型进行局部调整的方法包括：对增压点对应的一次外腔模型上的焦点进行向内收缩和平滑过渡，收缩量与实施例二相同；对免压点对应的一次外腔模型上的焦点进行放大偏置或者位移；对承重点对应的一次外腔模型上的焦点进行向内收缩和平滑过渡，具体的处理方式与增压点相同；对悬挂点对应的一次外腔模型的额状面的周长进行压缩，压缩量可以利用测量工具测得。

本发明提供一种基于ct/mri扫描的假肢接受腔模型构建方法，根据假肢接受腔的类型提供了多个构建方式，并且在构建过程中综合考虑了承重点、悬挂点、免压点和增压点的受力特性，使假肢接受腔的舒适性和可靠性大大增加。

利用本发明构建好假肢接受腔模型之后，可以根据模型对假肢接受腔进行加工，加工方式可以采用3d打印，也可采用树脂等硬质材料通过数控车床等设备进行加工。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。