一种组配式可调节的个性化接骨板设计方法与流程

[0001]
本发明涉及一种组配式可调节的个性化接骨板设计方法，属于计算机辅助设计技术领域。


背景技术：

[0002]
接骨板是实现骨折内固定的重要医疗器械。为个体患者设计符合其自身解剖特征和病情的接骨板是手术成功的前提。然而，骨的生理环境复杂，且个体在解剖结构、行为运动、骨折类型等方面存在显著性差异。现有系列化接骨板的形状和尺寸仍然无法覆盖全部患者人群。针对接骨板与骨骼不匹配的情形，骨科医生通常根据经验通过弯折等方式强行改变接骨板形状，以使其与骨骼匹配。这种冷处理方式不仅降低了接骨板的结构性能，而且延长了手术时间，增加了患者的感染几率。
[0003]
可见，根据患者原生骨骼的解剖特征进行个性化定制，制造出与原生骨骼具有理想贴合性的接骨板尤为关键。3d打印技术是医疗器械制造领域的新兴技术。接骨板模型的构建是3d打印的前提。然而，个性化接骨板难以构建通用模板，每次设计必须从头开始，耗时耗力，周期过长。为了缩短前期设计周期，本发明结合传统的模型参数化设计，调节接骨板构件和连接构件的尺寸，经过3d打印技术生成接骨板构件和连接构件，最后经组配后生成个性化接骨板。本发明对提高接骨板设计质量，缩短传统的接骨板个性化定制周期有重要意义。


技术实现要素：

[0004]
本发明所要解决的技术问题是，提供一种组配式可调节的个性化接骨板设计方法，该方法可为个体患者设计符合其自身解剖特征和骨折类型的接骨板，具有快速、高效等特点。
[0005]
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0006]
一种组配式可调节的个性化接骨板设计方法，包括如下步骤：
[0007]
步骤一：根据骨骼解剖特征及其接骨板形状，构建接骨板构件，并对接骨板构件作参数化处理；
[0008]
步骤二：根据步骤一中接骨板构件的形状，构建连接构件，并对连接构件作参数化处理；
[0009]
步骤三：使用连接构件，组配各接骨板构件，生成个性化接骨板。
[0010]
优选地，步骤一包括：
[0011]
步骤1a：根据骨折类型，参考市场上现有接骨板，将待构建的接骨板构件分割为特殊构件和规则构件；
[0012]
步骤1b：通过三维建模技术构建步骤1a中特殊构件和规则构件的三维模型；
[0013]
步骤1c：根据步骤1b中的特殊构件和规则构件，分别在两者的分割面构建连接孔；
[0014]
步骤1d：对步骤1c中得到的特殊构件和规则构件分别作参数化处理。
[0015]
优选地，步骤二包括：
[0016]
步骤2a：根据步骤1d中特殊构件和规则构件的形状，通过三维建模技术构建出连接两者的中间构件，即连接构件；
[0017]
步骤2b：分别构建与步骤1c中特殊构件和规则构件的连接孔相匹配的定位销；
[0018]
步骤2c：对连接构件作参数化处理。
[0019]
优选地，步骤三包括：
[0020]
步骤3a：根据患者的骨骼解剖特征及骨折类型，确定预期接骨板类型及尺寸；
[0021]
步骤3b：分别对接骨板构件和连接构件作实例化处理，采用3d打印技术生成不同尺寸的接骨板构件和连接构件；
[0022]
步骤3c：将连接构件的定位销，分别装配到接骨板构件相应的连接孔。
[0023]
进一步优选地，步骤1a中，所述特殊构件指贴附于骨骼具有特殊解剖意义部位的部分；规则构件指贴附于无特定解剖意义部位的部分，起到支撑固定作用。
[0024]
进一步优选地，步骤1d中，所述参数化处理是指，对接骨板构件设置若干能够反应接骨板形状和尺寸的参数，包括长度、宽度、角度、厚度，以及固定孔的中心位置、直径和深度。
[0025]
进一步优选地，所述固定孔包括接骨板固有的用于骨折固定的螺孔和步骤1c中用于连接特殊构件和规则构件的连接孔。
[0026]
进一步优选地，步骤2b中，所述定位销的中心位置与步骤1c中连接孔的中心位置相对应，其直径等于步骤1c中的连接孔的直径，其长度不超过步骤1c中连接孔的深度。
[0027]
进一步优选地，步骤2c中，所述参数化处理是指，设置连接构件的长度、宽度和厚度，以及定位销的中心位置、直径和长度。
[0028]
三维建模技术和实例化技术为cad/cam集成系统的关键技术之一。
[0029]
本发明应用于医疗器材制造领域，根据患者自身解剖特征和骨折类型，通过调节接骨板构件和连接构件的尺寸，采用组配方式生成个性化接骨板，对提高接骨板设计质量，缩短传统的接骨板个性化定制周期有重要意义。
附图说明
[0030]
图1是本发明的原理图；
[0031]
图2是本发明的特殊构件和规则构件示意图；
[0032]
图3是本发明的特殊构件和规则构件的参数化处理示意图；
[0033]
图4是本发明的连接构件的参数化处理示意图；
[0034]
图5是本发明的组配式个性化接骨板生成示意图。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0036]
如图1所示，一种组配式可调节的个性化接骨板设计方法，包括如下步骤：
[0037]
步骤一：根据骨骼解剖特征及其接骨板形状，构建接骨板构件，并对其作参数化处理；
[0038]
步骤一具体包括：
[0039]
步骤1a：根据骨折类型，参考市场上现有接骨板，将其分割为特殊构件和规则构件；
[0040]
如图2所示，股骨远端支撑接骨板有两个构件，其中特殊构件为
①
、规则构件为
②
，
①
为贴附于外上髁的部分，图2中虚线框内部分为外上髁，
②
为贴附于无特定解剖意义部位的部分，规则构件起到支撑固定作用。鹰嘴型接骨板有两个构件，其中，特殊构件为贴附于大转子的部分，规则构件起到支撑固定作用。
[0041]
步骤1b：通过三维建模技术构建步骤1a中特殊构件和规则构件的三维模型；
[0042]
步骤1c：根据步骤1b中的特殊构件和规则构件，分别在两者的分割面构建连接孔；
[0043]
步骤1d：对步骤1c中得到的特殊构件和规则构件分别作参数化处理。
[0044]
步骤1d中的参数化处理是指，对接骨板设置若干能够反应接骨板形状和尺寸的参数。
[0045]
如图3所示，为股骨远端支撑接骨板构件的参数配置，包括接骨板特殊构件配置和接骨板规则构件配置。其中，(a)图为特殊构件贴合面参数配置；(b)图为特殊构件实体参数配置；(c)图为规则构件贴合面参数配置；(d)图为规则构件实体参数配置；(e)图为特殊构件分割面参数配置；(f)图为规则构件分割面参数配置。
[0046]
接骨板特殊构件参数配置，包括贴合面参数、实体参数和分割面参数，具体如下：
[0047]
贴合面参数：上段宽度w
1.1
，中部宽度w
1.2
，下段宽度w
1.3
，角度α，前侧延长度l
1.2
和后侧延长度l
1.3
。
[0048]
实体参数：厚度h
1.1
，固定孔中心o
1.i
(i＝1,2,
…
,5)，固定孔直径
[0049]
分割面参数：连接孔中心f
1.i
(i＝1,2)，连接孔直径连接孔深度d1。
[0050]
接骨板规则构件参数配置，包括贴合面参数、实体参数和分割面参数，具体如下：
[0051]
贴合面参数如下：上端宽度w
2.1
，中部宽度w
2.2
，下端宽度w
2.3
，上段长度l
2.1
和下段长度l
2.2
。
[0052]
实体参数：厚度h
2.1
，固定孔中心o
2.i
(i＝1,2,
…
,7)，固定孔直径
[0053]
分割面参数：连接孔中心f
2.i
(i＝1,2)，连接孔直径连接孔深度d2。
[0054]
步骤二：根据步骤一中接骨板构件的形状，构建连接构件，并对其作参数化处理；
[0055]
步骤二具体包括：
[0056]
如图4所示，步骤2a：根据步骤1d中特殊构件和规则构件的形状，通过三维建模技术构建出连接两者的中间构件，即连接构件；
[0057]
步骤2b：分别构建与步骤1c中特殊构件和规则构件的连接孔相匹配的定位销；
[0058]
步骤2b中所述的与步骤1c中特殊构件和规则构件的连接孔相匹配的定位销，指的是，与特殊构件连接的定位销，其中心位置与步骤1c中连接孔的中心位置f
1.i
(i＝1,2)相对应，其直径等于步骤1c中的连接孔的直径其长度不超过步骤1c中连接孔的深度d1；与规则构件连接的定位销，其中心位置与步骤1c中连接孔的中心位置f
2.i
(i＝1,2)相对应，其直径等于步骤1c中的连接孔的直径其长度不超过步骤1c中连接孔的深度d2。
[0059]
步骤2c：对连接构件作参数化处理；
[0060]
如图4所示，步骤2c中所述对连接构件作参数化处理是指，设置连接构件的上端宽
度w
3.1
、下端宽度w
3.2
、长度l
3.1
、厚度h
3.1
，固定孔直径以及定位销的中心位置f
3.i
(i＝1,2,3,4)、直径长度d3、倒角β等。
[0061]
如图5所示，步骤三：使用连接构件，组配各接骨板构件，生成个性化接骨板。
[0062]
步骤三具体包括：
[0063]
步骤3a：根据患者的骨骼解剖特征及骨折类型，确定预期接骨板类型及尺寸；
[0064]
步骤3b：分别对接骨板构件和连接构件作实例化处理，采用3d打印技术生成不同尺寸的接骨板构件和连接构件；
[0065]
步骤3c：将连接构件的定位销，分别装配到接骨板构件相应的连接孔。
[0066]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。