CN112402065A - 一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质 - Google Patents
一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112402065A CN112402065A CN201910783814.XA CN201910783814A CN112402065A CN 112402065 A CN112402065 A CN 112402065A CN 201910783814 A CN201910783814 A CN 201910783814A CN 112402065 A CN112402065 A CN 112402065A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bone
- manufacturing
- preset
- cage
- fusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000004927 fusion Effects 0.000 title claims abstract description 138
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims abstract description 235
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 18
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 9
- 230000037182 bone density Effects 0.000 description 4
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/44—Joints for the spine, e.g. vertebrae, spinal discs
- A61F2/4455—Joints for the spine, e.g. vertebrae, spinal discs for the fusion of spinal bodies, e.g. intervertebral fusion of adjacent spinal bodies, e.g. fusion cages
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
- G06T7/33—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
- G06T7/344—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods involving models
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
- A61F2002/30948—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using computerized tomography, i.e. CT scans
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2002/30985—Designing or manufacturing processes using three dimensional printing [3DP]
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Neurology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Cardiology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transplantation (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geometry (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质，该方法包括：对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。根据预设结构特征设计出的融合器可以很好的匹配不同人的骨骼特点，解决了由于融合器的弹性模量与不同患者的骨骼实际特点不匹配，出现导致融合器的应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使融合器松动，融合器种植失败的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及融合器制造领域，尤其是指一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质。
背景技术
目前，融合器是一种用于骨骼中具有支撑、均分支撑载荷的装置，其主要作用在于模拟人体的骨骼结构，比如，椎骨融合器用于调整人体的骨骼间隙高度和脊柱生理曲度。
但是在临床上发现，融合器的弹性模量需要与不同患者的骨骼实际特点相匹配。如果融合器的弹性模量与不同患者的骨骼实际特点不匹配，则会导致融合器的应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使融合器松动，融合器种植失败。
所以发明人发现现有技术中至少存在如下问题，由于融合器的弹性模量与不同患者的骨骼实际特点不匹配，出现导致融合器的应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使融合器松动，融合器种植失败的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种融合器的制造方法，其目的在于解决由于融合器的弹性模量与不同患者的骨骼实际特点不匹配，出现导致融合器的应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使融合器松动，融合器种植失败的技术问题；
该方法包括：
对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
可选地，所述对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像包括：
对所述目标骨骼的多层横断面进行扫描得到每层横断面对应的骨骼图像；
所述根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量包括：
根据多层横断面的所述骨骼图像计算得到每层所述骨骼图像对应的灰度值；
根据每层所述骨骼图像对应的灰度值按预定方式计算得到综合灰度值，其中，所述综合灰度值为用于描述整体所述骨骼图像的灰度值；
根据所述综合灰度值按照预定灰度值与骨弹性模量的对应关系得到所述目标骨骼对应的骨弹性模量。
可选地，所述预定结构特征包括分为孔径，和/或孔隙率，和/或层数，和/或杆径。
可选地，所述根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器包括：
将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据；
根据所述三维数据进行三维打印得到所述融合器。
可选地，所述将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据包括：
根据所述骨弹性模量按照预定规则计算得到对应的晶格结构等级，其中，所述晶格结构等级表示不同等级所述预设结构特征的组合方式，所述预定结构特征的不同等级为根据预设结构特征对应的结构参数进行划分的等级；
根据所述晶格结构等级配置预置的融合器模型得到所述融合器模型的三维数据。
本申请还提供了一种融合器的制造系统，人体扫描设备和运算处理设备，以及制造设备；
所述人体扫描设备，用于对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
所述运算处理设备，用于根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
所述制造设备，用于根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
可选地，所述人体扫描设备，还用于对所述目标骨骼的多层横断面进行扫描得到每层横断面对应的骨骼图像；
所述运算处理设备，还用于根据多层横断面的所述骨骼图像计算得到每层所述骨骼图像对应的灰度值，以及根据每层所述骨骼图像对应的灰度值按预定方式计算得到综合灰度值，其中，所述综合灰度值为用于描述整体所述骨骼图像的灰度值；根据所述综合灰度值按照预定灰度值与骨弹性模量的对应关系得到所述目标骨骼对应的骨弹性模量。
可选地，所述运算处理设备，还用于将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据；
所述制造设备，用于根据所述三维数据进行三维打印得到所述融合器。
可选地，所述运算处理设备，还用于根据所述骨弹性模量按照预定规则计算得到对应的晶格结构等级，其中，所述晶格结构等级表示不同等级所述预设结构特征的组合方式，所述预定结构特征的不同等级为根据预设结构特征对应的结构参数进行划分的等级；
还用于根据所述晶格结构等级配置预置的融合器模型得到所述融合器模型的三维数据。
本申请还提供了一种融合器的制造装置，该装置包括：
扫描模块，用于对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
计算模块，用于根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
制造模块，用于根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
本申请还提供了一种融合器的制造装置，所述装置包括：处理器和存储器；
所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行所述的融合器的制造方法的步骤。
本申请还提供了一种融合器的制造装置，该程序被处理器执行时实现权利要求所述的融合器的制造方法的步骤。
如上可见，基于上述实施例，通过对骨骼的扫描得到骨骼图像，然后通过骨骼图像得到对应的骨弹性模量，进而得到预设结构特征，根据预设结构特征设计出的融合器可以很好的匹配不同人的骨骼特点，解决了由于融合器的弹性模量与不同患者的骨骼实际特点不匹配，出现导致融合器的应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使融合器松动，融合器种植失败的技术问题。
附图说明
图1为本发明融合器的制造方法的流程100的示意图；
图2为本发明融合器的制造方法的流程200的示意图；
图3为本发明融合器的制造方法的流程300的示意图；
图4为本发明融合器的制造方法的流程400的示意图；
图5为本发明融合器模型的外形结构示意图；
图6为本发明融合器的外形结构示意图；
图7为本发明融合器的制造系统的架构示意图；
图8为本发明融合器的制造装置的架构示意图。
标记说明：
10 融合器
1 晶格结构
11 空间杆
12 通孔
13 突起
14 机械孔
101 人体扫描设备
102 运算处理设备
103 制造设备
201 扫描模块
202 计算模块
203 制造模块
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明融合器的制造方法的流程100的示意图。如图1所示，在一实施例中，本申请提供了一种融合器的制造方法，该方法包括：
S101，对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
在本步骤中需要首先对人体的目标骨骼进行扫描，并得到骨骼图像。扫描可以通过CT机完成，其中目标骨骼可以理解为融合器制造时进行骨弹性模量参考的骨骼，即病灶需要进行替换的骨骼。
S102，根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
在本步骤中通过上一步骤中得到的骨骼图像计算得到骨弹性模量。
S103，根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
根据上一步骤得到的骨弹性模量会对应不同的预设结构特征，即杆径、孔径、孔隙率和层数等等。具体的方式比如将杆径的结构参数分为n1个等级，杆径的特征参数将1至3毫米划分为第一等级，5至8毫米划分为第二等级，那么相当于建立了两个等级。类似地，孔径分为n2个等级，孔隙率分为n3个等级，层数分为n4等级，最终形成一个关于n1、n2、n3、n4的集合或者矩阵，不同的n1、n2、n3、n4的组合对应不同的骨弹性模量E(骨弹性模量用E代表)。
那么，反之不同的骨弹性模量则会对应不同的杆径、孔径、孔隙率和层数的等级，根据骨弹性模量则可以得到对应预设结构特征的不同的等级，再根据不同的等级对应不同的预设结构特征的结构参数。之后，将结构参数最终设置在要进行制造的预置的融合器模型上，以此融合器模型制造融合器。
在本实施例中，提供了一种具体制造融合器的方法，首先，对人体骨骼进行扫描得到骨骼图像，再根据骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量，最后根据骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。需要指出的是以上的预设结构特征的举例只是为了更好的说明本实施例，并非是对本实施例的具体限定。
图2为本发明融合器的制造方法的流程200的示意图。如图2所示，在一实施例中，所述对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像包括：
S201，对所述目标骨骼的多层横断面进行扫描得到每层横断面对应的骨骼图像；
本步骤中可以对目标骨骼进行多层横断面的扫描，得到每层横断面对应的骨骼图像，比如CT机，就可以实现上述步骤的目的。
所述根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量包括：
S202，根据多层横断面的所述骨骼图像计算得到每层所述骨骼图像对应的灰度值；
本步骤中根据每层的骨骼图像计算得到每层骨骼图像的灰度值。比如，CT的片子就是已经图像可视化的骨骼图像，那么对骨骼图像的灰度进行计算。
S203，根据每层所述骨骼图像对应的灰度值按预定方式计算得到综合灰度值，其中，所述综合灰度值为用于描述整体所述骨骼图像的灰度值；
在本步骤中可以通过比如对每层所述骨骼图像的加权或者平均法等预定方式计算出综合灰度值，综合灰度值则用于描述整体骨骼图像的灰度值，其实可以理解为整体目标骨骼如果根据每层骨骼图像生成三维模型，综合灰度值即为三维模型的灰度值。因为，多层横断面叠加后就可以理解为目标骨骼的三维模型图像。
S204,根据所述综合灰度值按照预定灰度值与骨弹性模量的对应关系得到所述目标骨骼对应的骨弹性模量。
本步骤中首先建立一个灰度值与骨弹性模量的对应关系，因为骨弹性模量可以理解为骨密度的亮度，那么，骨骼图像的灰度值可以理解骨密度在图像可视化层面上的一种体现。所以灰度值和骨弹性模量之间必然存在着一种对应关系，由此即可以通过灰度值得到对应的骨弹性模量。
在本实施例中，首先可以通过CT机等扫描设备进行骨骼扫描。其本质在于获取骨骼的密度，具体的技术手段则是得到骨骼图像的灰度值，再以该灰度值对应计算出骨弹性模量。
在一实施例中，所述预定结构特征包括分为孔径，和/或孔隙率，和/或层数，和/或杆径。
在本实施例中提供了一种预定结构特征的具体内容，包括孔径，和/或孔隙率，和/或层数，和/或杆径，但是不限于上述的预定结构特征。
图3为本发明融合器的制造方法的流程300的示意图。如图3所示，在一实施例中，所述根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器包括：
S301，将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据；
在本步骤中提供了一种根据预设结构特征的不同配置对融合器进行设计，得到设计后对应三维数据的方法。需要指出的是，融合器模型是除了预设结构特征以外具有其他特征的融合器三维模型，因为融合器除了影响骨弹性模量的特征外，还具有其他的很多特征，比如，外部轮廓尺寸等等，所以需要将其他特征先进行设置得到预置的融合器模型。
S302，根据所述三维数据进行三维打印得到所述融合器。
在本步骤中通过前一步骤得到的三维数据进行三维打印，最终得到融合器。
在本实施例中，提供了一种根据骨弹性模量如何制造融合器的具体方法，即将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据，根据所述三维数据进行三维打印得到所述融合器。
图4为本发明融合器的制造方法的流程400的示意图。如图4所示，在一实施例中，所述将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据包括：
S401，根据所述骨弹性模量按照预定规则计算得到对应的晶格结构等级，其中，所述晶格结构等级表示不同等级所述预设结构特征的组合方式，所述预定结构特征的不同等级为根据预设结构特征对应的结构参数进行划分的等级；
在本步骤中不同的骨弹性模量对应不同的晶格结构等级，此处的预定规则是通过大量的实验得到的骨弹性模量与不同的晶格结构等级的对应关系。具体的等级划分方式前文已经进行了介绍，在此就不再赘述了。
S402，根据所述晶格结构等级配置预置的融合器模型得到所述融合器模型的三维数据。
本步骤中提供了晶格结构等级，以及预设结构特征的组合方式，还有预设结构特征不同等级之间的对应关系。
在本实施例中通过根据所述骨弹性模量按照预定规则计算得到对应的晶格结构等级；根据所述晶格结构等级得到对应所述预设结构特征的组合方式，其中，所述组合方式为通过所述预设结构特征不同等级按预定方式进行组合后得到的数据集合或矩阵，所述预设结构特征不同等级表示对应的所述预设结构特征的特征数值；根据所述组合方式中对应的所述预设结构特征的特征数值配置确定所述融合器的三维数据的方式进行融合器的设计，进而得到融合器的三维数据，具体的数据关系后文还会具体进行说明，在此就不再赘述了。
工作过程和基本原理：
本申请其本质是一种制造医疗器械的方法，以下以临床上的融合器的具体实施方式为例，对本申请进行进一步的说明，需要指出的是以下只是对本申请的举例说明，并非是对本申请的具体限定。
对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
在本步骤中首先对目标骨骼进行扫描。扫描可以采用CT扫描，当然也可以采用其他的方式获取扫描数据。另外，需要指出的是根据之前的描述，我们可以知道其获取的扫描数据可以是CT扫描出的断面图，也可以采用得到骨骼对应的空间点扫描数据，为了更好全面的介绍本申请，之后我们以空间点的实施方式进行进一步的描述和说明。
根据多层横断面的所述骨骼图像计算得到每层所述骨骼图像对应的灰度值；
根据每层所述骨骼图像对应的灰度值按预定方式计算得到综合灰度值，其中，所述综合灰度值为用于描述整体所述骨骼图像的灰度值；根据所述综合灰度值按照预定灰度值与骨弹性模量的对应关系得到所述目标骨骼对应的骨弹性模量。
对通过CT机扫描的多层横断面骨骼图像进行计算得到骨弹性模量，对于在骨骼图像进行灰度值的获取，采用在横断面图像上利用不同融合器规格对应的矩形区域标识，并获得矩形区域CT图像灰度值的方式实现。
进而根据该灰度值计算得到对应的骨弹性模量，其本质是根据灰度值对应不同的人体骨密度，针对不同的人体骨密度获取对应的骨弹性模量。本步骤的对应关系是预设在对应设备中，具体数据来自于临床长期的经验积累。
根据所述骨弹性模量按照预定规则计算得到对应的晶格结构等级，其中，所述晶格结构等级表示不同等级所述预设结构特征的组合方式，所述预定结构特征的不同等级为根据预设结构特征对应的结构参数进行划分的等级；
根据所述晶格结构等级配置预置的融合器模型得到所述融合器模型的三维数据。
图5为本发明融合器的外形结构示意图，图6为本发明融合器的外形结构示意图。如图5和图6所示，需要指出的是图6是图5的线条示意图，如果两者存在差异，请以图5为准，本步骤中对上面计算的不同骨弹性模量对应的预设结构特征进行配置，具体配置的方法前面的实施例中已经进行了描述，在此对融合器本身的结构特点进行进一步的描述。首先，融合器采用钛合金材料制作，因为钛的弹性模量与骨弹性模量特性差距较大，如果相互不进行匹配，那么会导致融合器的应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而融合器松动，种植失败。
为了方式上面的问题，在融合器上设置结构不同的晶格结构，晶格结果主要包括杆径、孔径、孔隙率和层数等结构特征。
如图5和图6所示，本申请还提供了一种融合器，融合器10上设置有的晶格结构1，晶体结构1为通过空间杆11支撑的晶体结构，空间杆11之间的间隙形成通孔12，通孔12成层状排布。
在一实施例中，融合器10具有内腔2，通孔12贯穿融合器10的外部与内腔2。
在一实施例中，晶格结构1设置在融合器10的侧面。
在一实施例中，融合器10的两端分布有多个突起13。
在一实施例中，融合器10的一侧设置有器械孔14将内腔12与融合器10的外部连通。
在一实施例中，融合器10为一体成型的支撑结构。
根据之前的描述：将杆径分为n1个等级，孔径分为n2个等级，孔隙率分为n3个等级，层数分为n4等级，最终形成一个关于n1、n2、n3、n4的集合或者矩阵，不同的n1、n2、n3、n4的组合对应不同的晶格等级，而不同的晶格结构等级则对应不同的骨弹性模量E(骨弹性模量用E代表)。其中，杆径可以理解为空间杆11的直径，孔径可以理解为通孔12的直径，层数可以理解为通孔12成层状排布后的层数。
经过大量实验，我们将杆径、孔径、孔隙率和层数的设计数值范围和等级按以下方式进行分布：
杆径的范围为300μm至800μm、孔隙率在5％至90％、孔径50至1500μm、层数为3到6层。
杆径分为3等级，0.3至0.5mm、0.5至0.7mm、0.7至0.8mm。
孔隙率分为8等级，依次为5至20％、20至30％、30至40％、40至50％、50至60％、60至70％、70至80％、80至90％。
孔径分为7等级，依次为50至200μm、200至400μm、400至600μm、600至800μm、800至1000μm、1000至1200μm、1200至1500μm。
层数分为3个等级，3至4、4至5、5至6层。
那么对于n1、n2、n3、n4的集合或者矩阵排列组合成多种方式，不同的组合方式可以理解为晶体结构的不同等级，显然不同等级的晶格结构关于上面预定结构特征的配置方式也就不同，晶格结构等级的不同就会导致融合器的骨弹性模量的不同。
那么，在临床过程中，首先医生会根据患者的实际情况，对融合器的外部尺寸进行整体定型，定型可以预先配置几种标准外型，人工选取可以，直接在系统中选取预先的配置也可以，此处的定型可以理解为对支撑结构外部尺寸的选型，定型后只需要在上面配置对应骨弹性模量的晶格结构方式即可。那么根据本申请上述的方法就可以得到患者的骨弹性模量，进而得到对应的晶格结构等级，最终得到n1、n2、n3、n4的组合方式，当然，不难发现即便得到了等级也是一个数据范围，那么具体的数值可以根据一些其他的预定配置方式进行选择，甚至还会发现同样的晶格结构等级对应不同的n1、n2、n3、n4的组合方式，也可以通过预定的一些配置进行选取，因为其相互之间是等效的，甚至可以采用随机的方式。
根据所述三维数据进行三维打印得到所述融合器。
本步骤中根据上述结构特征的描述进行配置即可，对三维数据进行3D可以得到符合不同骨弹性模量的融合器。
此时的融合器上的晶体结构可以提供匹配的骨弹性模量并应用于对应的患者。解决了由于融合器的弹性模量与不同患者的骨骼实际特点不匹配，出现导致融合器的应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使融合器松动，融合器种植失败的技术问题。
图7为本发明融合器的制造系统的架构示意图。如图7所示，本实施例提供了一种通过3D打印技术制造融合器的具体实施方法。
在一实施例中，本申请还提供了一种融合器的制造系统，该系统包括：人体扫描设备101和运算处理设备102，以及制造设备103；
所述人体扫描设备101，用于对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
所述运算处理设备102，用于根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
所述制造设备103，用于根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
在一实施例中，所述人体扫描设备，还用于对所述目标骨骼的多层横断面进行扫描得到每层横断面对应的骨骼图像；
所述运算处理设备102，还用于根据多层横断面的所述骨骼图像计算得到每层所述骨骼图像对应的灰度值，以及根据每层所述骨骼图像对应的灰度值按预定方式计算得到综合灰度值，其中，所述综合灰度值为用于描述整体所述骨骼图像的灰度值；根据所述综合灰度值按照预定灰度值与骨弹性模量的对应关系得到所述目标骨骼对应的骨弹性模量。
在一实施例中，所述运算处理设备102，还用于将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据；
所述制造设备103，用于根据所述三维数据进行三维打印得到所述融合器。
在一实施例中，所述运算处理设备102，所述运算处理设备，还用于根据所述骨弹性模量按照预定规则计算得到对应的晶格结构等级，其中，所述晶格结构等级表示不同等级所述预设结构特征的组合方式，所述预定结构特征的不同等级为根据预设结构特征对应的结构参数进行划分的等级；
还用于根据所述晶格结构等级配置预置的融合器模型得到所述融合器模型的三维数据。
图8为本发明融合器的制造装置的架构示意图。如图8所示，在一实施例中，本申请还提供了一种融合器的制造装置，该装置包括：
扫描模块201，用于对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
计算模块202，用于根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
制造模块203，用于根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
在一实施例中，本申请还提供了一种融合器的制造装置，所述装置包括：处理器和存储器；
所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行任一项所述的融合器的制造方法的步骤。
在一实施例中，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一项所述的融合器的制造方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种融合器的制造方法，其特征在于，该方法包括：
对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
2.根据权利要求1所述的融合器的制造方法，其特征在于，所述对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像包括：
对所述目标骨骼的多层横断面进行扫描得到每层横断面对应的骨骼图像；
所述根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量包括：
根据多层横断面的所述骨骼图像计算得到每层所述骨骼图像对应的灰度值；
根据每层所述骨骼图像对应的灰度值按预定方式计算得到综合灰度值，其中，所述综合灰度值为用于描述整体所述骨骼图像的灰度值；
根据所述综合灰度值按照预定灰度值与骨弹性模量的对应关系得到所述目标骨骼对应的骨弹性模量。
3.根据权利要求1所述的融合器的制造方法，其特征在于，所述预定结构特征包括分为孔径，和/或孔隙率，和/或层数，和/或杆径。
4.根据权利要求1所述的融合器的制造方法，其特征在于，所述根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器包括：
将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据；
根据所述三维数据进行三维打印得到所述融合器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的融合器的制造方法，其特征在于，所述将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据包括：
根据所述骨弹性模量按照预定规则计算得到对应的晶格结构等级，其中，所述晶格结构等级表示不同等级所述预设结构特征的组合方式，所述预定结构特征的不同等级为根据预设结构特征对应的结构参数进行划分的等级；
根据所述晶格结构等级配置预置的融合器模型得到所述融合器模型的三维数据。
6.一种融合器的制造系统，其特征在于，该系统包括：人体扫描设备和运算处理设备，以及制造设备；
所述人体扫描设备，用于对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
所述运算处理设备，用于根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
所述制造设备，用于根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
7.根据权利要求6所述的融合器的制造系统，其特征在于，
所述人体扫描设备，还用于对所述目标骨骼的多层横断面进行扫描得到每层横断面对应的骨骼图像；
所述运算处理设备，还用于根据多层横断面的所述骨骼图像计算得到每层所述骨骼图像对应的灰度值，以及根据每层所述骨骼图像对应的灰度值按预定方式计算得到综合灰度值，其中，所述综合灰度值为用于描述整体所述骨骼图像的灰度值；根据所述综合灰度值按照预定灰度值与骨弹性模量的对应关系得到所述目标骨骼对应的骨弹性模量。
8.根据权利要求7所述的融合器的制造系统，其特征在于，
所述运算处理设备，还用于将预置的融合器模型上配置不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征得到所述融合器模型的三维数据；
所述制造设备，用于根据所述三维数据进行三维打印得到所述融合器。
9.根据权利要求8所述的融合器的制造系统，其特征在于，
所述运算处理设备，还用于根据所述骨弹性模量按照预定规则计算得到对应的晶格结构等级，其中，所述晶格结构等级表示不同等级所述预设结构特征的组合方式，所述预定结构特征的不同等级为根据预设结构特征对应的结构参数进行划分的等级；
还用于根据所述晶格结构等级配置预置的融合器模型得到所述融合器模型的三维数据。
10.一种融合器的制造装置，其特征在于，该装置包括：
扫描模块，用于对目标骨骼进行扫描得到骨骼图像，其中，所述目标骨骼为用于作为融合器制造参数参考的骨骼；
计算模块，用于根据所述骨骼图像计算得到对应的骨弹性模量；
制造模块，用于根据不同所述骨弹性模量对应的预设结构特征制造融合器。
11.一种融合器的制造装置，其特征在于，所述装置包括：处理器和存储器；
所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如权利要求1至5中任一项所述的融合器的制造方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的融合器的制造方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910783814.XA CN112402065A (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910783814.XA CN112402065A (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112402065A true CN112402065A (zh) | 2021-02-26 |
Family
ID=74780355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910783814.XA Pending CN112402065A (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112402065A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113143550A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-23 | 四川大学 | 一种多层级仿生主动融合功能的融合器及其制备方法 |
| CN114795598A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-07-29 | 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） | 一种椎间融合器的制备方法 |
| WO2023035580A1 (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | 智塑健康科技(嘉兴)有限公司 | 一种融合器 |
| WO2023035581A1 (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | 智塑健康科技(嘉兴)有限公司 | 一种融合器 |
| CN116077245A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-05-09 | 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） | 椎间融合器的确定方法、装置、处理器及电子设备 |
| WO2023165071A1 (zh) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | 博志生物科技(深圳)有限公司 | 椎间融合器及其制造方法、系统、智能制造设备及介质 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140025181A1 (en) * | 2012-07-20 | 2014-01-23 | Tom Vanasse | Metallic structures having porous regions from imaged bone at pre-defined anatomic locations |
| CN104173123A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-12-03 | 国家康复辅具研究中心 | 快速、可靠的人工骨假体制备方法 |
| CN104352285A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-02-18 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种个体化3d打印种植体的设计与制作方法 |
| CN104706446A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-17 | 李鹏 | 一种仿生骨小梁的颈椎融合器及其制作方法 |
| US20160163101A1 (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Apparatus and method for reconstructing skeletal image |
| CN105997306A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-10-12 | 北京工业大学 | 一种骨骼植入体内填充多孔网格结构的设计方法 |
| CN108229332A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-29 | 华为技术有限公司 | 骨骼姿态确定方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN108635084A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-12 | 西安交通大学 | 熔融沉积3d打印制备的聚醚醚酮变模量人工骨骼替代物及制备方法 |
| US20190167222A1 (en) * | 2017-12-06 | 2019-06-06 | Chi Mei Medical Center | System and method for creating a three-dimensional bone image of a bone |
| US20190243934A1 (en) * | 2016-07-25 | 2019-08-08 | Telefield Medical Imaging Limited | Method and system for brace designing |
| US20190240029A1 (en) * | 2018-02-06 | 2019-08-08 | Georgia Tech Research Corporation | Method for adjusting mechanical properties of implant and patient specific surgical implants |
| CN211797048U (zh) * | 2019-08-23 | 2020-10-30 | 北京智塑健康科技有限公司 | 一种融合器的制造系统 |
-
2019
- 2019-08-23 CN CN201910783814.XA patent/CN112402065A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140025181A1 (en) * | 2012-07-20 | 2014-01-23 | Tom Vanasse | Metallic structures having porous regions from imaged bone at pre-defined anatomic locations |
| CN104173123A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-12-03 | 国家康复辅具研究中心 | 快速、可靠的人工骨假体制备方法 |
| CN104352285A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-02-18 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种个体化3d打印种植体的设计与制作方法 |
| US20160163101A1 (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Apparatus and method for reconstructing skeletal image |
| CN104706446A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-17 | 李鹏 | 一种仿生骨小梁的颈椎融合器及其制作方法 |
| CN105997306A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-10-12 | 北京工业大学 | 一种骨骼植入体内填充多孔网格结构的设计方法 |
| US20190243934A1 (en) * | 2016-07-25 | 2019-08-08 | Telefield Medical Imaging Limited | Method and system for brace designing |
| US20190167222A1 (en) * | 2017-12-06 | 2019-06-06 | Chi Mei Medical Center | System and method for creating a three-dimensional bone image of a bone |
| CN108229332A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-29 | 华为技术有限公司 | 骨骼姿态确定方法、装置及计算机可读存储介质 |
| US20190240029A1 (en) * | 2018-02-06 | 2019-08-08 | Georgia Tech Research Corporation | Method for adjusting mechanical properties of implant and patient specific surgical implants |
| CN108635084A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-12 | 西安交通大学 | 熔融沉积3d打印制备的聚醚醚酮变模量人工骨骼替代物及制备方法 |
| CN211797048U (zh) * | 2019-08-23 | 2020-10-30 | 北京智塑健康科技有限公司 | 一种融合器的制造系统 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113143550A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-23 | 四川大学 | 一种多层级仿生主动融合功能的融合器及其制备方法 |
| CN113143550B (zh) * | 2021-05-20 | 2023-05-05 | 四川大学 | 一种多层级仿生主动融合功能的融合器及其制备方法 |
| WO2023035580A1 (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | 智塑健康科技(嘉兴)有限公司 | 一种融合器 |
| WO2023035581A1 (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | 智塑健康科技(嘉兴)有限公司 | 一种融合器 |
| WO2023165071A1 (zh) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | 博志生物科技(深圳)有限公司 | 椎间融合器及其制造方法、系统、智能制造设备及介质 |
| CN114795598A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-07-29 | 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） | 一种椎间融合器的制备方法 |
| CN116077245A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-05-09 | 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） | 椎间融合器的确定方法、装置、处理器及电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112402065A (zh) | 一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质 | |
| JP7450680B2 (ja) | 物理的な３ｄ解剖学的構造モデルの製造 | |
| US10688726B2 (en) | Method for producing a customised orthopaedic implant | |
| US11541605B2 (en) | Systems and methods for quality control in 3D printing applications using a 3D printed phantom | |
| CN211797048U (zh) | 一种融合器的制造系统 | |
| Gerber et al. | A multiscale imaging and modelling dataset of the human inner ear | |
| Struffert et al. | Imaging of cochlear implant electrode array with flat-detector CT and conventional multislice CT: comparison of image quality and radiation dose | |
| CN106132354B (zh) | 制造用于软骨修复的外科装备的方法和节点 | |
| US20210251337A1 (en) | Orthosis and information processing apparatus | |
| CN105118030A (zh) | 医学图像金属伪影的校正方法及装置 | |
| Free et al. | The effect of different CT scanners, scan parameters and scanning setup on Hounsfield units and calibrated bone density: a phantom study | |
| Johnson Chacko et al. | Analysis of vestibular labyrinthine geometry and variation in the human temporal bone | |
| Katz et al. | Scanner influence on the mechanical response of QCT-based finite element analysis of long bones | |
| WO2022024002A2 (en) | Patient specific graft cage for craniomaxillofacial repair | |
| Phanindra Bogu et al. | Homogenous scaffold-based cranial/skull implant modelling and structural analysis—unit cell algorithm-meshless approach | |
| JP2015082043A (ja) | 術前計画骨モデルの作製方法 | |
| CN113633442A (zh) | 一种个体化钽金属颈椎椎间融合器及其设计方法 | |
| CN213406444U (zh) | 一种融合器 | |
| US20200281737A1 (en) | Spinal implant and method for forming spinal implant | |
| WO2021036604A1 (zh) | 一种骨结构假体的模型构建方法、系统、装置及其可读存储介质 | |
| Pandithevan et al. | Reconstruction of subject-specific human femoral bone model with cortical porosity data using macro-CT | |
| Kováčová et al. | A novel semi-automatic measurement of the semicircular canals of the human bony labyrinth | |
| WO2022209500A1 (ja) | 機械学習モデル作成支援装置、機械学習モデル作成支援装置の作動方法、機械学習モデル作成支援装置の作動プログラム | |
| Malyala et al. | Optimization of computer tomography reconstruction parameters using additive manufacturing | |
| JP6328390B2 (ja) | 補填人工骨の設計方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |