CN113456301B - 一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法 - Google Patents

一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，属于医疗假体制作领域，该制作方法具体步骤如下：(1)采集患者基本信息并构建其三维人物模型；(2)对患者受伤部位进行数据收集并对其进行判断分析；(3)依据收集到的数据构建假体三维模型并进行仿真测试；(4)依据测试数据开始对假体模型进行优化并生成打印图纸；(5)将打印图纸导入3D打印设备并通过打印设备进行打印；本发明能够对假体类型进行判断，降低使用局限性，可以满足现有医疗机构的业务要求，提高医疗人员处理伤患的效率，降低患者与假体出现排斥现象的概率，提高患者恢复速率，保护患者健康。

Description

一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法
技术领域
本发明涉及医疗假体制作领域，尤其涉及一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法。
背景技术
随着生物医用材料的研制和医学的迅速发展，关节置换的需求越来越广泛，经过近百年的发展，目前已广泛开展，能有效地根除关节病痛，恢复关节功能以及提高患者生活质量，对老年患者有非常良好的效果，现已被认为是最成功的外科手术之一，其中，人工关节假体成为关节置换的主要医疗器械之一，人工关节假体材料对关节置换的成功率和患者的治愈率起到了决定性作用，但关节负重界面磨损产生磨损颗粒并由此引发局部产生异物反应，进而导致假体周围骨溶解，发生无菌性松动已成为影响关节置换远期效果最主要的原因；因此，发明出一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法变得尤为重要；
经检索，中国专利号CN104523354A公开了一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，该发明虽然可提供有效关节式活动，改善患肢的生活质量，但是仅能制作体外修复体，无法制作植入性修复体，使用局限性大，无法满足现有医疗机构的业务要求，降低医疗人员处理伤患的效率；此外，现有的基于三维打印技术制作骨科假体的方法制作出的假体可能会出现排斥现象，影响患者的恢复，同时危害患者健康；为此，我们提出一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，该制作方法具体步骤如下：
(1)采集患者基本信息并构建其三维人物模型：工作人员将患者基本信息录入计算机中，计算机接收患者信息，并开始构建模拟检测器，模拟检测器对患者信息进行数据分析，同时依据分析数据构建三维人物模型；
(2)对患者受伤部位进行数据收集并对其进行判断分析：工作人员上传患者受伤部位相关数据至模拟检测器，模拟检测器接收数据，并依据接收到的数据进行判断分析，并开始对外部服务器中的存储数据进行数据检索；
(3)依据收集到的数据构建假体三维模型并进行仿真测试：调用受伤部位相关数据发送至模拟检测器，模拟检测器开始依据接收的信息构建假体模型，并将假体模型与人物模型进行拼接，拼接完成，开始进行仿真测试，并收集测试数据；
(4)依据测试数据开始对假体模型进行优化并生成打印图纸：接收测试数据，并开始构建模型优化器，将假体模型数据导入模型优化器中，模型优化器开始对假体模型进行数据优化处理，并将优化完成的假体模型数据导入模拟检测器中，再次进行仿真测试，直至生成最优假体模型，停止测试，同时生成打印图纸，并对打印图纸上各部分进行数据标注处理；
(5)将打印图纸导入3D打印设备并通过打印设备进行打印：将生成的打印图纸发送至3D打印设备，3D打印设备接收到打印图纸，并开始依据打印图纸进行假体模型打印，打印完成，将打印图纸发送至外部服务器进行数据存储。
进一步地，步骤(1)中所述数据分析具体步骤如下：
步骤一：模拟检测器接收到患者的基本信息，并按照身高、体重以及四肢长度进行分类，并分别标记为A、B、C；
步骤二：依据A、B以及C开始构建患者的三维人物模型，并对构建完成的人物模型进行模型数据优化。
进一步地，步骤(2)中所述判断分析具体步骤如下：
第一步：模拟检测器接收到患者受伤部位相关数据，并开始判断所需制作的假体类型为体外修复体还是植入性修复体；
第二步：若为体外修复体，则将其标记为a，若为植入性修复体，则将其标记为b。
进一步地，步骤(2)中所述数据检索具体步骤如下：
S1：判断完成，模拟检测器开始与外部服务器通信连接，并开始向外部服务器发送检索指令；
S2：外部服务器接收检索指令，并对其进行数据解析，依据检索指令中包含的假体类型以及受伤部位数据进行精确检索；
S3：若外部服务器中存在相似假体数据，则将其标记为T，并将其发送至模拟检测器；
S4：若外部服务器中不存在相似假体数据，则无需发送反馈。
进一步地，步骤(3)中所述仿真测试具体步骤如下：
SS1：模拟检测器接收T或依据工作人员上传的受伤部位信息进行假体模型构建；
SS2：假体模型构建完成，开始将其与人物模型进行拼接，同时开始对拼接完成的模型进行测试；
SS3：测试过程中，模型检测器开始记录假体协调性与排斥性，同时分别将其标记为D、E，并将其录入表格中。
进一步地，步骤(4)中所述数据优化具体步骤如下：
P1：依据D、E构建模型优化器，并对D、E两组数据进行分析判断；
P2：若D、E中存在异常数据，则开始分析该异常数据存在原因，并对其进行数据优化，同时生成更新数据，同时将优化完成的数据反馈至模型检测器；
P3：模型检测器接收更新数据，并开始依据更新数据对假体模型进行更新。
进一步地，步骤(5)中所述3D打印设备具体为FDM3D打印机、SLA3D打印机、3DP3D打印机、SLS3D打印机、LOM3D打印机或PCM3D打印机中的一种。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、该基于三维打印技术制作骨科假体的方法依据工作人员上传的患者基本信息构建模拟检测器，并开始构建人物模型，模拟检测器接收患者受伤部位相关数据，并依据其判断需制作的假肢类型为体外修复体还是植入性修复体，并开始构建相关假体模型，能够对假体类型进行判断，降低使用局限性，可以满足现有医疗机构的业务要求，提高医疗人员处理伤患的效率；
2、该基于三维打印技术制作骨科假体的方法构建出对应假体模型，开始将人物模型与假体模型进行模型拼接，并开始对其进行仿真测试，同时实时记录其假体协调性与排斥性，并开始构建模型优化器，依据假体协调性与排斥性数据对假体模型进行数据优化，优化完成，再进行仿真测试，直至生成最优假体模型，停止测试，降低患者与假体出现排斥现象的概率，提高患者恢复速率，保护患者健康。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法的流程框图。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，该制作方法具体步骤如下：
(1)采集患者基本信息并构建其三维人物模型：工作人员将患者基本信息录入计算机中，计算机接收患者信息，并开始构建模拟检测器，模拟检测器对患者信息进行数据分析，同时依据分析数据构建三维人物模型。
在本实施例中公开了一种数据分析方法，其具体工作原理如下：模拟检测器接收到患者的基本信息，并按照身高、体重以及四肢长度进行分类，并分别标记为A、B、C，依据A、B以及C开始构建患者的三维人物模型，并对构建完成的人物模型进行模型数据优化。
(2)对患者受伤部位进行数据收集并对其进行判断分析：工作人员上传患者受伤部位相关数据至模拟检测器，模拟检测器接收数据，并依据接收到的数据进行判断分析，并开始对外部服务器中的存储数据进行数据检索；
具体的，模拟检测器通过接收患者受伤部位相关数据，并依据其判断需制作的假肢类型为体外修复体还是植入性修复体，并开始构建相关假体模型。
在本实施例中公开了一种数据检索方法，其具体工作原理如下：判断完成，模拟检测器开始与外部服务器通信连接，并开始向外部服务器发送检索指令，外部服务器接收检索指令，并对其进行数据解析，依据检索指令中包含的假体类型以及受伤部位数据进行精确检索，若外部服务器中存在相似假体数据，则将其标记为T，并将其发送至模拟检测器，若外部服务器中不存在相似假体数据，则无需发送反馈。
(3)依据收集到的数据构建假体三维模型并进行仿真测试：调用受伤部位相关数据发送至模拟检测器，模拟检测器开始依据接收的信息构建假体模型，并将假体模型与人物模型进行拼接，拼接完成，开始进行仿真测试，并收集测试数据。
本实施例中模拟检测器仿真测试的具体工作原理如下：模拟检测器接收T或依据工作人员上传的受伤部位信息进行假体模型构建，假体模型构建完成，开始将其与人物模型进行拼接，同时开始对拼接完成的模型进行测试，测试过程中，模型检测器开始记录假体协调性与排斥性，同时分别将其标记为D、E，并将其录入表格中；
具体的，通过构建出对应假体模型，开始将人物模型与假体模型进行模型拼接，并开始对其进行仿真测试，同时实时记录其假体协调性与排斥性，并开始构建模型优化器，依据假体协调性与排斥性数据对假体模型进行数据优化，优化完成，再进行仿真测试，直至生成最优假体模型，停止测试，降低患者与假体出现排斥现象的概率，提高患者恢复速率，保护患者健康。
(4)依据测试数据开始对假体模型进行优化并生成打印图纸：接收测试数据，并开始构建模型优化器，将假体模型数据导入模型优化器中，模型优化器开始对假体模型进行数据优化处理，并将优化完成的假体模型数据导入模拟检测器中，再次进行仿真测试，直至生成最优假体模型，停止测试，同时生成打印图纸，并对打印图纸上各部分进行数据标注处理。
在本实施例中公开了一种数据优化方法，其具体工作原理如下：依据D、E构建模型优化器，并对D、E两组数据进行分析判断，若D、E中存在异常数据，则开始分析该异常数据存在原因，并对其进行数据优化，同时生成更新数据，同时将优化完成的数据反馈至模型检测器，模型检测器接收更新数据，并开始依据更新数据对假体模型进行更新。
(5)将打印图纸导入3D打印设备并通过打印设备进行打印：将生成的打印图纸发送至3D打印设备，3D打印设备接收到打印图纸，并开始依据打印图纸进行假体模型打印，打印完成，将打印图纸发送至外部服务器进行数据存储。
具体的，本实施例中提供的3D打印设备具体为FDM3D打印机、SLA3D打印机、3DP3D打印机、SLS3D打印机、LOM3D打印机或PCM3D打印机中的一种。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
（1）采集患者基本信息并构建其三维人物模型：工作人员将患者基本信息录入计算机中，计算机接收患者信息，并开始构建模拟检测器，模拟检测器对患者信息进行数据分析，同时依据分析数据构建三维人物模型；
（2）对患者受伤部位进行数据收集并对其进行判断分析：工作人员上传患者受伤部位相关数据至模拟检测器，模拟检测器接收数据，并依据接收到的数据进行判断分析，并开始对外部服务器中的存储数据进行数据检索；
（3）依据收集到的数据构建假体三维模型并进行仿真测试：调用受伤部位相关数据发送至模拟检测器，模拟检测器开始依据接收的信息构建假体模型，并将假体模型与人物模型进行拼接，拼接完成，开始进行仿真测试，并收集测试数据；
（4）依据测试数据开始对假体模型进行优化并生成打印图纸：接收测试数据，并开始构建模型优化器，将假体模型数据导入模型优化器中，模型优化器开始对假体模型进行数据优化处理，并将优化完成的假体模型数据导入模拟检测器中，再次进行仿真测试，直至生成最优假体模型，停止测试，同时生成打印图纸，并对打印图纸上各部分进行数据标注处理；
（5）将打印图纸导入3D打印设备并通过打印设备进行打印：将生成的打印图纸发送至3D打印设备，3D打印设备接收到打印图纸，并开始依据打印图纸进行假体模型打印，打印完成，将打印图纸发送至外部服务器进行数据存储；
其中，步骤（2）中所述判断分析具体步骤如下：
第一步：模拟检测器接收到患者受伤部位相关数据，并开始判断所需制作的假体类型为体外修复体还是植入性修复体；
第二步：若为体外修复体，则将其标记为a，若为植入性修复体，则将其标记为b；
步骤（2）中所述数据检索具体步骤如下：
S1：判断完成，模拟检测器开始与外部服务器通信连接，并开始向外部服务器发送检索指令；
S2：外部服务器接收检索指令，并对其进行数据解析，依据检索指令中包含的假体类型以及受伤部位数据进行精确检索；
S3：若外部服务器中存在相似假体数据，则将其标记为T，并将其发送至模拟检测器；
S4：若外部服务器中不存在相似假体数据，则无需发送反馈。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，其特征在于，步骤（1）中所述数据分析具体步骤如下：
步骤一：模拟检测器接收到患者的基本信息，并按照身高、体重以及四肢长度进行分类，并分别标记为A、B、C；
步骤二：依据A、B以及C开始构建患者的三维人物模型，并对构建完成的人物模型进行模型数据优化。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，其特征在于，步骤（3）中所述仿真测试具体步骤如下：
SS1：模拟检测器接收T或依据工作人员上传的受伤部位信息进行假体模型构建；
SS2：假体模型构建完成，开始将其与人物模型进行拼接，同时开始对拼接完成的模型进行测试；
SS3：测试过程中，模型检测器开始记录假体协调性与排斥性，同时分别将其标记为D、E，并将其录入表格中。
4.根据权利要求3所述的一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，其特征在于，步骤（4）中所述数据优化具体步骤如下：
P1：依据D、E构建模型优化器，并对D、E两组数据进行分析判断；
P2：若D、E中存在异常数据，则开始分析该异常数据存在原因，并对其进行数据优化，同时生成更新数据，同时将优化完成的数据反馈至模型检测器；
P3：模型检测器接收更新数据，并开始依据更新数据对假体模型进行更新。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维打印技术制作骨科假体的方法，其特征在于，步骤（5）中所述3D打印设备具体为FDM-3D打印机、SLA-3D打印机、3DP-3D打印机、SLS-3D打印机、LOM-3D打印机或PCM-3D打印机中的一种。
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