[发明专利]一种新型假肢接受腔制造方法

说明书

本发明公开了一种新型假肢接受腔制造方法，具体步骤包括：使用深度相机对残肢进行非接触式扫描；使用三维重建算法对残肢的深度相片进行三维重建；建立残肢‑接受腔装配模型；采用有限元分析方法对残肢‑接受腔装配模型进行辅助修型；利用3D打印机将假肢接受腔快速打印成型。本发明具有精度高、速度快的特点；有限元仿真的结果可靠，可以有效对接结合医师经验平台对接受腔进行修型，使残疾人患者的穿戴更舒适；3D打印快速成型用料少、时间短、成本低，便于个人使用和康复医院推广。

技术领域

本发明涉及康复医学中假肢学技术领域，具体说是一种新型假肢接受腔制造方法。

背景技术

残疾人数量逐年增多，残疾人的生活水平提高，对假肢的舒适度，轻便程度都有更高的要求，石膏定制法工艺较为复杂，价格昂贵，成型时间长，已逐渐不适应发展趋势。

专利CN102920538A提出一种改进的接受腔制造方法，一定程度上改进了石膏定制法手工抽真空树脂成型的问题。专利CN1262919提出一种利用聚乙烯材质的小腿接受腔制造方案，具有价格低廉的优势，便于普及。专利CN101478936提出不采用石膏定型的直接成型方法，具有一定的可行性。专利CN1442207提出优化假肢接受腔硅胶内衬套效果的方法。专利CN101700412A研究了一种基于纳米材料的硅胶内衬套制作方法。专利CN1608589提出了基于超声波测量的假肢接受腔制造方法，一定程度上实现了骨骼和皮肤取型的问题。以上专利具备一定的应用价值，但都没有解决残肢受力的优化问题，为了明确残肢与接受腔之间接触压力的分布，专利CN106726031A提出一种在接受腔内壁安装传感器的方法，进行实时测量和评估，具备一定的应用价值，不足之处是该设备在实际应用中还存在问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种新型假肢接受腔制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种新型假肢接受腔制造方法，具体包括以下步骤：

步骤1，使用深度相机对残肢进行非接触式扫描，得到残肢的深度图像；

步骤2，使用三维重建算法对残肢的深度相片进行三维重建，三维重建算法过程为：深度相机标定、点云滤波、特征计算、点云配准和表面构造，得到残肢的点云数据；深度相机扫描残肢，得到一帧点云深度图像，利用深度相机扫描残肢的各个角度，可以得到若干帧残肢不同角度的点云深度图像，利用步骤2描述的步骤，可以通过这些点云深度图像重建残肢的表面。

步骤3，根据步骤2的残肢三维重建的结果，建立残肢-接受腔装配模型，残肢-接受腔装配模型包括残肢骨骼模型、残肢软组织模型、衬套模型和接受腔模型；

步骤4，采用有限元分析方法对残肢-接受腔装配模型进行辅助修型，得到残肢-接受腔定制模型；

步骤5，利用3D打印机将假肢接受腔快速打印成型。

本发明进一步的设计方案中，步骤1中，使用深度相机对残肢进行非接触式扫描时，深度相机在环绕残肢一周的周期内采集不少于10副深度点云图像，从深度相机环绕残肢扫描不少于3圈。

本发明进一步的设计方案中，步骤2中，深度相机标定采用张正友标定方法，点云滤波采用中值滤波进行滤波，特征计算采用FPFH特征子。

本发明进一步的设计方案中，步骤2中，点云配准包括初始配准与精确配准，初始配准首先计算两帧需要配准的点云集的FPFH特征，利用RANSAC算法抽取源点云中一定数量的样本，在目标点云中选择FPFH特征相似的目标点，以最优值作为初始配准的结果；精确配准采用ICP算法。

本发明具有以下突出的有益效果：