[发明专利]3D打印钛合金骨小梁臼杯通孔率的测量方法

说明书

本发明提供了一种3D钛合金骨小梁臼杯通孔率的测量方法，属于医疗器械金属植入物设计和制造技术领域。本发明主要根据骨小梁臼杯周期对称性的特点，首先将骨小梁臼杯分成三个能代表整体臼杯结构的区域；其次按照臼杯样品的尺寸和规格，创建臼杯在三个区域表面和内部的骨小梁理论形态图形；同时通过数字图像技术分别采集臼杯样品在三个结构区域的表面与内部骨小梁图形；然后比较指定区域的球面位置处骨小梁臼杯样品的形态图形和骨小梁理论模型的形态图形中孔的个数计算该位置处的骨小梁通孔率。最后取臼杯三个区域中表面和内部骨小梁通孔率的最小值作为整体臼杯的通孔率。本发明有效解决了目前3D打印钛合金骨小梁臼杯通孔率无法测量的问题。

技术领域

本发明涉及3D钛合金骨小梁臼杯通孔率的测量方法，属于医疗器械金属植入物设计和制造技术领域。

背景技术

目前，国内外已经有一些关于3D打印钛合金骨小梁假体设计和应用的报道，但是对于钛合金骨小梁试件和假体性能的重要指标通孔率测试还没有相应的测试方法。刘屹等人公布了采用平型光检测陶瓷载体通孔率的装置，201120211275.1，蒋大成公布了采用平行光和毛玻璃测量汽车尾气过滤器通孔率的方法，201410086862.0。用此种方法检测钛合金骨小梁的多层多孔结构，会因为多层多孔材料的相互遮挡无法确定指定截面的通孔率，同时骨小梁臼杯因为贴敷在臼杯实体表面，无法透光，无法用此种方法测量臼杯骨小梁的通孔率。采用滴液法测量通孔率，无法确定发生骨小梁堵塞孔的数量与位置。

发明内容

本发明提出了检测3D打印钛合金骨小梁臼杯表面和内部通孔率方法。

主要发明有：发明了根据臼杯骨小梁具有周期对称性的特点，将臼杯骨小梁分成3个区域，沿经线分别取臼杯下部，臼杯中部和上部3个区域作为通孔率的测量区域，这三个区域的骨小梁能够代表臼杯的骨小梁结构；创建用晶体结构骨小梁或何有利于骨长入骨小梁构成的臼杯骨小梁体积的理论模型，获得骨小梁臼杯理论模型在多个不半径同心球面位置骨小梁结构的形态图形；采用牙托粉灌注骨小梁臼杯试件，固结钛合金臼杯的骨小梁丝，保证进行机械加工时，阻止被切断的骨小梁丝嵌入骨小梁结构内部，进而获得骨小梁臼杯在不半径同心球面位置骨小梁结构的形态图形；利用数字相关技术采集得到骨小梁臼杯表面和内部的骨小梁结构形态图形的清晰图像；采用比较法确定钛合金骨小臼杯表面和内部的通孔率，即比较给定球面位置骨小梁试件模型的骨小梁形态图形和骨小梁理论模型的骨小梁形态图形中孔的个数，计算确定臼杯骨小梁的通孔率，取臼杯表面和内部骨小梁通孔率的最小值作为钛合金试件的通孔率。

3D打印钛合金骨小梁臼杯通孔测量实验实践表明，本发明提出的3D打印钛合金骨小梁试件通孔率的测量方法可行。

发明内容与技术指标

发明了根据臼杯骨小梁具有周期对称性的特点，将臼杯骨小梁分成3个区域，沿经线分别取臼杯下部，臼杯中部和上部3个区域作为通孔率的测量区域，这三个区域的骨小梁能够代表臼杯的骨小梁结构。

发明了骨小梁臼杯采用晶体结构骨小梁或有利于骨长入骨小梁制备。

发明了获得臼杯骨小梁理论模型不同半径同心球面位置骨小梁形态图形的方法。按照臼杯的尺寸和规格，用晶体结构或任何有利于骨长入的骨小梁结构经过拓扑扩展形成能够包含臼杯的骨小梁体积的理论模型。用不同半径的同心球面切割骨小梁的体积模型，得到臼杯骨小梁表面和内部骨小梁的结构形态图形。

发明了用牙托粉填充3D打印钛合金骨小梁臼杯的方法。用牙托粉填充骨小梁臼杯以后，在去除骨小梁材料时可以阻止被切掉的骨小梁丝不会被填充到骨小梁的孔中，可以获得指定球面骨小梁的形态图形，解决了目前骨小梁图像采集方法不能获得骨小梁臼杯表面和内部指定球面骨小梁形态图形的问题。该方法获得的骨小梁图像清晰，优于MICRO CT图像。