[发明专利]一种复合结构股骨假体的制作方法

说明书

本发明公开一种复合结构股骨假体的制作方法，其特征在于：所述的方法按照如下步骤依次进行：股骨假体的三维重建，建立股骨假体及连接件的数学模型，股骨假体的网格划分，不同生物力学环境下的有限元分析，确定评价指标并优化选择，利用3D打印技术制作股骨假体。利用该方法所制备的复合结构的股骨假体，既具有较高的抗拉性能和耐腐蚀性能，又与真骨的物理性质十分接近。

技术领域

本发明涉及一种假体的制作方法，具体是一种复合结构股骨假体的制作方法。

背景技术

一些关节炎、外伤骨折、先天性髋关节发育不良等临床治疗方案，通常需要采用半髋或全髋股骨假体置换术。目前市场上常用的股骨假体有金属、陶瓷、有机高分子材料等，然而很少有材料可以同时满足复杂关节置换术所需的生物相容性和与真骨材料力学性质接近这两个特点。

钛合金假体具有较好的抗拉、耐腐蚀性，但是物理性质与真骨差别很大，聚醚醚酮(polyether-ether-ketone，PEEK)假体与真骨的物理性质，特别是弹性模量十分接近，但是抗拉耐腐蚀性不理想，很难与真骨融合。也就是说上述两种材料都难以满足股骨假体置换的需求。因此现在需要一种能够解决上述问题的方法。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种制作复合结构股骨假体的方法，利用该方法所制备的复合结构的股骨假体，既具有较高的抗拉性能和耐腐蚀性能，又与真骨的物理性质十分接近。

本发明的技术解决方案是：一种复合结构股骨假体的制作方法，其特征在于：所述的方法按照如下步骤依次进行：股骨假体的三维重建，建立股骨假体及连接件的数学模型，股骨假体的网格划分，不同生物力学环境下的有限元分析，确定评价指标并优化选择，利用3D打印技术制作股骨假体，

所述股骨假体的三维重建步骤为：将患者的DICOM格式的CT图像导入到三维重建软件中进行三维重建操作，依次经过体绘制分割，阈值分割，简便种子点，团块分离，二维编辑和网格光滑步骤，分别得到患者对侧正常股骨的皮质骨和松质骨的模型，并且记录数据；

所述建立股骨假体及连接件的数学模型步骤为：建立股骨头假体头部1的数学模型、建立股骨头假体尾部2的数学模型、在股骨头假体尾部2的数学模型的基础上建立连接件3的数学模型，对建立的数学模型进行布尔运算，

其中建立股骨头假体头部1的数学模型时，根据患者对侧健康骨模型，建立股骨头假体头部1，具体步骤包括组合、切除拉伸、建立基准面和分割，最终获得股骨头假体头部1的数学模型，股骨头假体头部1的上部呈球型结构，与髋臼配适，

建立股骨头假体尾部2的数学模型时，根据患者对侧健康骨模型，建立股骨头假体尾部2，具体步骤包括组合、切除拉伸、建立基准面和分割，需保证股骨头假体尾部2的上部与股骨头假体头部1的下部形状、大小以及建模位置均完全吻合，

所述的连接件3的中部为圆柱体状，在圆柱体的两端分别设置有一个十字架结构，

在股骨头假体头部1，股骨头假体尾部2和连接件3建立完毕后，利用三维重建软件模拟手术状况，切除正常的股骨头以及与假体部分重合的松质骨上端，并根据各部位之间的关系分别进行布尔运算，

而每组需要进行的布尔运算有：股骨头假体头部1与假体连接件3进行布尔减运算，头部镂空，

股骨头假体尾部2与假体连接件3进行布尔加运算，尾部突出，

皮质骨分别与股骨头假体头部1、股骨头假体尾部2进行布尔减运算；

股骨头假体尾部2与松质骨进行布尔减运算；

所述股骨假体的网格划分步骤为：将做好的股骨皮质骨，松质骨、股骨头假体头部1以及股骨头假体尾部2导入到网格划分软件中进行网格划分，划分面网格，检查网格空洞、并进行修复，然后进行体网格划分操作，得到四面体单元网格划的模型，随后导出INP文件并保存；