[发明专利]3D打印钛合金骨小梁臼杯通孔率的测量方法

摘要

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。

主权项

1.一种3D打印钛合金骨小梁臼杯通孔率的测量方法，其特征在于包括以下步骤：/n（1）将骨小梁臼杯分成三个能代表整体臼杯结构的区域；/na.按照臼杯试件的尺寸和规格，制备3D打印钛合金骨小梁臼杯样品；/nb.根据骨小梁臼杯样品在纬线方向上具有周期对称性的特点，任取臼杯样品的一个周期作为测量区域；/nc.在步骤b中的测量区域内，沿臼杯的经线分别将臼杯上部，臼杯中部和下部三个区域作为通孔率的测量区域；/n（2）创建臼杯在三个区域中表面和内部不同半径同心球面位置的骨小梁理论形态图形；/nd.按照臼杯的尺寸和规格及臼杯骨小梁的最小单元格结构和尺寸，经过拓扑扩展形成骨小梁理论形态图模型；/n同时，使用不同半径同心球面切割骨小梁理论形态模型，分别得到臼杯样品在步骤c中划分的三个测量区域内对应的表面和内部不同球面处的骨小梁理论图形；/n其中，不同半径的同心球面的数量可以根据臼杯通孔率的测量精度自行选定；/n（3）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；/ne.使用高分子材料填充3D打印钛合金属骨小梁臼杯，保证内部孔洞被充满；/nf.采用精密铣床和臼杯专用夹具，按照不同半径的同心球面位置去除填充高分子材料的骨小梁臼杯的材料；/ng.通过数字图像相关技术的采集，得到步骤c中三个区域表面及内部不同球面处的骨小梁的结构形态图；/n（4）比较给定球面位置处骨小梁臼杯试件的形态图形和骨小梁理论模型的形态图形中孔的个数，计算确定臼杯骨小梁的通孔率；/nh.在视窗区域，分别对比步骤c中骨小梁臼杯样品在上、中、下部三个区域内指定球面处骨小梁形态图形和相应球面处的骨小梁理论模型的形态图形；/n如果指定球面处臼杯样品的骨小梁形态图与骨小梁理论图相同，则在该球面处试件样品的通孔率为100%；如果给定球面处臼杯样品的骨小梁形态图与骨小梁理论图不同，需要分别读出实验得到骨小梁臼杯样品在该球面位置处结构图形的堵塞的孔洞数，以及相同球面位置处的骨小梁理论模型结构图形中孔的个数；/ni.分别计算臼杯在步骤c中骨小梁臼杯样品的上、中、下部三个区域的表面或内部不同球面处的骨小梁的通孔率P：/n /n式中：m_s为臼杯样品在表面或指定球面的骨小梁形态图形的堵塞的孔洞数，m_t为臼杯样品对应球面位置处的理论模型骨小梁形态图形的孔洞数；/n（5）取臼杯骨小梁3个区域中，臼杯表面和内部骨小梁通孔率的最小值作为钛合金臼杯样品的通孔率；/nj.对比在步骤c中骨小梁臼杯样品上、中、下部三个区域中测得的所有的臼杯样品在表面及内部不同半径同心球面处的骨小梁通孔率，取其中的最小值作为整体骨小梁臼杯的通孔率。/n