一种人工肩胛骨的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医学领域，特别是涉及一种人工肩胛骨的制作方法。
【背景技术】
[0002]肩胛骨也叫胛骨、琵琶骨。位于胸廓的后面，是三角形扁骨，介于第2?7肋之间。分为两个面、三个角和三个缘。前面为肩胛下窝，是一大而浅的窝。后面有一横行的骨嵴，称肩胛冈，冈上、下的浅窝，分别称为冈上窝和冈下窝。肩胛冈的外侧扁平，称肩峰。外侧角肥厚，有梨形关节面，称关节盂。上角和下角位于内侧缘的上端和下端，分别平对第2肋和第7肋，可作为计数肋的标志。内侧缘长而薄，对向脊柱。外侧缘肥厚，对向腋窝。肩胛骨、锁骨和肱骨构成肩关节。肩胛骨位于背部的外上方。肩胛骨前面微凹，后面有一向外上的高嵴，称为肩甲冈，其外侧端称肩峰，是肩部的最高点。肩胛骨的运动可分为上提，下抑，夕卜旋，内旋，外展及内收等6种运动
在制造领域，对于结构复杂的组织结构和个体化的组织部分，传统的设计方法与加工工艺是无法做到的，传统的设计与加工更不能对于部分或整体组织进行个体化的完整再现。肩胛骨由于结构非常复杂，且需要实现多种运动，常规工艺方法无法制造出实现考虑人体工程学的肩胛骨。目前还没有肩胛骨的标准置换物，更没有个体化的肩胛骨置换物。一旦病人的肩胛骨出现病变或者重度损伤，就有可能面临截止的巨大风险。
[0003]为了解决目前现有技术人造人工肩胛骨的技术瓶颈，本发明提出了一种人工肩胛骨的制作方法，符合人体结构个性化需求，仿生度极高，能够有效减少患者截肢的概率，替换效果好，能够应用于临床，科研，教学实验等，既可以填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于通过X光片、超声波、CT、MRI, PET-CT采集患者目标肩胛骨的医学影像信息；计算医学影像信息并将其转化为三维模型的数据信息；分析肩胛骨的生理组织结构及人体解刨结构；调用历史数据库中的肩胛骨结构参数，对肩胛骨原貌进行三维重构；再次参照标准人体肩胛骨的结构参数，对三维模型进行修正，重新生成肩胛骨的三维模型；将三维模型存储为stl、stp、obj、max、3ds、ma、vtk、igs等数据格式的文件；调用肩胛骨的三维模型，对其进行有限元分析和运动学及动力学仿真；在计算机中仿真肩胛骨的置换过程，模拟肩胛骨和置换模型的功能性匹配；根据三维模型采用增材制造工艺打印人工仿生钛合金肩胛骨；根据打印效果，对人工肩胛骨进行适当的表面处理；对人工肩胛骨的几何形貌及功能匹配进行检测和验证，将采用增材制造工艺得到的人工肩胛骨进行三维扫描，在计算机中与设计原型进行测量比对，将采用增材制造工艺得到的人工肩胛骨与采用增材制造工艺得到的的置换模型进行匹配试验。
[0005]一种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于肩胛骨的三维建模过程中综合个体医学影像数据，群体历史数据和标准人体数据。
[0006]一种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于利用肩胛骨的三维模型，对肩胛骨进行有限元分析和运动学及动力学仿真。
[0007]—种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于利用肩胛骨的三维模型，在计算机中仿真肩胛骨的置换过程，模拟肩胛骨和置换模型的功能性匹配。
[0008]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:人工肩胛骨的制作速度快，结构形状精准，人体仿生度极高，运动功能匹配性好，医学替换性好，即能填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。
【附图说明】
[0009]图1是获取个体医学影像数据得到的肩胛骨三维结构；
图2是获取群体历史数据得到的肩胛骨三维结构；
图3是结合个体影像数据和群体历史数据得到的肩胛骨三维结构；
图4是经处理和验证后的最终肩胛骨三维结构。
【具体实施方式】
[0010]
参考附图描述本发明的实施方式，下面结合图1一图4对本发明进行具体说明。一种人工肩胛骨的制作方法的具体实施步骤如下:
第一步，通过X光片、超声波、CT、MRI, PET-CT采集患者目标肩胛骨的医学影像信息。
[0011]第二步，计算目标肩胛骨的个体医学影像信息，并将医学影像信息转化为三维模型的数据信息。
[0012]第三步，分析肩胛骨的生理组织结构及人体解刨结构。
[0013]第四步，调用历史数据库中的肩胛骨结构参数，对肩胛骨原貌进行三维重构；再次参照标准人体肩胛骨的结构参数，对三维模型进行修正，重新生成肩胛骨的三维模型
第五步，将三维模型存储为stl、stp、obj、max、3ds、ma、vtk、igs等数据格式的文件。
[0014]第六步，调用肩胛骨的三维模型，对肩胛骨进行有限元分析和运动学及动力学仿真。
[0015]第七步，调用肩胛骨的三维模型，在计算机中仿真肩胛骨的置换过程，模拟肩胛骨和置换模型的功能性匹配。
[0016]第八步，调用肩胛骨的三维模型，采用增材制造工艺，利用钛合金粉末为原料，制造人工仿生钛合金肩胛骨。
[0017]第九步，根据肩胛骨的实际制造效果，对人工肩胛骨进行适当的表面处理。
[0018]第十步，对人工肩胛骨的几何形貌及功能匹配进行检测和验证，将采用增材制造工艺得到的人工肩胛骨进行三维扫描，通过逆向工程得到人工肩胛骨的三维模型，在计算机中与设计原型进行测量比对，检查是否满足设计要求，将采用增材制造工艺得到的人工肩胛骨与采用增材制造工艺得到的的置换模型进行匹配试验，检查是否达到设计要求。
[0019]以上所述，仅是发明的较佳实施方式，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术的保护范围之内。
【主权项】
1.一种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于通过X光片、超声波、CT、MR1、PET-CT采集患者目标肩胛骨的医学影像信息；计算医学影像信息并将其转化为三维模型的数据信息；分析肩胛骨的生理组织结构及人体解刨结构；调用历史数据库中的肩胛骨结构参数，对肩胛骨原貌进行三维重构；再次参照标准人体肩胛骨的结构参数，对三维模型进行修正，重新生成肩胛骨的三维模型；将三维模型存储为stl、stp、obj、max、3ds、ma、vtk、igs等数据格式的文件；调用肩胛骨的三维模型，对其进行有限元分析和运动学及动力学仿真；在计算机中仿真肩胛骨的置换过程，模拟肩胛骨和置换模型的功能性匹配；根据三维模型采用增材制造工艺打印人工仿生钛合金肩胛骨；根据打印效果，对人工肩胛骨进行适当的表面处理；对人工肩胛骨的几何形貌及功能匹配进行检测和验证，将采用增材制造工艺得到的人工肩胛骨进行三维扫描，在计算机中与设计原型进行测量比对，将采用增材制造工艺得到的人工肩胛骨与采用增材制造工艺得到的的置换模型进行匹配试验。2.根据权利要求1所述的一种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于肩胛骨的三维建模过程中综合个体医学影像数据，群体历史数据和标准人体数据。3.根据权利要求1所述的一种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于利用肩胛骨的三维模型，对肩胛骨进行有限元分析和运动学及动力学仿真。4.根据权利要求1所述的一种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于利用肩胛骨的三维模型，在计算机中仿真肩胛骨的置换过程，模拟肩胛骨和置换模型的功能性匹配。
【专利摘要】本发明公开了一种人工肩胛骨的制作方法，其特征在于采集目标肩胛骨的医学影像信息，将其转化为三维模型的数据信息，调用历史数据库中的结构参数，对肩胛骨原貌进行三维重构，再参照标准人体肩胛骨的结构参数，对三维模型进行修正，调用肩胛骨的三维模型，对其进行有限元分析和置换过程模拟，根据三维模型打印人工肩胛骨，对其进行表面处理，对人工肩胛骨的几何形貌及功能匹配进行检测和验证；有益效果是人工肩胛骨的制作速度快，结构形状精准，人体仿生度极高，运动功能匹配性好，医学替换性好，即能填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105574227
【申请号】CN201510656155
【发明人】赵小文, 张东锋, 赵文平, 蔡君华
【申请人】深圳市艾科赛龙科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年10月14日