一种骨科内固定物成型方法

摘要

本发明涉及骨科器械领域，目的在于提供一种骨科内固定物成型方法，所述骨科内固定物成型方法，通过逆向工程确定固定物与宿主骨之间的几何关系，使得固定物与宿主骨之间实现了高度契合，减小应力遮挡，将固定物设计成包括榫部、卯部和燕尾槽栓的榫卯结构，避免对宿主骨的破坏，减少应力集中。本发明的有益效果在于：本发明创造性地提出骨科无源内固定物个性化成型方法，相较于现有技术，本发明的骨科内固物采用榫卯结构实现相互固定，摆脱了对螺丝钉的依赖，避免对宿主骨的破坏，同时避免了固定过程中集中应力的发生。

主权项

一种骨科内固定物成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、由断层扫描获得活体骨连续的断层影像，在逆向工程软件中对连续断层影像进行堆栈，在扫描坐标系中重建活体骨的三维模型；步骤2、计算活体骨的质心和惯量主轴，获取体微元的密度ρ，获取断层图像的水平分辨率Δx、垂直分辨率Δy和层距Δz，ΔV＝ΔxΔyΔz，获取活体骨上点i在扫描坐标系的位置坐标(x_oi,y_oi,z_oi)，将上述参数代入算式：$\left\{\begin{array}{c}\alpha =\frac{1}{2}arctan\left(\frac{2{\mathrm{\Sigma y}}_{oi}{z}_{oi}{\rho }_i\Delta V}{{\mathrm{\Sigma y}}_{oi}^2{\rho }_i\Delta V-{\mathrm{\Sigma z}}_{oi}^2{\rho }_i\Delta V}\right)\\ \beta =\frac{1}{2}arctan\left(\frac{2{\mathrm{\Sigma x}}_{\alpha i}{z}_{\alpha i}{\rho }_i\Delta V}{{\mathrm{\Sigma x}}_{\alpha i}^2{\rho }_i\Delta V-{\mathrm{\Sigma z}}_{\alpha i}^2{\rho }_i\Delta V}\right)\\ \gamma =\frac{1}{2}arctan\left(\frac{2{\mathrm{\Sigma x}}_{\beta i}{y}_{\beta i}{\rho }_i\Delta V}{{\mathrm{\Sigma x}}_{\beta i}^2{\rho }_i\Delta V-{\mathrm{\Sigma y}}_{\beta i}^2{\rho }_i\Delta V}\right)\end{array}\right.$计算得出α,β,γ，其中(x_αi,y_αi,z_αi)为活体骨上点i在绕x轴转动α后的位置坐标，(x_βi,y_βi,z_βi)为活体骨上点i在绕x轴转动α再绕y轴转动β后的位置坐标；步骤3、将扫描坐标系绕x轴转动α，绕y轴转动β，绕z轴转动γ，将扫描坐标系的原点移动至活体骨的质心，实现活体骨的姿态定位；步骤4、获得步骤3中活体骨表面上的点i的坐标(x_i,y_i,z_i)，代入算式：$\left\{\begin{array}{c}{x}_i^{\prime }=D_x(x_i,s,c)\\ y_i^{\prime }=D_y(y_i,s,c)\\ z_i^{\prime }=D_z(z_i,s,c)\end{array}\right.$获得点i在放大活体骨上的坐标(x_i',y_i',z_i')，其中D_x(x_i,s,c),D_y(y_i,s,c),D_z(z_i,s,c)表示割圆曲线，s表示放大倍数，c表示点i所处的位置曲线的凸凹性，进而计算得出放大活体骨的三维模型，将放大活体骨与活体骨之间做“或”布尔运算，得到活体骨的铠甲；步骤5、将步骤4中的活体骨的铠甲剪裁设计成包括榫部、卯部和燕尾槽栓的榫卯结构。