專利名稱：骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及醫(yī)療領(lǐng)域，尤其涉及骨修復(fù)體鈦合金數(shù)字化成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
顱骨修復(fù)時(shí)一般使用的材料主要有硅橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、好顱比和鈦合金網(wǎng)板。但鈦合金板目前的制備工藝要么塑形困難、要么制作費(fèi)用及周期長(zhǎng)，嚴(yán)重限制了其普及應(yīng)用。目前主要有手工塑形、模具壓制及鑄造成形三種制備工藝。但這種工藝存在一些問(wèn)題，限制了鈦金屬的應(yīng)用或影響了手術(shù)的質(zhì)量(1)手工塑形勞動(dòng)強(qiáng)度大，精度差，預(yù)先塑形由于得不到露骨的真實(shí)性莊，存在塑形盲區(qū)；另外為便于塑形，常常采用低強(qiáng)度鈦金屬作為修復(fù)體，給患者術(shù)后的安全買下了隱患；(2)磨具壓制在一定程度上具有一定的先進(jìn)性，減輕了一生的勞動(dòng)強(qiáng)度。但其制作周期產(chǎn)、費(fèi)用高，況且其磨具固定后無(wú)法解決修復(fù)體亞之后產(chǎn)生的回彈問(wèn)題，從而對(duì)修復(fù)體的配合精度產(chǎn)生了影響。
(3)鑄造法解決了修復(fù)體的精度問(wèn)題，但工藝復(fù)雜、成本高，鈦合金在鑄造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氧化、且修復(fù)厚度不能太薄，否則不能鑄造。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種制造工藝先進(jìn)、制造成本低的骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)。
一種骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置、安裝有合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)及鈦網(wǎng)成型機(jī)。所述數(shù)據(jù)采集裝置將采集的圖像傳輸給安裝有合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理之后產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸給鈦網(wǎng)成型機(jī)進(jìn)行加工，其特征在于所述計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置采集的圖像進(jìn)行處理的流程包括以下步驟步驟1根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的圖像利用合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件進(jìn)行顱骨原形的三維重建；步驟2利用鏡像牽引配準(zhǔn)法對(duì)缺損的顱骨進(jìn)行修復(fù)，具體方法為a將缺損對(duì)稱面的骨結(jié)構(gòu)做中心面鏡像，再對(duì)鏡像體分層，分層的輪廓線設(shè)置一條中間控制線；b將中間控制線在垂直方向上下貼合顱骨缺損的邊緣，再對(duì)每層輪廓線進(jìn)行牽引配準(zhǔn)；c將鏡像體分成輪廓線以中間控制線作起點(diǎn)，以形心與缺損邊緣連線與鏡像體輪廓線的交點(diǎn)為動(dòng)點(diǎn)，將動(dòng)點(diǎn)牽引到缺損邊緣線貼合；步驟3根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)顱骨的修復(fù)設(shè)計(jì)三維鈦網(wǎng)修復(fù)體曲面及鈦釘安裝位；步驟4將設(shè)計(jì)好的三維鈦網(wǎng)修復(fù)體曲面與顱骨原形進(jìn)行虛擬裝配；步驟5計(jì)算機(jī)生成手術(shù)參照?qǐng)D及鈦網(wǎng)成型機(jī)加工所需的數(shù)據(jù)。
更具體地，所述鈦網(wǎng)成型機(jī)包括轉(zhuǎn)盤(pán)、頂桿、前壓板套筒、頂架、壓環(huán)、上模及下模，所述轉(zhuǎn)盤(pán)、頂架、壓環(huán)及上模依次以頂桿為軸，穿接于所述頂桿，所述上模和下模將所要加工的鈦網(wǎng)夾住，轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)盤(pán)依次推動(dòng)頂架、壓環(huán)及上模對(duì)鈦網(wǎng)進(jìn)行加工。
更具體地，所述鈦網(wǎng)成型機(jī)還包括固定轉(zhuǎn)盤(pán)、前壓板套筒及壓框，所述前壓板套筒的一端固定所述固定轉(zhuǎn)盤(pán)，另一端與所述壓框連接，轉(zhuǎn)動(dòng)固定轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)連動(dòng)所述前壓板套筒使所述壓框推動(dòng)上模邊緣，將鈦網(wǎng)的邊緣固定在上模和下模之間。
更具體地，所述鈦網(wǎng)成型機(jī)的上模和下模分別包括外框及沖頭組，所述沖頭組置于所述外框內(nèi)部，所述沖頭組用于調(diào)成鈦網(wǎng)所需加工的形態(tài)。
更具體地，所述沖頭組包括若干個(gè)沖頭及調(diào)型片，根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)在沖頭后面加裝調(diào)型片進(jìn)行調(diào)型。
本發(fā)明的骨修復(fù)體鈦合金數(shù)字化成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)露骨缺損的重建，并且其重建部分充分繼承了人體骨骼對(duì)稱部位的三維形態(tài)，輸出壓制修復(fù)體所需的數(shù)據(jù)用于制造修復(fù)體。另外，本發(fā)明的骨修復(fù)體鈦合金數(shù)字化成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的鈦網(wǎng)成型機(jī)解決了沒(méi)有專門(mén)的鈦網(wǎng)成型加工機(jī)的問(wèn)題，不用消耗任何材料費(fèi)用可以反復(fù)構(gòu)建，多次使用、效率高、效果好、成本低、可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理的流程圖。
圖3是修復(fù)前后效果比較圖。
圖4是本發(fā)明的鈦網(wǎng)成型機(jī)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的骨修復(fù)體鈦合金數(shù)字化成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置100，安裝有合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)200及鈦網(wǎng)成型機(jī)300。所述數(shù)據(jù)采集裝置100將采集的圖像傳輸給安裝有合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)200進(jìn)行處理之后產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸給鈦網(wǎng)成型機(jī)300進(jìn)行加工。
所述數(shù)據(jù)采集裝置100為CT或MRI(核磁共振機(jī))。所述數(shù)據(jù)采集裝置100利用CT或MRI采集所要修復(fù)的地方的圖片后以Dicom文件格式存儲(chǔ)后，利用EMAIL或數(shù)據(jù)光盤(pán)或其他方式傳送給所述安裝有合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)200進(jìn)行處理。
所述安裝有合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)200主要負(fù)責(zé)對(duì)CT或MRI采集的圖片進(jìn)行處理，輸出鈦網(wǎng)成型機(jī)300加工鈦網(wǎng)修復(fù)體所需的數(shù)據(jù)。
請(qǐng)參閱圖2，所述安裝有合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置采集的圖像進(jìn)行處理的流程包括以下步驟步驟1根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集裝置100采集的圖像在計(jì)算機(jī)200上重建顱骨三維模型，使用合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件將醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖片文件，再將圖片文件輸送進(jìn)CorelTRACE，從CorelTRACE(是corelDRAW附帶的軟件，主要是執(zhí)行位圖矢量化的功能)生成圖片的輪廓線。合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件將輪廓線數(shù)據(jù)提取出來(lái)，送進(jìn)solidworks(三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件)，合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件對(duì)solidworks實(shí)施重建操作和三維顯示。
步驟2利用鏡像牽引配準(zhǔn)法對(duì)缺損的顱骨進(jìn)行修復(fù)，具體方法為a將缺損對(duì)稱面的骨結(jié)構(gòu)做中心面鏡像，再對(duì)鏡像體分成，分成的輪廓線設(shè)置一條中間控制線，所述中間控制線起總體形態(tài)保持的控制作用；b將中間控制線在垂直方向上下貼合顱骨缺損的邊緣，再對(duì)每層輪廓線進(jìn)行牽引配準(zhǔn)；c將鏡像體分成輪廓線以中間控制線作起點(diǎn)，以形心與缺損邊緣連線與鏡像體輪廓線的交點(diǎn)為動(dòng)點(diǎn)，將動(dòng)點(diǎn)牽引到缺損邊緣線貼合，所述鏡像輪廓線被整體以彈性模式牽引，逐層進(jìn)行牽引，將最后得到的修復(fù)體最大限度的繼承對(duì)稱面的三維形態(tài)，又能完全與缺損邊緣的自體骨貼合，達(dá)到完美的修復(fù)設(shè)計(jì)目的，其效果請(qǐng)參閱圖3；步驟3根據(jù)計(jì)算機(jī)200對(duì)顱骨的修復(fù)設(shè)計(jì)三維鈦網(wǎng)修復(fù)體曲面及鈦釘安裝位；步驟4將設(shè)計(jì)好的三維鈦網(wǎng)修復(fù)體曲面與顱骨原形進(jìn)行虛擬裝配；步驟5計(jì)算機(jī)200生成鈦網(wǎng)成型機(jī)300加工所需的數(shù)據(jù)及手術(shù)導(dǎo)引圖，將數(shù)據(jù)傳送給鈦網(wǎng)成型機(jī)300。
所述鈦網(wǎng)數(shù)字化成型機(jī)300接收計(jì)算機(jī)200傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)型之后進(jìn)行加工。
請(qǐng)參閱圖4，所述鈦網(wǎng)成型機(jī)300主要包括轉(zhuǎn)盤(pán)301、頂桿302、固定轉(zhuǎn)盤(pán)303、前壓板套筒304、頂架305、壓框306、壓環(huán)307、上模308及下模309。所述頂桿302放置于前壓板套筒304內(nèi)部，所述前壓板套筒304為帶有螺紋的空心筒狀的金屬管。所述頂桿302放置于前壓板套304簡(jiǎn)內(nèi)部。所述頂桿302依次轉(zhuǎn)盤(pán)301、頂架305、壓環(huán)307及上模308依次以頂桿302為軸，穿接于所述頂桿302。所述前壓板套筒304的一端固定所述固定轉(zhuǎn)盤(pán)303，另一端與所述壓框306連接，利用固定轉(zhuǎn)盤(pán)303固定壓框306之后，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)302依次推動(dòng)頂架305、壓環(huán)307及上模308對(duì)鈦網(wǎng)進(jìn)行加工。所述壓框306推動(dòng)上模308，將固定鈦網(wǎng)的邊緣。所述上模308和下模309都包括外框3081及沖頭組(圖未示)，所述沖頭組放置于所述外框3081內(nèi)部。所述沖頭組包括若干個(gè)沖頭及調(diào)形片。所述沖頭為長(zhǎng)方形的條。所述外框?qū)_頭及調(diào)形片放在其內(nèi)部。所述調(diào)型片將方形小塊，與沖頭的斷面大小一樣，根據(jù)計(jì)算機(jī)200輸出的數(shù)據(jù)加裝調(diào)型片調(diào)型。當(dāng)壓環(huán)307推動(dòng)上模308時(shí)上模308的將外框內(nèi)部的沖頭推動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)夾在上模308和下模309之間的鈦網(wǎng)進(jìn)行加工。
所述鈦網(wǎng)成型機(jī)300的加工方法主要包括以下步驟步驟1根據(jù)計(jì)算機(jī)200輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)型，中間的用于控制三維關(guān)系的調(diào)型片，根據(jù)合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件輸出的數(shù)據(jù)，以手動(dòng)或者機(jī)械手調(diào)整調(diào)型條的上下模中調(diào)型片數(shù)量的增減，達(dá)到對(duì)應(yīng)空間位置的構(gòu)成；所述上下桿條的總長(zhǎng)度保持恒定，因此任何三維曲面購(gòu)建好后，上下模合起來(lái)保持長(zhǎng)方形形態(tài)。
步驟2將鈦合板放入上下模中間，所述上模會(huì)梯形突起，壓環(huán)307相應(yīng)梯次突起，壓環(huán)307相應(yīng)梯次突起；取去中間部分，從外圈開(kāi)始向圈環(huán)施加壓力，壓環(huán)307對(duì)應(yīng)得圈狀區(qū)域的桿對(duì)板網(wǎng)直接施壓成型，壓環(huán)307與基準(zhǔn)面平齊時(shí)，對(duì)應(yīng)區(qū)域達(dá)到成型要求，所有的壓環(huán)307平齊基準(zhǔn)面后，則整個(gè)成型實(shí)現(xiàn)。
步驟3釋放對(duì)壓環(huán)307的壓力后，板網(wǎng)的回彈會(huì)將圈環(huán)抬起，抬起量就是板網(wǎng)的回彈量。根據(jù)回彈量選擇回彈墊圈在下模底部，選擇回彈錐餅墊于上模頂部，再次施壓，直至回彈錐餅與基準(zhǔn)面平。
加工成型后先松壓盤(pán)，調(diào)好壓塊位置，再松頂盤(pán)取出壓好的形。
之后將所述壓好的鈦網(wǎng)板貼合于修復(fù)體殼體模型，裁減形成最終修復(fù)體。
權(quán)利要求
1.一種骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置，計(jì)算機(jī)及鈦網(wǎng)成型機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集裝置將采集的圖像傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理之后產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸給鈦網(wǎng)成型機(jī)進(jìn)行加工，其特征在于所述計(jì)算機(jī)安裝有合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件，所述計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置采集的圖像進(jìn)行處理的流程包括以下步驟步驟1根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的圖像利用合體醫(yī)學(xué)重建系統(tǒng)軟件進(jìn)行顱骨原形的三維重建；步驟2利用鏡像牽引配準(zhǔn)法對(duì)缺損的顱骨進(jìn)行修復(fù)，具體方法為a將缺損對(duì)稱面的骨結(jié)構(gòu)做中心面鏡像，再對(duì)鏡像體分層，分層的輪廓線設(shè)置一條中間控制線；b將中間控制線在垂直方向上下貼合顱骨缺損的邊緣，再對(duì)每層輪廓線進(jìn)行牽引配準(zhǔn)；c將鏡像體分成輪廓線以中間控制線作起點(diǎn)，以形心與缺損邊緣連線與鏡像體輪廓線的交點(diǎn)為動(dòng)點(diǎn)，將動(dòng)點(diǎn)牽引到缺損邊緣線貼合；步驟3根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)顱骨的修復(fù)，設(shè)計(jì)三維鈦網(wǎng)修復(fù)體曲面及鈦釘安裝位；步驟4將設(shè)計(jì)好的三維鈦網(wǎng)修復(fù)體曲面與顱骨原形進(jìn)行虛擬裝配；步驟5計(jì)算機(jī)生成手術(shù)參照?qǐng)D及鈦網(wǎng)成型機(jī)加工鈦網(wǎng)所需的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，其特征在于所述計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)采集裝置采集的圖像進(jìn)行處理過(guò)程中，將所述鏡像輪廓線整體以彈性模式牽引，逐層進(jìn)行牽引，進(jìn)行修復(fù)。
3.如權(quán)利要求1所述的骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，其特征在于所述鈦網(wǎng)成型機(jī)包括轉(zhuǎn)盤(pán)、頂桿、前壓板套筒、頂架、壓環(huán)、上模及下模，所述轉(zhuǎn)盤(pán)、頂架、壓環(huán)及上模依次以頂桿為軸，穿接于所述頂桿，所述上模和下模將所要加工的鈦網(wǎng)夾住，轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)盤(pán)依次推動(dòng)頂架、壓環(huán)及上模對(duì)鈦網(wǎng)進(jìn)行加工。
4.如權(quán)利要求3所述的骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，其特征在于所述鈦網(wǎng)成型機(jī)還包括固定轉(zhuǎn)盤(pán)、前壓板套筒及壓框，所述前壓板套筒的一端固定所述固定轉(zhuǎn)盤(pán)，另一端與所述壓框連接，轉(zhuǎn)動(dòng)固定轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)連動(dòng)所述前壓板套筒使所述壓框推動(dòng)上模邊緣，將鈦網(wǎng)的邊緣固定在上模和下模之間。
5.如權(quán)利要求4所述的骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，其特征在于所述鈦網(wǎng)成型機(jī)的上模和下模分別包括外框及沖頭組，所述沖頭組置于所述外框內(nèi)部，所述沖頭組用于調(diào)成鈦網(wǎng)所需加工的形態(tài)。
6.如權(quán)利要求5所述的骨修復(fù)體成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，其特征在于所述沖頭組包括若干個(gè)沖頭及調(diào)型片，根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)在所述沖頭后面加裝調(diào)型片進(jìn)行調(diào)型。
全文摘要
一種骨修復(fù)體數(shù)字化成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置、計(jì)算機(jī)及鈦網(wǎng)成型機(jī)，所述計(jì)算機(jī)安裝有合體醫(yī)學(xué)重建程序，對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置采集的圖像進(jìn)行處理，產(chǎn)生鈦網(wǎng)成型機(jī)加工鈦網(wǎng)所需的數(shù)據(jù)，所述鈦網(wǎng)成型機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)調(diào)型之后對(duì)鈦網(wǎng)進(jìn)行加工。本發(fā)明的骨修復(fù)體數(shù)字化成型設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的合體醫(yī)學(xué)重建程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)顱骨缺損的重建，充分部分繼承了人體骨骼對(duì)稱部位的三維形態(tài)，輸出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；并，鈦網(wǎng)成型機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜三位曲面實(shí)現(xiàn)無(wú)損精確成型，而且，構(gòu)造三位曲面不用消耗任何材料費(fèi)用可以反復(fù)構(gòu)建、多次使用、效率高、效果好、成本低、可靠性強(qiáng)。
文檔編號(hào)B21D31/00GK101086745SQ20061006098
公開(kāi)日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者伍勝富, 劉浩, 伍勝國(guó) 申請(qǐng)人:深圳市合體醫(yī)療系統(tǒng)有限公司