吉林大学赵昕获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种自适配仿生松质骨骨缺损假体及其设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120284542B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510774366.2,技术领域涉及:A61F2/28;该发明授权一种自适配仿生松质骨骨缺损假体及其设计方法是由赵昕;王金成;薛浩文;王雁冰;陈昊;万谦;郭星辰;周彬设计研发完成,并于2025-06-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种自适配仿生松质骨骨缺损假体及其设计方法在说明书摘要公布了:一种自适配仿生松质骨骨缺损假体及其设计方法,属于医用假体技术领域,假体由生物界面梯度微孔结构部分和主体仿生桁架支撑结构部分组成,其中生物界面梯度微孔结构部分设置在主体仿生桁架支撑结构部分的两端,主要用于重建骨缺损,通过已建立的CT灰度值与骨密度‑弹性模量间的线性联系仿生设计人体骨小梁排列方向及形态一致的主体的桁架部分,自适应匹配骨结构的力学传导,降低应力屏蔽效应,同时匹配假体多种复杂力学工况需求、降低假体失效风险,延长假体使用期限。
本发明授权一种自适配仿生松质骨骨缺损假体及其设计方法在权利要求书中公布了:1.一种自适配仿生松质骨骨缺损假体的设计方法,所述的自适配仿生松质骨骨缺损假体包括生物界面梯度微孔结构部分(1)和主体仿生桁架支撑结构部分(2),其中生物界面梯度微孔结构部分(1)设置在主体仿生桁架支撑结构部分(2)的两端;其特征在于: 所述的骨缺损假体为3D打印一体化成型设计,包括以下步骤: 步骤一、根据患者CT数据构建骨缺损区域三维解剖模型; 步骤二、镜像对侧,提取模型在健侧的空间坐标点及其对应CT灰度值分布矩阵; 步骤三、基于灰度值-骨密度-弹性模量映射关系模型,通过梯度参数匹配算法动态调整桁架单元几何参数,包括空间密度分布、梁径梯度变化及孔隙率分布,采用优化迭代算法生成与宿主骨弹性模量分布相匹配的力学传导自适应桁架结构; 步骤四、根据界面灰度值变化设置界面梯度微孔,将优化后的桁架结构与界面梯度微孔结构整合,输出最终假体模型; 所述的步骤一包括以下步骤: (1)采集骨缺损患者的CT数据,并将CT数据通过Dicom格式导入至医学三维重建软件, (2)在医学三维重建软件中重建骨骼三维模型,并划分缺损区域,并导出其STL模型; (3)将划分出的缺损STL模型导入至三维建模软件中,设计假体的三维结构; (4)将假体的三维结构划分为主体部分及骨界面连接部分,其中主体部分为后续桁架结构设计做准备,骨界面连接部分为后续微孔结构设计做准备; 所述的步骤二包括以下步骤: (1)将导出的主体部分进行体单元划分,并将体单元结构导入至Mimics软件中; (2)利用镜像工具,镜像体单元结构至健侧,并拟合匹配对侧骨结构; (3)根据CT灰度值对体单元进行参数赋值,并导出赋值后的点云数据; (4)将赋值后的体单元信息导入至后处理软件,提取对应空间坐标点三维坐标和对应的灰度值信息; 所述的步骤三包括以下步骤: (1)基于现有灰度值-骨密度-骨弹性模量赋值公式,建立映射关系模型,根据骨缺损所在骨骼部位弹性模量的不同,选择合适的赋值公式; (2)根据现有桁架结构空间密度分布、梁径梯度变化及孔隙率变化与钛合金桁架结构的弹性模量的对应公式,建立灰度值-骨密度-骨弹性模量-钛合金弹性模量匹配响应; (3)将体单元空间坐标点及其灰度值数据信息导入至计算设计软件,并搭建体单元空间坐标点及其灰度值数据与桁架设计间的联系; (4)运用计算机语言,自动生成基于灰度值变化的主体桁架结构; 所述的步骤四包括以下步骤: (1)将骨界面连接部分导入至假体设计软件,并与主体桁架部分匹配; (2)提取假体-骨连接界面的空间坐标点及其灰度值,在步骤二和步骤三的基础上,设置基于灰度值响应的梯度微孔结构,实现微孔结构结构参数随灰度值变化; (3)在假体设计软件中,将骨界面连接微孔部分与桁架部分利用布尔加运算的方式,整合在一起,完成假体外形的设计; (4)根据不同位置假体的固定需求,设置螺钉通道和辅助接骨板,其中,骨盆假体需增加骶骨背侧仿生轴关节固定、长骨干部假体需增加双侧接骨板并预留髓内针通道,长骨近远端需增加接骨板并预留假体柄通道。
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