Ct輔助仿骨製造人工骨方法

2023-06-17 20:14:16

專利名稱：Ct輔助仿骨製造人工骨方法
技術領域：
本發明屬於仿骨製造人工骨技術領域，特別涉及CT輔助仿骨製造人工骨的方法。
背景技術：
目前在用快速成型方法進行製造人工骨的方法中，採用的是手工測量和三坐標測量機等測量方法，建立物體原型的CAD模型，然後把CAD模型輸入快速成型機的製造方法。具體步驟為第一，用手工測量、三坐標測量機測量得到仿骨的離散數據；第二，根據離散數據進行曲線、曲面擬和建立仿骨的CAD矢量模型；第三，將仿骨的CAD模型輸入快速成型機進行製造。
這種方法不足主要有第一，測量無法測量骨胳內部結構；第二，手工測量骨胳的複雜曲面獲取足夠多的數據集非常困難；第三，把測量的仿骨的離散數據擬合成矢量CAD模型需要很多人機互動的工作，並且擬和有較大誤差，這種方法局限於僅僅能設計出骨骼的外形，內部的幾何外形往往無法測量，建立的模型很難達到實體測量時的精度，從而導致製造的人工骨精度不高。

發明內容
本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提供一種CT輔助仿骨製造人工骨方法，可以精確測量骨胳原型的所有幾何尺寸信息，並且根據測量的結果圖像成型製造出精度高的人工骨。
本發明提出的一種CT輔助仿骨製造人工骨方法，具體包括以下步驟第一，用CT對骨胳原型進行掃描，獲取骨骼的幾何外形信息、內部三維多孔狀結構信息和三維空間位置的密度信息圖像；第二，對該三維信息圖像進行量化處理，得到二值化的圖像，即表示有物質的位置或無原料的位置；CT的灰度圖像也可表示骨骼的多種密度，可把三維信息圖像量化成幾種灰度的圖像，則快速成型中需使用與各種灰度相應的幾種材料；第三，把簡化後的二值圖像送入快速成型機進行人工骨製造，實現三維圖像的堆積成型。快速成型設備無論是立體光刻、融絲堆積還是三維凝膠疊層成型都是基於離散堆積的原理完成的，成型設備每次其實只成型一個佔據一定體積的點，很多點在一個平面上平鋪形成了具有一定型狀的一個薄層，薄層的縱向堆積形成三維實體。這就說明快速成型的實體其實是三維圖像的堆積。
本發明的特點主要是1)用三維CT精確掃描樣品整體形貌，獲得精確的原始數據。2)不用擬和成曲線、曲面，沒有擬和誤差，減少了人機互動。3)外部、內部幾何尺寸都能夠一次迅速測量出來。4)速度快，相比傳統的方法，CT掃描測量速度快，不需要數據擬和。


圖1為本實施例的骨骼的CT圖像。
圖2為圖1的二值化的骨骼圖像。
圖3為本實施例的快速成型機成型結果示意圖。
具體實施例方式
本發明提出的一種CT輔助仿骨製造人工骨方法，結合附圖及實施例詳細說明如下本實施例包括以下步驟第一步取牛的某長骨作為骨骼原型，利用微焦點或小焦點X-CT獲取骨骼的CT斷層圖像，如圖1所示為骨骼的一層CT斷層圖像，圖中骨骼是具有複雜外形、內部形狀以及小孔的結構，使用三維CT進行整體測量。
第二步對第一步的獲得的各CT斷層圖像用最佳域值法進行二值化處理，得到新的清晰的圖像，二值化處理後的CT斷層圖像如圖2所示，僅僅保留黑白兩種灰度，圖中，黑的表示有物質的位置，在製造的時候要用原料填充，白的表示無原料的位置。
第三步把斷層圖像輸入三維仿骨凝膠疊層快速成型系統，利用羥基磷灰石漿料進行疊層組裝，最終得到所製造的人工骨坯體，進行燒結後得到仿骨人工骨。圖3是快速凝膠疊層設備製備出來的仿骨人工骨樣品，可以看出樣品基本精確的仿製了實體外形等複雜曲線、曲面。
權利要求
1.一種CT輔助仿骨製造人工骨方法，具體包括以下步驟1)用CT對骨胳原型進行掃描，獲取骨骼的幾何外形信息、內部三維多孔狀結構信息和三維空間位置的密度信息圖像；2)對該三維信息圖像進行量化處理，得到二值化的圖像；3)把簡化後的二值圖像送入快速成型機進行人工骨製造，實現三維圖像的堆積成型。
全文摘要
本發明涉及CT輔助仿骨製造人工骨方法，屬於仿骨製造人工骨技術領域。具體包括用CT對骨胳原型進行掃描，獲取骨骼的幾何外形信息、內部三維多孔狀結構信息和三維空間位置的密度信息圖像；對該三維信息圖像進行量化處理，得到二值化的圖像；把簡化後的二值圖像送入快速成型機進行人工骨製造，實現三維圖像的堆積成型。本發明可獲得精確的原始數據。內部幾何尺寸都能夠一次迅速測量出來。速度快，沒有擬和誤差，減少了人機互動。可根據測量的結果圖像成型製造出精度高的人工骨。
文檔編號A61B19/00GK1561927SQ20041003065
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月2日 優先權日2004年4月2日
發明者田傑謨, 王賢剛, 張朝宗, 郭志平, 王晨, 董利民 申請人:清華大學