[发明专利]人工骨快速成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工骨快速成型方法。

背景技术

随着医疗科学、材料科学、先进制造技术的快速发展，人们对骨折缺损的修复和置换要求日益提高，人工骨制造技术得到了充分的应用。但人体骨骼种类繁多，外观形状复杂，且用于替代的人工骨外观形状大小必须与原骨一样，传统的制造技术已不能满足要求。激光快速成型技术是近年来新兴的一门技术，它是在计算机的控制下，根据物体的CAD模型、CT或MRI等数据，采用堆积成型的原理得到产品的外形。激光快速成型技术可以制造任意复杂形状的产品。

近十年来，基于CT的激光快速成型技术得到了广泛的研究。由于CT扫描层厚通常为0.5-1mm，远大于激光快速成型层厚。此时，若直接由图像边缘提取及跟踪得到的轮廓数据生成STL模型，将导致成型得到的人工骨表面出现明显的阶梯状及断层现象，为提高人工骨表面的精确度及光滑度。

发明内容

本发明旨在提供一种人工骨快速成型方法，以提高人工骨表面的精确度及光滑度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种人工骨快速成型方法，人工骨快速成型方法包括：步骤S1：获取原骨的多个切片图像；步骤S2：确定每个切片图像的切片轮廓；步骤S3：在相邻的两个切片轮廓之间建立中间过渡轮廓；步骤S4：将切片图像的切片轮廓和中间过渡轮廓转化为加工设备可以接受的信息，并将转化后的信息输送至加工设备。

进一步地，切片图像的切片轮廓和中间过渡轮廓构成人工骨的基础外轮廓，将基础外轮廓三角化以得到人工骨的STL实体模型。

进一步地，步骤S2包括：子步骤S21：对每个切片图像进行边缘检测以确定切片图像的原始轮廓；子步骤S22：对原始轮廓做跟踪处理以获取切片轮廓。

进一步地，在子步骤S21中，采用canny边缘检测算法对切片图像进行边缘检测；和/或，在子步骤S22中，采用八邻域跟踪算法对原始轮廓进行边缘跟踪。

进一步地，步骤S3包括：子步骤S31：建立相邻的两个切片图像的切片轮廓的匹配点对；子步骤S32：对相邻的两个切片图像的切片轮廓基于匹配点对进行插值以获得离散的中间过渡轮廓。

进一步地，在相邻的两个切片图像的切片轮廓之间插值出多个离散的中间过渡轮廓。

进一步地，插值为线性插值。

进一步地，步骤S3还包括子步骤S33：对中间过渡轮廓和/或相邻的两个切片图像的切片轮廓进行拟合。

进一步地，采用三次B样条曲线对插值出的中间过渡轮廓和/或相邻的两个切片图像的切片轮廓进行拟合。

进一步地，子步骤S31包括：分步骤S311：在相邻的两个切片图像中的第一切片图像的切片轮廓上取多个第一匹配点；分步骤S312：在相邻的两个切片图像中的第二切片图像的切片轮廓上取与多个第一匹配点一一对应的多个第二匹配点以建立匹配点对。

进一步地，分步骤S311包括：以相邻的两个切片图像中的第一切片图像的切片轮廓的形心作为第一参考点，多个第一匹配点在第一切片图像的切片轮廓上的位置基于第一参考点设置；分步骤S312包括：以相邻的两个切片图像中的第二切片图像的切片轮廓的形心作为第二参考点，多个第二匹配点在第二切片图像的切片轮廓上的位置基于第二参考点设置，其中，每个第一匹配点与第一参考点的连线和与该第一匹配点对应的第二匹配点与第二参考点的连线平行。

应用本发明的技术方案，人工骨快速成型方法为：首先获取原骨的多个切片图像，然后确定每个切片图像的切片轮廓，再后在相邻的两个切片图像的轮廓之间建立中间过渡轮廓，最后将切片图像的轮廓和中间过渡轮廓的信息转化为加工设备可以接受的数据类型，并将转化后的信息输送至加工设备。应用本发明的技术方案，在相邻的两个切片图像的轮廓之间插值出中间过渡轮廓，缓解了人工骨表面出现明显的阶梯状及断层现象，提高了人工骨表面的精确度及光滑度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例的人工骨快速成型方法的流程图；

图2示出了本发明实施例的最短对角线法三角网格划分的示意图；

图3示出了本发明的实施例的边缘检测后的切片轮廓示的原始轮廓；

图4示出了本发明的实施例的跟踪后的轮廓示意图；

图5示出了本发明的实施例的起始轮廓及位于起始轮廓上匹配点；

图6示出了本发明的实施例的目标轮廓及位于目标轮廓上匹配点；