[发明专利]假肢接受腔自适应匹配与自动生成方法

说明书

本发明属于计算机辅助设计技术领域，涉及假肢接受腔自适应匹配与自动生成方法。本发明通过建立数学模型，从接受腔数据库中直接匹配出与之最为适配的接受腔模型并从病人残肢的点云数据直接生成打印机可识别的接受腔模型，实现适配性高、精度高的假肢接受腔。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计技术领域，涉及假肢接受腔自适应匹配与自动生成方法。

背景技术

通过最新的全国残疾人抽样调查结果可知，目前中国现有残疾人约有8500万人，其中包括肢体残疾人2500万，这些肢体残疾人要想能够生活自理或者需要从事劳动的话都需要装配矫形器具或者装配假肢，从调查的情况看，其中2500万肢体残疾人中约有十分之一需要安装假肢，而数千万人需要辅助器具或者其他矫形器，但根据官方统计数据，全国每年更换或安装假肢的残疾人数量只有大约25万，然而假肢价格的昂贵导致还有约百分之70以上的患者没有安装假肢，这部分无力安装假肢的患者大多数是来自于贫困地区以及农村等经济欠发达地区。一具假肢是由以下几个部分组成的，支撑部件是用来起到主要支撑功能的，它还可以同时具有模仿人体生理结构的功能，通过模仿人体外形达成装饰效果的装饰部件(这两个部件都可以按照参数标准进行批量生产)以及假肢接受腔。其中最重要的是连接残肢与支撑部件的接受腔，用来容纳残肢。

由于每个截肢者都有不同的状况，如残肢的形状和强度或者肌力的不同，因此制作每个接受腔时都必须因人而异，根据残肢的形状设计。然而假肢接受腔的手工制作过程既复杂又繁琐，假肢接受腔的舒适程度与制作工艺又息息相关，从经验、手法、技巧等多方面都影响着假肢接受腔穿戴的舒适程度，同时手工制作假肢接受腔的失败率相当高吗，要想使患者满意通常要做多个接受腔，因而假肢接受腔的造价非常昂贵，同时残肢患者会对已经满意适配的接受腔产生习惯以及依赖，因此在更换接受腔时往往还需要同一个接受腔制作者，否则很难制作出近似相同的接受腔。所以如何将接受腔制造的成功率提升起来，同时可以将它的参数数据通过某种格式保存下来以便日后参考是假肢领域专家所面临的一个问题。

计算机辅助设计和制造(Computer Aided Design and Manufacturing,简称CAD/CAM)技术是在上世纪70年代诞生与兴起的，从那之后它一直以很迅猛的速度在发展，从诞生到使用短短十多年，已经在许多领域都拥有了巨大的技术及产业规模，尤其在工业发达的国家。它所具备的具有革命性的意义在于改变了以往落后的生产模式。从前的假肢接受腔制造业都在依靠人工设计与测量，然后进行选型和修型，而现在，利用CAD/CAM系统为基础构建的自动化工业生产系统，配合中心分发网络技术，不仅极大程度上降低了假肢的制造组装成本，还可以进行远程调试装配，在资源共享及效率上都有了很大的提升。

快速成型技术即3D打印(3D Printing)，是一种通过将三维数据模型进行切片分层后，利用熔融金属或塑料进行逐层打印进行实体构造的技术，通常是通过三维打印机来实现的。在过去，由于技术还不够成熟，制造成本较高，3D打印技术通常都是用于工业设计领域的模型制造，或者其他行业的磨具制造，而近年来，随着技术的不断发展，制造成本的下降，3D打印技术已经可以直接应用于工业产品的直接制造，在很多行业都已经拥有了3D打印技术制造出来的零部件。目前3D打印技术已经在很多行业都有所应用：工程、航空、航天、施工、建筑、工业设计等都拥有大量的应用，3D打印假肢也是社会上较受公认的应用方式，因为每个残疾人的残缺、病变部位都不完全相同，需要3D扫描、3D打印来精确弥补，如今代表性的应用有Enable国际助残项目等。3D打印假肢集成传感器、电子控制装置，是国内外科技界正在研究的重要课题，与普通人体“辅助外骨骼”有相似之处，其某些性能甚至远远超过人类真实肢体。另外，3D打印假肢也可以有空间上的应用，若是做成网格状，不但轻巧，内空间还可以做随身用品放置空间。再有，3D打印假肢预留插口、螺丝等，则可以形成物品、工具接口。

发明内容