[发明专利]一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法

权利要求书

1.一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法，其特征在于步骤如下：

(1)针对损伤的下颌骨，分别获取头部CT和MRI数据，根据头部CT和MRI数据，提取头部CT中下颌骨特征图像和MRI数据中下颌骨特征图像，分别建立下颌骨骨结构三维模型和下颌骨关节软骨和韧带、肌肉组织三维模型；对下颌骨骨结构三维模型和下颌骨关节软骨和韧带、肌肉组织三维模型进行三维图像融合，得到损伤下颌骨的三维重构模型；根据损伤下颌骨三维重构模型中完好部分的结构特征，对受损下颌骨三维重构模型进行修复，得到完整的全下颌骨三维重构模型；

(2)根据头部MRI数据，获取下颌骨肌肉附着点、纤维方向；在步骤(1)完整的全下颌骨三维重构模型上施加肌肉受力载荷的大小和方向，在不同牙齿区域施加正常咬合力载荷，在下颌骨左右的关节位置分别施加铰链约束模拟下颌骨与上颌骨的连接和活动关系，得到下颌骨生物力学模型，通过有限元分析，得出下颌骨应力分布情况，包括：受拉应力作用区域和受压应力作用区域；

(3)根据步骤(2)的下颌骨应力分布情况，以步骤(1)的下颌骨骨结构三维模型为优化设计对象，以圆形孔为填充单元，对受拉应力作用区域以天然骨模量为目标进行孔密度优化，对受压应力作用区域以最小化质量为目标进行孔密度优化，此即为全下颌骨变密度孔结构的拓扑优化原则，最终得到具有变密度多孔结构的全下颌骨假体模型；

(4)根据步骤(3)具有变密度多孔结构的全下颌骨假体模型，采用激光选取融化3D打印成形工艺，对钛合金粉末进行加工，得到成形的变密度多孔结构的全下颌骨假体原型；

(5)对成形的变密度多孔结构的全下颌骨假体原型进行清理、退火热处理、线切割及去支撑、喷砂、打磨处理，得到最终的变密度多孔结构的全下颌骨假体。

2.根据权利要求1所述的一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法，其特征在于：下颌骨，包括：下颌骨骨结构、颞骨关节窝和关节盘。

3.根据权利要求1所述的一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法，其特征在于：损伤的下颌骨，具体要求为：包括关节在内的一侧下颌骨不超过中线的任意长度的缺损。

4.根据权利要求1所述的一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法，其特征在于：CT数据，是指通过计算机断层扫描(Comouted Tomography,CT)技术获得的患者头部图像数据。

5.根据权利要求1所述的一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法，其特征在于：MRI数据，是指通过核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术获得的患者头部图像数据。

6.根据权利要求1所述的一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法，其特征在于：最终的变密度多孔结构的全下颌骨假体，为解剖形态与力学性能相似度高的全下颌骨假体。

7.根据权利要求1所述的一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法，其特征在于：作为填充单元的圆形孔，其直径范围为0.5～2mm。

8.根据权利要求1所述的一种变密度多孔结构的全下颌骨假体成形方法，其特征在于：以步骤(1)的下颌骨骨结构三维模型为优化设计对象，以圆形孔为填充单元，对受拉应力作用区域以天然骨模量为目标进行孔密度优化，对受压应力作用区域以最小化质量为目标进行孔密度优化，此即为全下颌骨变密度孔结构的拓扑优化原则，最终得到具有变密度多孔结构的全下颌骨假体模型，是指：在步骤(1)的下颌骨骨结构三维模型上填入变密度的圆形孔作为填充单元；填入变密度的圆形孔的原则为：设定天然骨模量对应的孔密度，对受拉应力作用区域以天然骨模量为目标，按照天然骨模量对应的孔密度，进行圆形孔填充，实现孔密度优化；设定最小化质量对应的孔密度，对受压应力作用区域以最小化质量为目标，进行圆形孔填充，实现孔密度优化。