[发明专利]椎体假体的加工方法

说明书

本发明提供了一种椎体假体的加工方法包括：得到包含椎体的模型和椎间盘的模型的第一组合结构并获取第一应力分布和第一平均位移；建立选定材质的孔隙率和弹性模量之间的函数关系；根据函数关系得到多个弹性模量，并得到多个第二组合结构并获取第二应力分布和第二平均位移。比较第一应力分布与每个第二应力分布，比较第一平均位移和每个第二平均位移，确定椎体假体最终模型，并得到椎体假体最终模型的弹性模量；将椎体假体最终模型的弹性模量带入函数关系中，得到最终孔隙率，进而得到椎体假体。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的椎体假体模型的调整过程复杂，设计难度较大的问题。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种椎体假体的加工方法。

背景技术

椎体肿瘤、严重粉碎性骨折以及某些炎症，常引起椎体的破坏，并有可能导致脊髓、神经损害或出现椎体的塌陷以及脊柱的畸形。神经功能障碍或者畸形常需要行椎体假体置换来恢复脊柱的稳定性。椎体假体置换可以有效撑开椎间隙，对恢复满意的椎节高度、生理曲度、矫正屈曲畸形以及恢复椎管容量有重要意义。

在临床椎体假体置换术中，椎体假体的大小、形状等宏观结构与术中神经损伤、植入稳定性以及长期融合效果密切相关。但是，因为患者体内力学环境个性化差异较大，标准化、批量化、序列化生产的椎体假体与人体的相互作用难以最优化，尤其是针对骨质疏松患者，导致椎体假体植入体内后，发生沉降、疲劳失效等问题。

在相关技术中，针对椎体假体的设计，通常包括以下步骤：

1、构建脊柱的有限元模型；

2、将构建的有限元模型进行模拟生物力学实验；

3、根据椎体假体所承受的应力分布，调整椎体假体尺寸或位置，得到最符合脊柱生物力学的椎体假体模型。

上述的步骤中，工作人员只能够依据经验对椎体假体模型进行调整，这样会导致调整过程复杂，设计难度较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种椎体假体的加工方法，以解决相关技术中的在椎体假体的设计中，椎体假体模型的调整过程复杂，设计难度较大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种椎体假体的加工方法，包括：步骤S10：得到包含椎体的模型和椎间盘的模型的第一组合结构；步骤S20：获取第一组合结构的第一应力分布和第一平均位移；步骤S30：建立选定材质的孔隙率和弹性模量之间的函数关系；步骤S40：根据函数关系得到多个弹性模量，根据多个弹性模量得到多个第二组合结构，每个第二组合结构包含椎体的模型和椎体假体中间模型，椎体假体中间模型由选定材质制成；步骤S50：获取每个第二组合结构的第二应力分布和第二平均位移；步骤S60：将第一应力分布与每个第二应力分布进行比较以及将第一平均位移和每个第二平均位移进行比较，当第一应力分布和其中一个第二应力分布的比较结果以及第一平均位移和其中一个第二平均位移的比较结果同时满足第一预设条件时，确定满足第一预设条件的第二组合结构中的椎体假体中间模型为椎体假体最终模型，并得到椎体假体最终模型的弹性模量；步骤S70：将椎体假体最终模型的弹性模量带入函数关系中，得到最终孔隙率，根据最终孔隙率加工得到椎体假体。

进一步地，函数关系为：Y＝23143n²-46210n+23043.1；其中，Y为弹性模量，n为孔隙率，n满足40％＜n＜90％。

进一步地，步骤S10包括：步骤S11：通过CT对人体腰椎进行扫描；步骤S12：将扫描的结果导入图像处理软件中，得到包含椎体的模型和椎间盘的模型的第一组合结构。

进一步地，比较第一应力分布和第二应力分布以及第一平均位移和第二平均位移的步骤包括：比较第一应力分布和第二应力分布之间是否满足第二预设条件，并且比较第一平均位移和第二平均位移之间的差值是否满足第三预设条件。