[发明专利]一种基于三维重建拓扑优化的3D打印下颚骨模型及方法

说明书

本发明公开了一种基于三维重建拓扑优化的3D打印下颚骨模型及方法，包括以下步骤：S1、通过仪器扫描整个受损的病人下颚骨；S2、通过三维软件得到三维下颚骨图像；S3、通过电脑对三维下颚骨图像进行修复并得到完整新下颚骨图像；S4、对所述新下颚骨图像进行受力分析；S5、通过受力情况进行拓扑优化；S6、通过PEEK材料3D打印成型。根据本发明，在3D打印模型基础上对下颚骨进行整体的三维重建的拓扑优化设计，以得到更优的3D打印下颚骨模型治疗方式，覆盖生物涂料后高效地修复下颚骨骨折缺损组织，提高外植下颚骨与人体的兼容性，将其负面影响降到最低，并且能够延长外植下颚骨在人体内的有效使用寿命。

技术领域

本发明涉及3D打印的技术领域，特别涉及一种基于三维重建拓扑优化的3D打印下颚骨模型及方法。

背景技术

下颚骨缺损可由肿瘤、外伤、感染等因素引起，可导致患者面部的畸形，严重者甚至出现口颌系统功能丧失。故下颚骨缺损的患者最重要的是要精确地恢复其下颌骨正常的解剖形态，从而达到恢复其面部的美观及正常的口颌系统的活动。下颚骨近牙神经，结构较为复杂难度较大。而优化过程应用了先进的参数建模方法和三维重构技术，可以很好地满足病人个性化的植入需求，覆盖生物涂料的个性化“多孔”的拓扑结构设计也可以有效促进细胞结合与生长，便于人体与植入体的融合。增材制造俗称3D打印技术，近年来随着3D打印技术和拓扑优化技术的快速发展，参数建模和三维重构方法已应用到3D打印技术领域，在骨科尤其下颚骨修复领域展现出其广泛的应用前景。但利用3D打印模型植入人体的深入研究和临床应用基本上还处于起步阶段，通过拓扑优化的3D打印技术化来改善下颚骨的有关治疗方案尚未被报导，如何达到下颚骨高效精确修复重建的目的是临床医学亟待解决的问题

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种基于三维重建拓扑优化的3D打印下颚骨模型，在3D打印模型基础上对下颚骨进行整体的三维重建的拓扑优化设计，以得到更优的3D打印下颚骨模型治疗方式，覆盖生物涂料后高效地修复下颚骨骨折缺损组织，提高外植下颚骨与人体的兼容性，将其负面影响降到最低，并且能够延长外植下颚骨在人体内的有效使用寿命。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种基于三维重建拓扑优化的3D打印下颚骨模型，包括：

通过PEEK材料3D打印成型的下颚骨模型，且所述下颚骨模型为多孔结构。

一种基于三维重建拓扑优化的3D打印下颚骨模型方法，包括以下步骤：

S1、通过仪器扫描整个受损的病人下颚骨；

S2、通过三维软件得到三维下颚骨图像；

S3、通过电脑对三维下颚骨图像进行修复并得到完整新下颚骨图像；

S4、对所述新下颚骨图像进行受力分析；

S5、通过受力情况进行拓扑优化；

S6、通过PEEK材料3D打印成型；

优选的，所述步骤S6中PEEK材料通过3D打印机将下颚骨模型打印成型。

优选的，所述步骤S1通过TEM或SEM仪器扫描整个下颚骨得到三维图像。

优选的，所述步骤S3中，通过Solidworks或netfabb利用三维重建完整图像，所述图像模型与病人受伤前的骨头不可有太大的差异。

优选的，所述步骤S5中，通过Netfabb分析优化前模型的受力情况——确定约束然后施加力模拟受损，利用有限元分析得出最优的应力应变轨迹,根据受力情况对受力小的地方进行合理的拓扑优化，进行挖孔，且所述孔的大小不一但中心间隔相同。