[发明专利]一种骨植入物制造方法及系统

权利要求书

1.一种骨植入物制造方法，其特征在于，包括：

S1、通过医学影像技术获取骨缺损部位的骨骼影像数据并构建骨骼三维模型；

S2、根据所述骨骼三维模型及模拟环境参数进行有限元模型构建处理以获得骨植入物模型；

S3、将预设的材料性能参数导入至所述骨植入物模型中进行优化计算，以获得所述骨植入物模型中的应力、应变和温度分布结果，其中，所述材料性能参数包括刚度参数、屈服强度参数和导热参数；

S4、判断所述骨植入物模型中的应力、应变和温度分布结果是否符合预设的约束条件，判断为是时，执行步骤S5，判断为否时，筛选出不符合约束条件的分布区域并调整其材料性能参数，返回步骤S3；

S5、根据优化所得的所述骨植入物模型中的材料性能参数的分布结果从预设的性能-材料-多孔结构的映射关参数据库中筛选出对应的骨植入物的光热响应复合材料组分及多孔结构数据以重构出骨植入物几何模型；

S6、将所述骨植入物几何模型导入至3D打印设备中，以制造出所需的骨植入物；

其中，所述判断所述骨植入物模型中的应力、应变和温度分布结果是否符合预设的约束条件的步骤包括：

通过所述骨植入物模型中的应力、应变和温度分布结果能相应获得每个网格单元的应力、应变和温度数据；

判断每个网格单元的应力是否小于其屈服强度参数、骨植入物模型与宿主骨接触面界面的相关网格单元的应变是否介于预设应变范围内且每个网格单元的温度是否介于预设温度范围内，判断为是时，则表示所述骨植入物模型符合预设的约束条件，判断为否时，则表示所述骨植入物模型不符合预设的约束条件。

2.根据权利要求1所述的骨植入物制造方法，其特征在于，所述筛选出不符合约束条件的分布区域并调整其材料性能参数的步骤包括：

当筛选出的网格单元的应力大于等于其屈服强度参数时，在其刚度参数上增加预设刚度参数以获得当前调整后的刚度参数；

当筛选出的骨植入物模型与宿主骨接触面界面的相关网格单元的应变不是介于预设应变范围内且小于预设应变范围中的最小应变时，在其刚度参数上增加预设刚度参数以获得当前调整后的刚度参数；当筛选出的骨植入物模型与宿主骨接触面界面的相关网格单元的应变不是介于预设应变范围内且大于预设应变范围中的最大应变时，在其刚度参数上减小预设刚度参数以获得当前调整后的刚度参数；

当筛选出的网格单元的温度不是介于预设温度范围内且小于预设温度范围中的最小温度时，在其导热参数上增加预设导热参数以获得当前调整后的刚度参数；当筛选出的网格单元的温度不是介于预设温度范围内且大于预设温度范围中的最大温度时，在其导热参数上减小预设导热参数以获得当前调整后的导热参数；

输出筛选后的网格单元及其当前调整后的材料性能参数。

3.根据权利要求1所述的骨植入物制造方法，其特征在于，所述根据所述骨骼三维模型及模拟环境参数进行有限元模型构建处理以获得骨植入物模型的步骤包括：

根据所述骨骼三维模型进行初始模型构建处理以构建初始骨植入物模型，其中，初始模型构建处理包括曲面光滑处理和实体化；

通过有限元分析及所述模拟环境参数对所述初始骨植入物模型进行调整以获得骨植入物模型。

4.根据权利要求1所述的骨植入物制造方法，其特征在于，所述性能-材料-多孔结构的映射关参数据库包括骨植入物的光热响应复合材料组分、多孔结构和材料性能参数之间的映射关参数据库；

所述光热响应复合材料组分包括作为基材的热塑性聚合物以及作为功能添加相的生物陶瓷和光热响应材料，其中，热塑性聚合物占比范围为30-90wt%、生物陶瓷占比范围为5-40wt%，光热响应材料占比范围为5-30wt%；

所述多孔结构的晶格单元的空间尺寸为长方体，其长宽高为1-4mm，孔径为100-1000μm，孔隙率为0-90%。