CT辅助仿骨制造人工骨方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410030652.6

申请日:

2004.04.02

公开号:

CN1561927A

公开日:

2005.01.12

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

A61B19/00; G06T15/00; A61F2/28

主分类号:

A61B19/00; G06T15/00; A61F2/28

申请人:

清华大学;

发明人:

田杰谟; 王贤刚; 张朝宗; 郭志平; 王晨; 董利民

地址:

100084北京市海淀区清华园

优先权:

专利代理机构:

北京清亦华知识产权代理事务所

代理人:

姚桂芬

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内容摘要

本发明涉及CT辅助仿骨制造人工骨方法,属于仿骨制造人工骨技术领域。具体包括:用CT对骨胳原型进行扫描,获取骨骼的几何外形信息、内部三维多孔状结构信息和三维空间位置的密度信息图像;对该三维信息图像进行量化处理,得到二值化的图像;把简化后的二值图像送入快速成型机进行人工骨制造,实现三维图像的堆积成型。本发明可获得精确的原始数据。内部几何尺寸都能够一次迅速测量出来。速度快,没有拟和误差,减少了人机交互。可根据测量的结果图像成型制造出精度高的人工骨。

权利要求书

1、一种CT辅助仿骨制造人工骨方法,具体包括以下步骤:
1)用CT对骨胳原型进行扫描,获取骨骼的几何外形信息、内部三维多孔状结构
信息和三维空间位置的密度信息图像;
2)对该三维信息图像进行量化处理,得到二值化的图像;
3)把简化后的二值图像送入快速成型机进行人工骨制造,实现三维图像的堆积
成型。

说明书

CT辅助仿骨制造人工骨方法

技术领域

本发明属于仿骨制造人工骨技术领域,特别涉及CT辅助仿骨制造人工骨的方法。

背景技术

目前在用快速成型方法进行制造人工骨的方法中,采用的是手工测量和三坐标测
量机等测量方法,建立物体原型的CAD模型,然后把CAD模型输入快速成型机的制造
方法。具体步骤为:第一,用手工测量、三坐标测量机测量得到仿骨的离散数据;第
二,根据离散数据进行曲线、曲面拟和建立仿骨的CAD矢量模型;第三,将仿骨的
CAD模型输入快速成型机进行制造。

这种方法不足主要有:第一,测量无法测量骨胳内部结构;第二,手工测量骨胳
的复杂曲面获取足够多的数据集非常困难;第三,把测量的仿骨的离散数据拟合成矢
量CAD模型需要很多人机交互的工作,并且拟和有较大误差,这种方法局限于仅仅能
设计出骨骼的外形,内部的几何外形往往无法测量,建立的模型很难达到实体测量时
的精度,从而导致制造的人工骨精度不高。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处,提供一种CT辅助仿骨制造人工骨
方法,可以精确测量骨胳原型的所有几何尺寸信息,并且根据测量的结果图像成型制
造出精度高的人工骨。

本发明提出的一种CT辅助仿骨制造人工骨方法,具体包括以下步骤:

第一,用CT对骨胳原型进行扫描,获取骨骼的几何外形信息、内部三维多孔状
结构信息和三维空间位置的密度信息图像;

第二,对该三维信息图像进行量化处理,得到二值化的图像,即表示有物质的位
置或无原料的位置;CT的灰度图像也可表示骨骼的多种密度,可把三维信息图像量
化成几种灰度的图像,则快速成型中需使用与各种灰度相应的几种材料;

第三,把简化后的二值图像送入快速成型机进行人工骨制造,实现三维图像的堆
积成型。快速成型设备无论是立体光刻、融丝堆积还是三维凝胶叠层成型都是基于离
散堆积的原理完成的,成型设备每次其实只成型一个占据一定体积的点,很多点在一
个平面上平铺形成了具有一定型状的一个薄层,薄层的纵向堆积形成三维实体。这就
说明快速成型的实体其实是三维图像的堆积。

本发明的特点主要是:    

1)用三维CT精确扫描样品整体形貌,获得精确的原始数据。2)不用拟和成曲
线、曲面,没有拟和误差,减少了人机交互。3)外部、内部几何尺寸都能够一次迅
速测量出来。4)速度快,相比传统的方法,CT扫描测量速度快,不需要数据拟和。

附图说明

图1为本实施例的骨骼的CT图像。

图2为图1的二值化的骨骼图像。

图3为本实施例的快速成型机成型结果示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种CT辅助仿骨制造人工骨方法,结合附图及实施例详细说明如
下:

本实施例包括以下步骤:

第一步:取牛的某长骨作为骨骼原型,利用微焦点或小焦点X-CT获取骨骼的CT
断层图像,如图1所示为骨骼的一层CT断层图像,图中骨骼是具有复杂外形、内部
形状以及小孔的结构,使用三维CT进行整体测量。

第二步:对第一步的获得的各CT断层图像用最佳域值法进行二值化处理,得到
新的清晰的图像,二值化处理后的CT断层图像如图2所示,仅仅保留黑白两种灰度,
图中,黑的表示有物质的位置,在制造的时候要用原料填充,白的表示无原料的位置。

第三步:把断层图像输入三维仿骨凝胶叠层快速成型系统,利用羟基磷灰石浆料
进行叠层组装,最终得到所制造的人工骨坯体,进行烧结后得到仿骨人工骨。图3
是快速凝胶叠层设备制备出来的仿骨人工骨样品,可以看出样品基本精确的仿制了实
体外形等复杂曲线、曲面。

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资源描述

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本发明涉及CT辅助仿骨制造人工骨方法,属于仿骨制造人工骨技术领域。具体包括:用CT对骨胳原型进行扫描,获取骨骼的几何外形信息、内部三维多孔状结构信息和三维空间位置的密度信息图像;对该三维信息图像进行量化处理,得到二值化的图像;把简化后的二值图像送入快速成型机进行人工骨制造,实现三维图像的堆积成型。本发明可获得精确的原始数据。内部几何尺寸都能够一次迅速测量出来。速度快,没有拟和误差,减少了人机交互。。

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