[发明专利]一种基于关节形态因子的假体设计方法

说明书

本发明公开了一种基于关节形态因子的假体设计方法，包括如下步骤：步骤一：基于关节形态因子实现关节分类；步骤二：基于已分类的关节构建关节假体特征模型；步骤三：不在步骤一和步骤二的关节分类内的关节假体模型的选择和编辑。本发明从关节形态因子出发，首先，基于关节形态参数提取关节形态因子，并将关节分类，然后根据已分类关节，构建关节类内平均模型，最后根据关节类内平均模型设计关节假体模型，并批量生产。该方法具有快速、高效等特点，设计出的关节假体与患者匹配度高，从而减少假体松动、假体周围感染等一系列术后高危并发症。

技术领域

本发明涉及一种基于关节形态因子的假体设计方法，属于医疗器械技术领域。

背景技术

随着关节置换技术的不断改进和人民对生活质量、观念的改变，接受关节置换的患者逐年增加。目前，关节置换术已成为治疗关节终末期疾病的有效方法。关节置换技术通过应用特种金属、高分子材料等按照患者关节的形态和结构制造相应的关节假体，对病变的关节进行替换并植入，进而实现患者关节功能的恢复。

关节假体与患者相匹配是关节置换成功的关键。然而，患者个体在解剖结构和行为运动上存在显著差异，关节病变情况因人而异。目前关节假体多进口或者仿制欧美国家，现有市场上的关节假体的尺寸及几何结构与患者匹配程度不理想。在实际应用时，骨科医生先挑选一个形状和尺寸接近于患者的关节假体，然后对关节假体作弯曲、裁剪等操作，以使其较好地与患者关节匹配。倘若最终无法将所选关节假体调整至所需形状，医生则会削足适履。这导致，关节置换术后常常出现关节假体周围感染、关节假体松动等并发症，被迫二次或多次翻修。

可见，设计出与患者高度匹配的关节假体是当务之急。在关节假体批量制造中，关节平均形态参数是设计关节假体的重要依据，这已成为医学界的共识。目前，关节假体的系列化设计思路是：以关节总体平均形态参数设计关节假体平均模型，并以关节假体平均模型为中心分别向左右两个维度扩展，生成不同尺寸的一系列关节假体。这种方式的优点是简捷高效，层次分明；缺点是以关节假体总体平均模型为中心生成不同尺寸的关节假体时，关节假体参数以经验为驱动，没有参考各区间关节的解剖特性。以上问题是导致关节假体与患者匹配性差的直接原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于关节形态因子的假体设计方法，该方法根据患者关节的形态数据提取关节形态因子，并依此设计出与患者高匹配度的关节，具有快速、高效等特点，设计出的关节假体与患者匹配度较好，减少假体松动、假体周围感染等一系列术后并发症。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于关节形态因子的假体设计方法，包括如下步骤：

步骤一：基于关节形态因子实现关节分类；

步骤二：基于已分类的关节构建关节假体特征模型；

步骤三：不在步骤一和步骤二的关节分类内的关节假体模型的选择和编辑。

步骤一包括：

步骤1a：根据关节形态参数建立关节形态因子数学模型；

步骤1a中，关节形态参数是指可以描述的患者关节解剖结构的参数，如膝关节形态参数包括股骨远端和胫骨近端的形态参数。股骨远端形态参数包括远端横径、外髁高、外髁倾角、滑车沟角、内髁倾角、前髁角、后髁角、股骨面率、内髁高、内侧髁前后径、内外髁联合倾角、外侧髁前后径等；胫骨近端形态参数包括横径、中间内侧距离、中间外侧距离、内侧前后径、外侧前后径等。

关节形态因子数学模型是指建立起关节形态参数与关节形态因子之间的线性关系。根据因子分析方法将相关性密切的几个关节形态参数归在同一类中，每一类关节形态参数就成为一个关节形态因子。实现以较少的几个关节形态因子反映原关节形态参数的大部分信息。

具体地，关节形态因子数学模型的建立方法为：