合成骨模型及提供其的方法技术

一种用于提供受试者骨的合成骨模型的方法包括提供具有表示三维受试者骨的数据的文件。基于所述数据的至少一部分产生制造指令。将所述制造指令传递至制造设备。使用所述制造设备依据所述制造指令直接生成所述合成骨模型的薄壁外壳。所述外壳限定内部空腔。将填充材料放置于所述内部空腔的至少一部分内。还公开了一种合成骨模型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2011年10月3日提交的美国临时申请号61/542，605的优先权，通过引用将其主题全部内容合并于此。
本专利技术涉及一种建模方法和系统，并且更具体地涉及。
技术介绍
在外科手术中常见的是为了关节成形术的目的机加工或改变患者组织以允许使用用于固定骨折的内部螺钉、植入人造关节、固定髓内植入物，以及有利于各种其他外科手术程序。这些外科手术程序包括精确地加工敏感组织。特别地，当外科手术程序为不寻常或复杂的手术时，或者当患者的组织结构包括异常(无论先天的还是后天的)时，外科医生会希望提前在患者组织结构的物理模型上进行预演或精制外科手术程序以预测手术中的困难或者针对患者问题测试不同的解决方案。外科医生还可以或者反而希望出于会诊、实验或任何其他目的(在外科手术程序之前、期间或之后)而具有患者组织结构的物理模型，即使不对该模型作出物理修改。此外，一般性(非患者特异性的)患者组织的物理模型可以用于教学、训练、预演、患者教育或医学领域中许多其他应用。当前，“锯骨(Sawbone) ”物理患者组织模型可购自华盛顿Vashon的PacificResearch Laboratories, Inc.。这些模型可以是通用的或为特定患者组织定制的。然而“锯骨”模型、特别是定制的模型，可能相对昂贵和/或耗时才能得到。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施方式中，公开了一种用于提供受试者骨的合成骨模型的方法。提供具有表示三维受试者骨的数据的文件。基于所述数据的至少一部分产生制造指令。将所述制造指令传递至制造设备。使用所述制造设备依据所述制造指令直接生成所述合成骨模型的薄壁外壳。所述外壳限定内部空腔。将填充材料放置于所述内部空腔的至少一部分内。在本专利技术的一个实施方式中，公开了合成骨模型。依据制造指令直接通过制造设备形成薄壁外壳。制造指令是基于数字表示三维受试者骨的至少一部分的数据。外壳限定内部空腔。将填充材料安置于内部空腔的至少一部分内。外壳由与填充材料不同的壳体材料制成。在本专利技术的一个实施方式中，公开了一种储存计算机可执行指令的非暂时性计算机可读存储介质。当所述计算机可执行指令在计算机上执行时形成了包括提供具有表示三维受试者骨的数据的文件的方法。提取所述受试者骨的轮廓。基于所述提取轮廓的至少一部分产生制造指令。将所述制造指令以使用者可理解的方式提供至输出界面。将所述制造指令传递至制造设备。使用所述制造设备依据所述制造指令直接生成所述合成骨模型的薄壁外壳。所述外壳由壳体材料制成并限定内部空腔。将与所述壳体材料不同的填充材料放置于所述内部空腔的至少一部分内。【附图说明】为了更好地理解本专利技术，可以参照附图，其中:图1A-1C是本专利技术的一个实施方式的各种立体图；图2是阐释用于广生图1A-1C的实施方式的不例过程的流程图；和图3是为了实现本文中所描述的系统和方法所采用的计算机系统的示意图(诸如基于在计算机系统上运行的计算机可执行指令)。【具体实施方式】本文中示出并描述了示例受试者骨，至少为肩胛骨或其一部分，但是受试者骨可以是任何期望类型例如，但不限于，髋关节、肩关节、膝关节、踝关节、趾关节、跖关节、脊柱结构、长骨(例如，骨折部位)、或用于本专利技术的任何其他合适的患者组织应用环境。根据本专利技术，图1A-1C描绘了合成骨模型100。合成骨模型100包括依据制造指令直接通过制造设备形成的薄壁外壳102。实现制造指令的制造设备可以是快速原型制造设备，该快速原型制造设备为可以从计算机得到制造指令并由原料响应性地生成结构的一种类型的机器。快速原型制造设备为与例如模制方法(其中模具以任何期望样式来制作、用原料来填充，然后移 除该模具以留下作为产生结构的原料)不同类型的构造技术。使用快速原型制造设备(有时统称为“三维打印机”)，通常基本上没有在生成目标结构的过程中产生的“负向(negative)”结构或其他外部结构，因此，使用快速原型制造比使用模制或许多其他常规制造方法具有较少的废料。用于本专利技术的合适的快速原型制造设备/方法包括，但不限于，添加型制造设备/方法(例如，选择性激光烧结[SLS]、熔融沉积成型[FDM]、直接金属激光烧结[DMLS]、立体平版印刷[SLA]、包层、电子束熔炼、电子束直接制造、气溶胶喷射、油墨喷射、半固体自由形式制造、数字光处理、2-光子光聚合、分层实体制造[L0M]、3维打印[3DP]、等等)和减去型制造设备/方法(例如，由合适的材料进行计算机数控加工[CNC]、放电加工、电化学加工、电子束加工、光化学加工、超声波加工、轮廓铣削、坐坐^寸寸/ ο制造指令可以基于数字表示三维受试者骨的至少一部分(本文中显示为肩胛骨)的数据。本文中使用术语“数字表示”是指任何相对比例的物理物品的复制品或拷贝。受试者骨的数字表示可以是受试者患者组织的总体或部分表示，并且可以按任何合适方式产生。例如，如在下面说明中假定的，数字表示可以基于输入到计算机辅助制图(“CAD”)系统内的计算机断层成像(“CT”)数据。另外或作为替代方案，数字表示可以基于数字或模拟放射线成像、磁共振成象、或任何其他合适的成像方式。通常为使用者显示数字表示以例如通过使用计算机或其他图形工作站界面在外科手术前进行回顾和操作。外壳102限定内部空腔104。如图1C可见，将填充材料106安置于内部空腔104的一部分内。外壳102可以由与填充材料106不同的壳体材料108制成。例如，壳体材料108可以具有第一密度而填充材料106可以具有第二密度；可选择地，第二密度小于第一密度。壳体材料108可以是针对利用快速原型成型机器配置的任何合适的快速原型成型材料，例如，但不限于，冷固化树脂、环氧树脂、其他树脂、70%无机聚合物、聚氨酯、氨基甲酸酯、其他聚合物、腊、模型板和工具板(modeling and tooling board)、粘土、弹性体、衆糊、石膏、水泥、塑料、金属、糖果(candy)、纸型(papier-mache)、等等。填充材料106可以是任何合适的材料，其可以放置于内部空腔104的至少一部分内并且通过其自身性能(例如，在适当的位置干燥或固化)或通过使用基本上防止填充材料从内部空腔出来的屏障(未示出)而保持在那里。合适的填充材料106包括，但不限于，可膨胀的氨基甲酸酯泡沫、膨胀的聚苯乙烯泡沫、其他泡沫、水、其他流体、等等。可选择地，填充材料106可以基本上是固体并且经过成形或加工以适合在内部空腔104的期望部分内。但是，考虑了，针对本专利技术大多数应用而言，将选择填充材料106用于供应至内部空腔104内(流动通过可能复杂的内部通道)从而基本上填充内部空腔的至少一部分，然后在适当位置硬化或固化，由此保持在内部空腔内。可选择地，外壳102可以被移除，为使用者留下以“模制”形式的填充材料106。在这种情况下，外壳102可以设计成“模具(mold) ”并且可以是并未精确复制三维受试者骨的改变形式；反而，可以配置制造指令以使填充材料106成形为期望的最终结构。然而，对于本专利技术的大多数应用而言，考虑了完整地留下外壳102作为最终合成骨模型100的一部分。图2的流程图表示可以用于生成图1A-1C的合成骨模型100的一系列步骤。在第一动作块210中，提供了具有表示三维受试者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供受试者骨的合成骨模型的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有表示三维受试者骨的数据的文件；基于所述数据的至少一部分产生制造指令；将所述制造指令传递至制造设备；使用所述制造设备依据所述制造指令直接生成所述合成骨模型的薄壁外壳，其中所述外壳限定内部空腔；以及将填充材料放置于所述内部空腔的至少一部分内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.03 US 61/542,6051.一种用于提供受试者骨的合成骨模型的方法，所述方法包括以下步骤: 提供具有表示三维受试者骨的数据的文件； 基于所述数据的至少一部分产生制造指令； 将所述制造指令传递至制造设备； 使用所述制造设备依据所述制造指令直接生成所述合成骨模型的薄壁外壳，其中所述外壳限定内部空腔；以及 将填充材料放置于所述内部空腔的至少一部分内。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述受试者骨的模板为图像文件。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于所述数据的至少一部分产生制造指令的步骤包括以下步骤: 提取所述受试者骨的外部轮廓；和 使所述外部轮廓向内投影所述外壳的期望厚度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述外壳由具有第一密度的壳体材料制成而所述填充材料具有第二密度。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二密度小于所述第一密度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述外壳由选自包括以下各项的组的壳体材料制成:冷固化树脂、环氧树脂、其他树脂、70%无机聚合物、聚氨酯、氨基甲酸酯、其他聚合物、蜡、模型板和工具板、粘土、弹性体、浆糊、石膏、水泥、塑料、金属、糖果和纸型。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述填充材料选自包括以下各项的组:可膨胀的氨基甲酸酯泡沫、膨胀的聚苯乙烯泡沫、其他泡沫、水和其他流体。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述制造设备为快速原型制造设备。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述制造设备为添加型制造设备和减去型制造设备中至少一种。10.一种合成骨模型，包括: 薄壁外壳，其依据制造指令直接由制造设备形成，所述制造指令基于数字表示三维受试者骨的至少一部分的数据，所述外壳限定内部空腔；以及 填充材料，其安置于所述内部空腔的至少一部分内； 其中所述外壳由与所述填充材料不同的壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹森·A·布赖恩，瑞安·S·克拉特，彼得·D·奥尼尔，
申请(专利权)人：克利夫兰临床医学基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US