【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医用编织制品，尤其是涉及一种医用编织制品的智能设计方法。
技术介绍
1、可植入式医用编织制品的研制是当前医用编织制品的热点与难点。生物医用编织制品分为管状和片状两种不同结构，常用的包括缝线、支架、导管、人工韧带以及人工血管等。
2、医学专家指出目前应重点研发纺织材料人工血管，并从产品的尺寸可调性、顺应性、结构稳定性、机械力学性能、易于缝合性能、防渗漏性等方面对纺织行业提出了要求。
3、目前人工血管供不应求的情况极为严重，所需超过90%为进口，且国外产品价格昂贵，供货周期长，数量有限，对临床的灵活应用产生了一定的限制，不利于患者顺利治疗，且人工血管的设计和制造涉及到多个领域的知识，包括生物材料科学、生物力学、生物化学、生物医学工程等。除了材料本身的生物性能要求外，人工血管的设计也需要考虑生物力学因素。面对设计中的诸多要求，当前主要依靠相关技术人员的工作经验和实验经历来完成，针对不同需求的患者，均需技术人员经过一遍遍的设计检验，设计周期长、技术人员数量有限及其工作量大、工艺复杂且产品难以满足当前需要，导致生产效率低，产品精度难以保证。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的问题是提供一种医用编织制品的智能设计方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种医用编织制品的智能设计方法，包括以下步骤：
3、s1、建立预测模型：
4、s11、通过仿真和实验测试不同使用环境参数、不同编织组织结构及参数下人工
5、s12、测试不同使用环境参数下、不同编织组织结构及参数下已临床使用人工血管的性能，得到已临床使用人工血管在不同使用环境参数下对应的编织工艺参数；
6、s13、结合步骤s11和步骤s12得到的编织工艺参数，通过维数消减处理，将获取到的大量参数进行数据消减，形成数据库，建立训练样本，进行样本训练，生成预测模型；
7、s14、在预测模型中输入环境参数，得到人工血管的编织工艺参数；
8、s2、建立规则模型：
9、s21、通过预测模型得到的人工血管的编织工艺参数建立运动成型轨迹，由运动成型轨迹对人工血管进行参数化三维建模，得到规则模型；
10、s22、在规则模型中输入编织工艺参数，得到人工血管三维模型。
11、进一步地，在步骤s11中，得到人工血管在不同使用环境参数下对应的编织工艺参数的方法为：测量人体不同部位的环境参数，并通过ct扫描影像重建不同部位的血管模型，根据不同部位下的环境参数，利用流固耦合仿真对其进行基本性能分析，同时建立不同编织结构的单胞模型进行基本性能分析，根据具体环境下的性能要求，选取合适的编织结构；研究不同编织工艺参数对人工血管相关性能的影响，根据使用环境下的性能要求调整编织工艺参数优化性能，最终可得到环境参数和与其对应的编织工艺参数，作为预测模型建立的数据。
12、进一步地，编织工艺参数包括丝束围绕芯轴编织的编织角、编织节距，牵引速度v。
13、进一步地，在步骤s13中，训练样本包括训练集和验证集，步骤s11得到的编织工艺参数作为训练集，步骤s12得到的编织工艺参数作为验证集，训练集数据训练以环境参数作为输入层神经元、编织工艺参数作为输出层神经元的神经网络，利用训练集数据调用神经网络算法建立环境参数与编织工艺参数之间的关系式，通过验证集数据不断进行修正后生成预测模型。
14、进一步地，在步骤s21中，规则模型建模的方法具体为：
15、对不同编织工艺参数的人工血管的成型过程及运动成型轨迹进行分析，研究不同编织工艺参数下的编织人工血管的携纱器的运动情况，然后通过不同结构单胞模型建立携纱器位置与纱线轴线在人工血管织物中位置之间的关系，得到纱线轴线在人工血管织物中的特征点，连接各点得到的折线表示纱线轴线，对上述纱线轴线进行三次b样条曲线拟合，将拟合的曲线坐标点导入三维建模软件，生成人工血管织物的三维模型，实现参数化建模，形成规则模型。
16、进一步地，在步骤s21中，建立运动成型轨迹的方法为：
17、利用matlab编程根据底盘运动部件的排布得到各运动部件之间的位置表示，给出交换点出现的时刻与位置之间的关系，其中底盘运动部件包括角轮和拨盘，编织机的齿轮组带动各角轮一起转动，相邻角轮转动方向相反，每个角轮有四个缺口，携纱器安装在角轮的缺口上，相邻角轮之间设置有拨盘，拨盘的作用是将携纱器从一个角轮的缺口转至相邻角轮的缺口上，实现携纱器的转移，从而使携纱器上的纱线缠绕实现编织体的编织，通过判断角轮和拨盘的运动状态，得到携纱器是否运动及其运动方向，从而对携纱器的运动位置进行分析，得出携纱器运动轨迹的决定因素为拨盘在交换点处的工作状态（交换点是携纱器从一个角轮转移至另一个角轮时，两个角轮的相切位置），用两个相邻携纱器的位置来表示其运动轨迹，给出其数学表示与算法，根据对人工血管织物的成型过程结合编织机底盘运动部件，得到纱线在编织运动过程中交织的条件，故而得到携纱器轨迹与人工血管织物编织工艺参数（织物截面、纱线交织结构）之间的关系。
18、进一步地，根据拨盘的转向开关情况判断角轮是否转动以及转动方向，从而判断携纱器的位置是否改变，记录其每个位置的坐标，得到携纱器是否运动及其运动方向的。
19、进一步地，携纱器运动轨迹算法包括如下步骤：
20、编织人工血管织物时，角轮呈多层环状排布；
21、每个携纱器的位置的坐标记录为bv(x,y)，其中，x表示角轮层数，y表示第x层角轮的位置，v表示角轮上的缺口位置；
22、首先，先对角轮的初始位置排布进行表示，初始角轮层数表示为i、第i层角轮的初始位置表示为j（每层12点钟位置的角轮j=1，顺时针方向排列），位于第i层第j个的角轮上第k个缺口位置安装有携纱器，该携纱器的初始位置表示为bk(i,j)，其中，0＜k＜5，j≥1，i≥1，k、j、i均为整数；
23、然后，根据拨盘的转向开关情况判断角轮是否转动以及转动方向，当i+j的值为偶数时，角轮逆时针转动，携纱器转至角轮第k+1个缺口位置，i+j的值为奇数时，角轮顺时针转动，携纱器转至角轮第k-1个缺口位置；由于角轮上有四个缺口，因此，当k+1=5时，第k+1个缺口位置为第k-3个缺口位置；当k-1=0时，第k-1个缺口位置为第k＋3个缺口位置；
24、当拨盘的转向开关打开时，携纱器转入新角轮的第k±1个缺口位置，新角轮的位置记为(a,b)，此时携纱器位置为bk±1(a,b)，其中a为携纱器转入的新角轮的层数，b为携纱器转入a层后新角轮的位置；
25、当拨盘的转向开关未打开时，携纱器转入所在初始角轮的第k±1个缺口位置，此时携纱器位置为bk±1(i,j)；
26、此时，bv(x,y) =bk±1(a,b)或bk±1(i,j)，由此得到人工血管织本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：在步骤S11中，得到人工血管在不同使用环境参数下对应的编织工艺参数的方法为：测量人体不同部位的环境参数，并通过CT扫描影像重建不同部位的血管模型，根据不同部位下的环境参数，利用流固耦合仿真对其进行基本性能分析，同时建立不同编织结构的单胞模型进行基本性能分析，根据具体环境下的性能要求，选取合适的编织结构；得到不同编织工艺参数对人工血管相关性能的影响，根据使用环境下的性能要求调整编织工艺参数优化性能，最终得到环境参数和与其对应的编织工艺参数，作为预测模型建立的数据。
3.根据权利要求2所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：所述编织工艺参数包括丝束围绕芯轴编织的编织角、编织节距，牵引速度V。
4.根据权利要求1所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：在步骤S13中，训练样本包括训练集和验证集，步骤S11得到的编织工艺参数作为训练集，步骤S12得到的编织工艺参数作为验证集，训练集数据训练以环境参数作为输入层神经元
5. 根据权利要求1所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于： 在步骤S21中，规则模型建模的方法为：对不同编织工艺参数的人工血管的成型过程及运动成型轨迹进行分析，得到不同编织工艺参数下编织人工血管的携纱器的运动情况，然后通过不同结构单胞模型建立携纱器位置与纱线轴线在人工血管织物中位置之间的关系，得到纱线轴线在人工血管织物中的特征点，连接各点得到的折线表示纱线轴线，对上述纱线轴线进行三次B样条曲线拟合，将拟合的曲线坐标点导入三维建模软件，生成人工血管织物的三维模型，实现参数化建模，形成规则模型。
6.根据权利要求5所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：在步骤S21中，建立运动成型轨迹的方法为：利用MATLAB编程，根据底盘运动部件的排布得到各运动部件之间的位置表示，给出交换点出现的时刻与位置之间的关系，其中底盘运动部件包括角轮和拨盘，编织机的齿轮组带动各角轮一起转动，相邻角轮转动方向相反，每个角轮有四个缺口，携纱器安装在角轮的缺口上，相邻角轮之间设置有拨盘，拨盘将携纱器从一个角轮的缺口转至相邻角轮的缺口上，实现携纱器的转移，使携纱器上的纱线缠绕实现编织体的编织，通过判断角轮和拨盘的运动状态，得到携纱器是否运动及其运动方向，从而对携纱器的运动位置进行分析，用两个相邻携纱器的位置来表示其运动轨迹，给出数学表示与算法，根据人工血管织物的成型过程结合编织机底盘运动部件，得到纱线在编织运动过程中交织的条件，故而得到携纱器轨迹与人工血管织物编织工艺参数之间的关系。
7.根据权利要求6所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：根据拨盘的转向开关情况判断角轮是否转动以及转动方向，从而判断携纱器的位置是否改变，记录其每个位置的坐标，得到携纱器是否运动及其运动方向。
8.根据权利要求7所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：所述携纱器运动轨迹算法包括如下步骤：编织人工血管织物时，角轮呈多层环状排布；每个携纱器的位置的坐标记录为bv(x,y)，其中，x表示角轮层数，y表示第x层角轮的位置，v表示角轮上的缺口位置；
...【技术特征摘要】
1.一种医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：在步骤s11中，得到人工血管在不同使用环境参数下对应的编织工艺参数的方法为：测量人体不同部位的环境参数，并通过ct扫描影像重建不同部位的血管模型，根据不同部位下的环境参数，利用流固耦合仿真对其进行基本性能分析，同时建立不同编织结构的单胞模型进行基本性能分析，根据具体环境下的性能要求，选取合适的编织结构；得到不同编织工艺参数对人工血管相关性能的影响，根据使用环境下的性能要求调整编织工艺参数优化性能，最终得到环境参数和与其对应的编织工艺参数，作为预测模型建立的数据。
3.根据权利要求2所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：所述编织工艺参数包括丝束围绕芯轴编织的编织角、编织节距，牵引速度v。
4.根据权利要求1所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于：在步骤s13中，训练样本包括训练集和验证集，步骤s11得到的编织工艺参数作为训练集，步骤s12得到的编织工艺参数作为验证集，训练集数据训练以环境参数作为输入层神经元、编织工艺参数作为输出层神经元的神经网络，利用训练集数据调用神经网络算法建立环境参数与编织工艺参数之间的关系式，通过验证集数据不断进行修正后生成预测模型。
5. 根据权利要求1所述的医用编织制品的智能设计方法，其特征在于： 在步骤s21中，规则模型建模的方法为：对不同编织工艺参数的人工血管的成型过程及运动成型轨迹进行分析，得到不同编织工艺参数下编织人工血管的携纱器的运动情况，然后通过不同结构单胞模型建立携纱器位置与纱线轴线在人工血管织物中位置之间的关系，得到纱...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新荣，马奎，方晶秋，张士杰，
申请(专利权)人：徐州宏泰编织机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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