(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210619145.4 (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 温州医科 大学 地址 325000 浙江省温州市瓯海区茶山高 教园区 (72)发明人 叶豪　吴立军　邢廷洋　胡锦花　 (74)专利代理 机构 温州名创知识产权代理有限 公司 33258 专利代理师 陈加利 (51)Int.Cl. A61F 2/38(2006.01) A61F 2/30(2006.01) G16H 50/50(2018.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种多孔桡骨小头假体设计方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种多孔桡骨小头假体设计方 法， 包括获取桡骨小头假体的三维模型； 基于桡 骨小头假体的三维模型， 建立主流胞元结构， 以 得到多孔桡骨小头假体的有限元模型， 并在 ABAQUS建立虚拟力学测试台计算对比， 以获取当 前力学性能最优的新胞元， 且进一步基于所获取 的新胞元， 修正多孔桡骨小头假体的有限元模 型； 建立孔径、 孔隙率与胞元尺寸关系， 并基于所 述孔径、 孔隙率与胞元尺寸关系， 在修正后的多 孔桡骨小头假体的有限元模型上设置节点容差， 以生成内外节点重合的多孔桡骨小头假体并实 体化处理之后输出。 实施本发明， 能够在增加孔 径和降低孔隙率时保证结构强度， 有效降低材料 等效弹性模量， 提高减 震性能。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 115105268 A 2022.09.27 CN 115105268 A 1.一种多孔桡骨小头假体设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 获取桡骨小头假体的三维模型； 基于所述桡骨小头假体的三维模型， 建立主流胞元结构， 以得到多孔桡骨小头假体的 有限元模型， 并在ABAQUS建立虚拟力 学测试台计算对比， 以获取当前力 学性能最优的新胞 元， 且进一 步基于所获取的新胞 元， 修正所述多孔桡骨小头假体的有限元模型； 建立孔径、 孔隙率与胞元尺寸关系， 并基于所述孔径、 孔隙率与胞元尺寸关系， 在修正 后的多孔桡骨小头假体的有限元模型上设置节点容差， 以生成 内外节点重合的多孔桡骨小 头假体并实体化处 理之后输出。 2.如权利要求1所述的多孔桡骨小头假体设计方法， 其特征在于， 在所述桡骨小头假体 的三维模型中， 桡骨小头假体包括均为实心结构的桡骨小头和桡骨髓针； 所述桡骨髓针包 括桡骨髓针头、 桡骨髓针颈和连接柄。 3.如权利要求2所述的多孔桡骨小头假体设计方法， 其特征在于， 在所述多孔桡骨小头 假体的有限元模型中， 所述桡骨髓针头及所述连接柄的内部结构为胞元阵列的线性点阵结 构， 外表面 为三角孔且其 三角形单元为共节点结构； 其中， 所述胞 元采用四面体胞 元。 4.如权利要求3所述的多孔桡骨小头假体设计方法， 其特征在于， 所述孔径、 孔隙率与 胞元尺寸关系通过以下公式来实现； 其中， h＝a×tan 60° Vcell＝3×a2×cos30° ×h 式中， a为胞元边长； h为胞元高度； dhole为孔径； Vcell为胞元体积； ltotal为新胞元点阵结 构长度； Vradial为假体体积， 根据三维模型测量； v为 孔隙率。 5.如权利要求4所述的多孔桡骨小头假体设计方法， 其特征在于， 所述在修正后的多孔 桡骨小头假体的有限元模型上设置节点容差， 以生成 内外节点重合的多孔桡骨小头假体并 实体化处 理之后输出的步骤具体包括： 在修正后的多孔桡骨小头假体的有限元模型上进行面网格三角形划分， 将三角顶点建 立集合1以及建立 最外层胞 元顶点集合2； 获取集合1和集合2坐标节点， 建立循环命令， 根据顶点坐标求解集合1与集合2距离， 设 置容差值， 并在小于容差时， 集合2顶点坐标赋予集合 1最近点坐标值， 直至循环命令结束之 后， 得到内外节点重合的多孔桡骨小头假体。 6.一种多孔桡骨小头假体设计系统， 其特 征在于， 包括： 三维模型获取 单元， 用于获取桡骨小头假体的三维模型； 有限元模型修正单元， 用于基于所述桡骨小头假体的三维模型， 建立主流胞元结构， 以权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115105268 A 2得到多孔桡骨小头假体的有限元模型， 并在ABAQUS建立虚拟力学测试台计算对比， 以获取 当前力学性能最优的新胞元， 且进一步基于所获取 的新胞元， 修正所述多孔桡骨小头假体 的有限元模型； 假体设计结果输出单元， 用于建立孔径、 孔隙率与胞元尺寸关系， 并基于所述孔径、 孔 隙率与胞元尺寸关系， 在修正后的多孔桡骨小头假体的有限元模型上设置节点容差， 以生 成内外节点重合的多孔桡骨小头假体并实体化处 理之后输出。 7.如权利要求6所述的多孔桡骨小头假体设计系统， 其特征在于， 在所述桡骨小头假体 的三维模型中， 桡骨小头假体包括均为实心结构的桡骨小头和桡骨髓针； 所述桡骨髓针包 括桡骨髓针头、 桡骨髓针颈和连接柄。 8.如权利要求7所述的多孔桡骨小头假体设计系统， 其特征在于， 在所述多孔桡骨小头 假体的有限元模型中， 所述桡骨髓针头及所述连接柄的内部结构为胞元阵列的线性点阵结 构， 外部三角形 单元为共节点结构； 其中， 所述胞 元采用四面体胞 元。 9.如权利要求8所述的多孔桡骨小头假体设计系统， 其特征在于， 所述孔径、 孔隙率与 胞元尺寸关系通过以下公式来实现； 其中， h＝a×tan 60° Vcell＝3×a2×cos30° ×h 式中， a为胞元边长； h为胞元高度； dhole为孔径； Vcell为胞元体积； ltotal为新胞元点阵结 构长度； Vradial为假体体积， 根据三维模型测量； v为 孔隙率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115105268 A 3