專利名稱：關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與人工關(guān)節(jié)的制作技術(shù)有關(guān)，特別是指一種關(guān)節(jié)局部表面植入 物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
按，在醫(yī)學(xué)工程人體植入物的設(shè)計領(lǐng)域中，目前大多是對整個關(guān)節(jié)進 行置換，因此整體的設(shè)計方向大多是朝向整個關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)及功能來進行設(shè) 計。然而，多數(shù)的關(guān)節(jié)損壞僅在于局部區(qū)域，因此，對局部損壞關(guān)節(jié)進行 全關(guān)節(jié)置換時，也會同時將部份健康的關(guān)節(jié)一并置換掉。全人工關(guān)節(jié)手術(shù) 復(fù)雜，傷口較大，患者復(fù)原較慢，并且日后若因人工關(guān)節(jié)磨損或病變而需 再次置換時，則往往需要更復(fù)雜的手術(shù)與處理。
現(xiàn)今于關(guān)節(jié)進行置換時，局部表面置換技術(shù)儼然已成為趨勢，其優(yōu)點 在于患者只需切除少量的患位骨頭即可達到治療的效果。就目前局部表面 置換所使用的植入物曲面而言，其在設(shè)計時均由設(shè)計者本身利用一或多套 軟件來進行設(shè)計，在設(shè)計時大多使用規(guī)格化的植入物來進行設(shè)計，而不會 參考病患本身的數(shù)字化骨頭數(shù)據(jù)，亦即目前于植入物設(shè)計方面，其大多為 規(guī)格品的設(shè)計，也因此而無法達到客制化植入物的設(shè)計需求。此種方式所 可能產(chǎn)生的缺點在于局部表面植入物裝配于人體后，與未被切除的骨頭 匹配度不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方 法，其可達到客制化的需求。
本發(fā)明的又一 目的在于提供一種關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè) 計方法，其可與病患未被切除的骨頭達到較佳的匹配度。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，包含有下列步驟a)取得待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)對病患的待植關(guān) 節(jié)進行數(shù)字掃瞄，藉以取得該待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)；b)定義修補區(qū)域及保 留區(qū)域?qū)υ摯碴P(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)分為二個區(qū)域，并分別定義，把需要切 除掉的被切除區(qū)域定義為修補區(qū)域，切除后的剩余區(qū)域定義為保留區(qū)域， 用前述兩區(qū)域交界的點數(shù)據(jù)產(chǎn)生曲線，以作為植入物的邊界輪廓曲線；以 及C)建立植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)對該修補區(qū)域選定特征并定義為參考數(shù)據(jù)， 再配合該保留區(qū)域的數(shù)字數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)運算處理后，產(chǎn)生出一個可涵蓋 該修補區(qū)域輪廓的曲面外形，并運用該植入物的邊界輪廓曲線將該曲面外 形加以剪裁調(diào)整，使其符合該修補區(qū)域的大小，并定義為一植入物的數(shù)字 數(shù)據(jù)。由此，可達到客制化的需求，并可與病患未被切除的骨頭達到較佳 的匹配度。
換言之，本發(fā)明提供的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，包 含有下列步驟
a) 取得待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)對病患的待植關(guān)節(jié)進行數(shù)字掃瞄，以取 得該待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)；
b) 定義修補區(qū)域及保留區(qū)域?qū)υ摯碴P(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)分為二個區(qū) 域，并分別定義，把需要切除掉的被切除區(qū)域定義為修補區(qū)域，切除后的 剩余區(qū)域定義為保留區(qū)域，用前述兩區(qū)域交界的點數(shù)據(jù)產(chǎn)生曲線，以作為 植入物的邊界輪廓曲線；以及
C)建立植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)對該修補區(qū)域選定特征與/或自行建構(gòu)導(dǎo)引
特征并定義為參考數(shù)據(jù)，再配合該保留區(qū)域的數(shù)字數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)運算處 理后，產(chǎn)生出一個可涵蓋該修補區(qū)域輪廓的曲面外形，并運用該植入物的 邊界輪廓曲線將該曲面外形加以剪裁調(diào)整，使其符合該修補區(qū)域的大小， 并定義為一植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)。
所述的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，其中，于步驟c)
中利用該保留區(qū)域的數(shù)字數(shù)據(jù)，配合計算機接口操作擷取或產(chǎn)生相關(guān)輔 助數(shù)據(jù)，來產(chǎn)生該植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)。
所述的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，其中，于步驟b)
中在定義修補區(qū)域以及保留區(qū)域時，利用幾何數(shù)據(jù)例如點、線、面的定 義所取得；其中線包含曲線、直線、以及圓弧線，而面則包含平面、曲面、球面、以及圓柱面。
所述的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，其中，于步驟C) 中該植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)底部表面與該保留區(qū)域的頂部表面相符。
所述的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，其中，于步驟C) 中在自行建構(gòu)導(dǎo)引特征時，于該修補區(qū)域上建構(gòu)原來不存在的導(dǎo)引特征， 而產(chǎn)生輔助的特征。


圖1是本發(fā)明一較佳實施例的步驟流程圖。
圖2是本發(fā)明一較佳實施例的示意圖，顯示待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)。 圖3是圖2的待植關(guān)節(jié)局部放大圖。
圖4是本發(fā)明一較佳實施例的示意圖，顯示修補區(qū)域與保留區(qū)域分開 的狀態(tài)。
圖5是本發(fā)明一較佳實施例的示意圖，顯示曲面外形的成形狀態(tài)。
圖6是本發(fā)明一較佳實施例的示意圖，顯示植入物的輪廓外形。
附圖中主要組件符號說明 ll待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù) 12修補區(qū)域 14保留區(qū)域
16植入物的邊界輪廓曲線
19平面
21曲面外形
22植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)
具體實施例方式
為了詳細說明本發(fā)明的技術(shù)特點所在，舉以下一較佳實施例并配合附 圖說明如后，其中
如圖1所示，本發(fā)明一較佳實施例所提供的一種關(guān)節(jié)局部表面植入物
的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，主要具有下列步驟
a)取得待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)對病患的待植關(guān)節(jié)進行數(shù)字掃瞄，以取得該待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)11，如圖2所示。在進行數(shù)字掃瞄時，可通過計
算機斷層掃瞄(CT)或計算機核磁共振掃瞄(MRI)，取得多張數(shù)字化2D影像 建構(gòu)形成。
b) 定義修補區(qū)域及保留區(qū)域如圖3至圖4所示，對該待植關(guān)節(jié)的數(shù) 字數(shù)據(jù)11分為二個區(qū)域并進行定義，把需要切除掉的被切除區(qū)域定義為 修補區(qū)域12，切除后的剩余區(qū)域定義為保留區(qū)域14。而在定義前述二區(qū) 域時，利用幾何數(shù)據(jù)例如點、線、面的定義所取得。其中線包含曲線、直 線、以及圓弧線，而面則包含平面、曲面、球面，以及圓柱面。如圖3所 示，此例在區(qū)分時使用一平面19做為切除面，而于該平面19上方定義為 該修補區(qū)域12，下方則定義為該保留區(qū)域14。同時，用兩區(qū)域交界的點 數(shù)據(jù)產(chǎn)生曲線，以作為植入物的邊界輪廓曲線16。
c) 建立植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)對該修補區(qū)域12選定特征與/或自行建構(gòu) 導(dǎo)引特征并定義為參考數(shù)據(jù)，再配合該保留區(qū)域14的數(shù)字數(shù)據(jù)，通過數(shù) 學(xué)運算處理后，產(chǎn)生出一個可涵蓋該修補區(qū)域12輪廓的曲面外形21，如 圖5所示。其后，以運用該前述獲得的植入物的邊界輪廓曲線16剪裁該 曲面外形21，獲得該曲面外形21，使其符合該修補區(qū)域12的大小，并定 義為一植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)22，如圖6所示。其中該植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)22 底部表面與該保留區(qū)域14的頂部表面相符，而具有較佳的匹配度。此外， 亦可利用該保留區(qū)域14的數(shù)字數(shù)據(jù)，配合計算機接口操作擷取或產(chǎn)生相 關(guān)輔助數(shù)據(jù)(例如產(chǎn)生導(dǎo)引曲線)，來產(chǎn)生涵蓋該修補區(qū)域12輪廓的曲面外 形21，以取得該植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)22。于本步驟中，在自行建構(gòu)導(dǎo)引特 征時，是于該修補區(qū)域12上建構(gòu)原來不存在的導(dǎo)引特征，而產(chǎn)生輔助的 特征，以在難以選定特征時，能以外加的方式建立特征。
由上述步驟，可產(chǎn)生出待植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)22，以進行后續(xù)實體化的 制作，進而產(chǎn)生實體的待植入物(圖中未示)。由于所產(chǎn)生的待植入物是基 于病患本身的關(guān)節(jié)形狀所建立出來的，因此可達到客制化的效果。
值得一提的是，該修補區(qū)域12及該保留區(qū)域14的數(shù)字數(shù)據(jù)還具有其 它的用途。該修補區(qū)域12的數(shù)字化數(shù)據(jù)可作為真實還原人體原有骨頭形 狀的依據(jù)，該保留區(qū)域14的數(shù)字數(shù)據(jù)則可作為植入物表面設(shè)計時，與保 留的骨頭在裝配時輪廓貼合程度的參考，或與植入物表面幾何連續(xù)性關(guān)系的判讀。
由上可知，由本發(fā)明所設(shè)計出的植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)，其進行實體化后， 可達到客制化的需求，并可與病患未被切除的骨頭達到較佳的匹配度。
權(quán)利要求
1、一種關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，包含有下列步驟a)取得待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)對病患的待植關(guān)節(jié)進行數(shù)字掃瞄，以取得該待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)；b)定義修補區(qū)域及保留區(qū)域?qū)υ摯碴P(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)分為二個區(qū)域，并分別定義，把需要切除掉的被切除區(qū)域定義為修補區(qū)域，切除后的剩余區(qū)域定義為保留區(qū)域，用前述兩區(qū)域交界的點數(shù)據(jù)產(chǎn)生曲線，以作為植入物的邊界輪廓曲線；以及c)建立植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)對該修補區(qū)域選定特征與/或自行建構(gòu)導(dǎo)引特征并定義為參考數(shù)據(jù)，再配合該保留區(qū)域的數(shù)字數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)運算處理后，產(chǎn)生出一個可涵蓋該修補區(qū)域輪廓的曲面外形，并運用該植入物的邊界輪廓曲線將該曲面外形加以剪裁調(diào)整，使其符合該修補區(qū)域的大小，并定義為一植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)。
2、 依據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法， 其中，于步驟C)中利用該保留區(qū)域的數(shù)字數(shù)據(jù)，配合計算機接口操作擷 取或產(chǎn)生相關(guān)輔助數(shù)據(jù)，來產(chǎn)生該植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)。
3、 依據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法， 其中，于步驟b)中在定義修補區(qū)域以及保留區(qū)域時，利用幾何數(shù)據(jù)例如 點、線、面的定義所取得；其中線包含曲線、直線、以及圓弧線，而面則包含平面、曲面、球面、以及圓柱面。
4、 依據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，其中，于步驟C)中該植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)底部表面與該保留區(qū)域的頂部表 面相符。
5、 依據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，其中，于步驟C)中在自行建構(gòu)導(dǎo)引特征時，于該修補區(qū)域上建構(gòu)原來不 存在的導(dǎo)引特征，而產(chǎn)生輔助的特征。
全文摘要
一種關(guān)節(jié)局部表面植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)設(shè)計方法，包含有a)取得待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)對病患的待植關(guān)節(jié)進行數(shù)字掃描，以取得該待植關(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)；b)定義修補區(qū)域及保留區(qū)域?qū)υ摯碴P(guān)節(jié)的數(shù)字數(shù)據(jù)分為二個區(qū)域，并分別定義，把需要切除掉的被切除區(qū)域定義為修補區(qū)域，切除后的剩余區(qū)域定義為保留區(qū)域；以及c)建立植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)對該修補區(qū)域選定特征與/或自行建構(gòu)導(dǎo)引特征并定義為參考數(shù)據(jù)，再配合該保留區(qū)域的數(shù)字數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)運算處理后，產(chǎn)生出一個可涵蓋該修補區(qū)域輪廓的曲面外形，并將該曲面外形加以剪裁調(diào)整，使其符合該修補區(qū)域的大小，并定義為一植入物的數(shù)字數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B5/103GK101530354SQ20081008293
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者林上智, 林冠元, 王文騰, 許圣函, 賴景義, 陳國仁 申請人:寶元科技股份有限公司