个性化股骨假体的计算机辅助设计及EBM

目的：针对DDH等疾病所致的股骨近端髓腔畸形，以及传统标准股骨柄假体在THA术中所遇到的困难，通过计算机辅助设计技术完成一种个性化人工股骨柄假体的设计，并应用（EBMRP）电子束熔融金属3D打印技术制造出样品，用于后续的一系列实验研究。

方法：采用64层螺旋CT对尸体股骨全长进行层厚0.mm薄层扫描，获得断层图像数据；并利用CDViewer工具打开并且保存为JPG格式，利用ACDSee工具将所有JPG格式文件批处理转换成BMP格式；导入Mimics15.0编辑预处理，完成股骨三维重建，生成标准的STL格式文件；以股骨髓腔三维内轮廓为基础，应用UG8.0软件进行个性化假体三维模型设计；将个性化人工股骨假体stl.格式文件导入EBMRP金属3D打印机计算机主程序，调节微孔径及孔隙率参数，打印出个性化袖套；将袖套圆锥形内腔表面抛光，与SR标准柄体部件组配，完成个性化股骨柄假体的设计及制造。

结果：①对尸体股骨的CT扫描获得了清晰、连续的断层图像数据，并实现了图像类型的转换；②图像文件导入Mimics15.0，初始化设置及空间位置设置，编辑预处理，去除噪音、调节股骨的阀值、区域增长、程序自动提取与手工提取相结合确定了股骨的轮廓线，三维重建获得了标准STL格式的股骨近端三维模型文件。③在UG8.0中导入Mimics15.0生成的stl格式股骨三维图形文件，提取股骨髓腔内表面三维模型，标示出3.5-5cm的干骺端内轮廓作为个性化袖套的外表面；并配置一个合适大小标准制造的SR假体柄部件在髓腔中央，形成个性化袖套的内部圆锥形空腔；将个性化袖套+标准化假体柄模拟合成，植入股骨近端髓腔获得了模拟THA效果。④对个性化袖套外表面进行适当平顺、优化处理得到个性化的干骺端袖套三维模型。⑤采用电子束熔融（EBMRP）金属3D打印出个性化钛合金干骺端袖套，与标准SR柄体组配，制成个性化股骨柄假体成品。

结论：①以螺旋CT对股骨薄层扫描所获得的图像为基础，经过图像变换及相关软件处理采用三维反求的方法可获得满意的股骨内外轮廓的三维实体模型；②通过专业的CAD技术可以在三维模型的基础上设计出干骺端良好匹配的个性化股骨柄假体；③采用最新的（EBMRP）电子束熔融金属3D打印机可打印出具有复杂三维形态、表面微孔、低弹性模量的钛合金个性化股骨柄假体，该技术方便、快速、准确；打印的假体具有个性化、完美匹配干骺端髓腔形态的优点，具有广阔的的应用前景。关键词：个性化；干骺端固定；三维重建；3D打印；计算机辅助设计