(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 202210817219.5 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 必优提 （苏州） 数字医疗科技有限责 任公司 地址 215300 江苏省苏州市昆山 开发区前 进东路科技广场404室46号工位 (72)发明人 史廷春　闫毅文　 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06T 17/30(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种耳软骨支架的力学性能数值分析模拟 方法 (57)摘要 本发明提出一种基于Ansys的耳软骨支架有 限元分析方法， 其步骤包括S1： 由CT图像集重建 耳软骨三维模型； S2： 由NURBS曲线拟合有限元分 析实体模型； S3： 建立有限元分析模块， 定义 分析 区域并求解。 本发明利用动态区域增长进行耳软 骨层片数据的提取， 并对生成的模型进行了去 噪、 平滑操作， 使得模型更贴近真实耳软骨； 在逆 向建模软件中， 经曲面拟合使模 型表面构建的三 角面你合成NURBS 曲面实体， 并对曲线进行调整 减减小模型表 面曲率； 对耳软骨模 型进行有限元 求解， 用于力学性能分析。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115169186 A 2022.10.11 CN 115169186 A 1.一种耳 软骨支架的力学性能数值分析模拟方法， 其特 征在于包括以下步骤： S1： 根据获取的耳部CT影像构建耳软骨三维模型， 并对模型进行去噪、 平滑操作， 到贴 近真实耳廓的耳 软骨模型， S2： 对提取的耳软骨三维模型进行曲面拟合， 调整曲线形状， 构建大小、 分布均匀的曲 面模型， 并生成用于Ansys 分析的实体模型， S3： 对耳软骨模型进行有限元求 解， 用于力学性能分析。 2.根据权利要求1所述的一种耳软骨支架的力学性 能数值分析模拟方法， 其特征在于： 所述构建耳软骨三维模型包括模型分割、 动态 区域增长， 从头部模型中将整体耳部模型进 行分割， 对所述CT影 像逐层选取种子点， 通过 预设的阈值选取每层CT影 像中耳软骨的区域。 3.根据权利要求1所述的一种耳软骨支架的力学性 能数值分析模拟方法， 其特征在于： 所述去噪、 平 滑操作包括对 模型游离点的剔除， 进行细化、 减少三角面片的数量。 4.根据权利要求2所述的一种耳软骨支架的力学性 能数值分析模拟方法， 其特征在于： 所述曲面拟合采用NURBS曲线拟合的方法。 5.根据权利要求2所述的一种耳软骨支架的力学性 能数值分析模拟方法， 其特征在于： 所述构建大小、 分布均与的曲面模型方法包括对模型 的曲面进行松弛、 细分以及对顶点的 移动得到理想的曲面模型。 6.根据权利要求3所述的一种耳软骨支架的力学性 能数值分析模拟方法， 其特征在于： 所述有限元求解， 包括仿 真条件设定和有限元分析模型； 仿真条件的设定包括载荷的步数、 结束时间和变形的设置； 有限元分析模型包括接触模块、 网格划分模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115169186 A 2一种耳软骨支架的力学性能数值分析模拟方 法 技术领域 [0001]本发明涉及耳软骨支架领域， 具体涉及一种耳软骨支架的力学性能数值分析模拟 方法。 背景技术 [0002]先天性小耳畸形是我国内发病率较高的一种疾病， 表现为重度耳廓发育不全、 有 外耳道闭锁或狭窄、 中耳畸形。 需要通过耳廓再造手术来治疗， 通过扩张耳区皮肤， 取患者 自体肋软骨或人造软骨支 架并将其雕刻成耳 软骨形状后植入皮肤。 [0003]自体肋软骨是目前使用最多的材料， 其优点是生物相容性好、 无排斥反应。 但其缺 点也十分明显： ①患者多为学龄前儿童， 切取自体肋软骨 对患者身体造成的伤害极大， 容易 引发并发症； ②肋软骨材料有限； ③术后耳廓恢复状况与医生的雕刻技术和审美联系极大， 对医生的技 术要求高。 因此采用人工材 料代替自体肋软骨的研究是十分有必要的。 [0004]国外使用的Medpor耳软骨支架 是一种线性高密度聚乙烯生物 材料， 其形状更接近 西方人耳廓， 不能满足患者个性化需求且造价昂贵。 另外， 该支架硬度较大， 与真实耳廓不 符。 [0005]近年来兴起的3D打印技术为该领域提供了一种新的思路， 即通过患者扫描影像， 重建患者耳软骨 模型并通过3D打印机进 行制造耳软骨支架。 通过这种方式构建的耳软骨支 架形状更加逼真， 再选择一种合适的人工材料进行耳软骨支架制备， 是全耳再造手术的一 种全新方法。 而通过这种方法制备 的人工耳软骨支架能否满足全耳再造手术的要求， 需要 保证适应的力学性能， 要求耳软骨支架在患者长时间的恢复过程中不能过度变形、 拉伸从 及其引发的一系列的并发症。 小耳畸形 的主要治疗方法是耳再造， 正常耳廓的形态结构包 含两个要素： 回旋卷折的软骨支撑与松紧有致的皮肤软组织覆盖。 本专利主要围绕耳软骨 支架本身进行了处 理， 对耳再造的方法提出了一种新的可能性。 发明内容 [0006]为了解决上述问题， 本发明提出了一种耳软骨支架的有限元分析方法， 用于分析 人工材料耳软骨支架在 全耳再造手术中的支撑能力 及弹性。 采用阈值分割及动态区域增长 的方法对 耳软骨部分进 行提取， 并对模 型进行去噪、 平滑操作后得到耳软骨三 维模型； 利用 NURBS曲线拟合曲面模 型， 生成用于Ansys分析的实体三维模 型； 定义分析区域并划分网格， 设定求解器并求 解。 [0007]为了实现上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0008]第一方面， 本发明提供了一种耳 软骨三维模型重建的方法， 包括： [0009]根据获取的头部扫描影像构建头部扫描模型， 对模型进行分割得到耳廓模型； 对 耳廓模型进行阈值分割和动态 区域增长后， 得到较为粗糙的耳软骨三维模型； 对耳软骨三 维模型进行去噪和平 滑， 得到形状贴近患者 健侧耳廓的耳 软骨三维模型。 [0010]第二方面， 本 发明对提取的耳软骨三维模型进行曲面拟合， 调整曲线形状， 构建大说　明　书 1/3 页 3 CN 115169186 A 3