一种骨生长面积的获取方法及促进骨生长的多孔结构设计方法与流程

1.本公开涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种骨生长面积的获取方法及促进骨生长的多孔结构设计方法、存储介质和电子设备。


背景技术：

2.随着人们生活水平的改变和人口老龄化，颈椎病、椎间盘突出、椎管狭窄等脊柱退行性疾病发病率呈上升趋势，严重影响人们的工作和生活。目前，椎间融合术是治疗脊柱退行性病变的经典手术方案，使用椎间融合器替代腰椎中病变的椎间盘组织，配合钉板或钉棒系统固定，恢复椎间隙高度与脊柱生理曲度。
3.椎间融合术的核心在于骨融合，即通过植骨、孔隙结构设计、骨生长因子诱导等手段，促使与椎间融合器相邻椎体的上下终板骨延伸至椎间融合器，只有有效的骨生长面积值才能实现牢固的生物固定，达到长期稳定的效果。根据骨生长经典理论伍尔夫定律(亦称wolff定律)，骨生长的核心在于合适的应变刺激。只有合适的应变刺激，骨才会生长，进行骨重建，达到有效的骨生长面积值。
4.当前，由于使用椎间融合器前无法获知椎间融合器对骨生长的影响，或低于一定应变刺激而造成骨萎缩，或高于一定应变刺激而造成骨裂，造成融合效果不佳。
5.因此，本公开提供了一种骨生长面积的获取方法，进而提供了促进骨生长的多孔结构设计方法，以解决上述技术问题之一。


技术实现要素：

6.本公开的目的在于提供一种骨生长面积的获取方法及促进骨生长的多孔结构设计方法、存储介质和电子设备，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：
7.根据本公开的具体实施方式，第一方面，本公开提供骨生长面积的获得方法，应用于椎间融合器，所述椎间融合器包括支撑体和多孔体，所述支撑体构造成支撑相邻两个目标椎体的上终板骨和下终板骨，所述多孔体包括多个多孔的单体，每个单体包括构造成预设多孔结构的多个连接杆，所述多个单体在空间中多次重复且相互连接，构造成均匀多孔或梯度多孔结构，所述多孔体套接于所述支撑体的蜂腰部，且所述多孔体能够在所述支撑体的支撑方向上弹性形变，包括：
8.获取目标患者的相邻两个目标椎体的多个二维断层图像；
9.根据所述多个二维断层图像和预设关键信息生成第一目标有限元模型，其中，所述第一目标有限元模型至少包括：支撑体的第一部件、多孔体的第二部件、所述相邻两个目标椎体的第三部件和固定两个目标锥体的第四部件，所述第一部件与所述第二部件之间，以及所述第一部件与所述第三部件之间基于预设关键信息相互施加影响，预设关键信息至少包括多种活动姿态的预设载荷信息；
10.当对所述第二部件施加预设第一等效弹性模量组中的任一第一等效弹性模量值
时，使所述第一目标有限元模型分别处于各种活动姿态的预设载荷信息影响下，通过所述第三部件获得对应活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值；
11.基于任一第一等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第一等效弹性模量值的有效骨生长面积值。
12.可选的，所述通过所述第三部件获得对应活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值的同时，还包括：
13.通过所述第三部件中获得对应活动姿态的上终板骨应变值和下终板骨应变值；
14.相应地，所述基于任一第一等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第一等效弹性模量值的有效骨生长面积值，包括：
15.判断任一第一等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨应变值和下终板骨应变值是否均在预设有效应变范围内；
16.若是，则确定所述第一等效弹性模量值为有效的第二等效弹性模量值，并基于所述第二等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第二等效弹性模量值的有效骨生长面积值。
17.可选的，所述基于所述第二等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第二等效弹性模量值的有效骨生长面积值，包括：
18.根据所述第二等效弹性模量值影响下获得的每种活动姿态的上终板骨生长面积值与对应活动姿态的下终板骨生长面积值的和，获得对应活动姿态的第一生长面积值；
19.计算所述第二等效弹性模量值影响下获得的每种活动姿态的第一生长面积值与对应活动姿态的预设权重值的积，获得对应活动姿态的第二生长面积值，其中，预设权重值大于零且小于1；
20.对所述第二等效弹性模量值影响下获得的各种活动姿态的第二生长面积值进行累加，获得对应第二等效弹性模量值的有效骨生长面积值。
21.可选的，所述预设第一等效弹性模量组中的任一第一等效弹性模量值均在1mpa～110gpa范围内。
22.可选的，所述预设第一等效弹性模量组中数值相邻的两个第一等效弹性模量值的差等于1gpa。
23.可选的，所述多种活动姿态包括：前屈姿态、后伸姿态、左侧弯姿态、右侧弯姿态、左旋转姿态和/或右旋转姿态。
24.可选的，各个活动姿态的预设载荷信息，包括：固定下椎体的下表面的信息、对上椎体的上表面施加竖直向下的作用力与三维坐标中各坐标轴的正方向和负方向上脊柱所受的力矩，其中，所述作用力用于表征所述目标患者的上半身的重力。
25.根据本公开的具体实施方式，第二方面，本公开提供促进骨生长的多孔结构的设计方法，包括：
26.基于第一方面所述方法获得目标患者的第一目标有限元模型和预设第二等效弹性模量组中的每个第三等效弹性模量值的有效骨生长面积值，其中，任一第三等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨应变值和下终板骨应变值均在预设有效
应变范围内；
27.基于每个第三等效弹性模量值与有效骨生长面积值的对应关系生成第一关系模型；
28.基于所述第一关系模型确定满足预设第一筛选条件的第四等效弹性模量值；
29.基于所述第四等效弹性模量值从预设关系模型中获得满足预设第二筛选条件的所述连接杆的第一直径值，其中，预设关系模型包括所述单体的预设多孔结构中连接杆的直径值与所述多孔体的第一等效弹性模量值的对应关系，预设多孔结构的孔隙率为30％-90％，孔径为100μmm-2000μmm；
30.基于所述第四等效弹性模量值和所述第一直径值调整所述第一目标有限元模型，生成第二目标有限元模型；
31.在任一活动姿态的预设载荷信息影响下，对所述第二目标有限元模型进行应力分析，获得对应活动姿态的第一应力值；
32.当各个活动姿态的第一应力值均小于或等于所述第一目标有限元模型的预设材料属性信息中的预设材料强度阈值时，确定所述第二目标有限元模型适用于生产所述目标患者的椎间融合器。
33.可选的，所述方法还包括：
34.当任一活动姿态的第一应力值大于所述第一目标有限元模型的预设材料属性信息中的预设材料强度阈值时，触发所述基于所述第一关系模型确定满足预设第一筛选条件的第四等效弹性模量值的操作执行。
35.可选的，预设多孔结构包括但不限于正弦曲线结构、正交结构、体心立方结构、金刚石结构或菱形十二面体结构。
36.根据本公开的具体实施方式，第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上任一项所述方法。
37.根据本公开的具体实施方式，第四方面，本公开提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述方法。
38.本公开实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
39.本公开提供了骨生长面积的获取方法及促进骨生长的多孔结构设计方法、存储介质和电子设备，本公开提供了骨生长面积的获取方法，通过目标患者的相邻两个目标椎体的多个二维断层图像生成第一目标有限元模型。对第一目标有限元模型中第二部件施加一第一等效弹性模量值，并获取多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值。再通过多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得该第一等效弹性模量值的有效骨生长面积值。从而使医生为目标患者安装椎间融合器前，便可获知具有该第一等效弹性模量值的椎间融合器的使用效果。减少了重复安装的次数，避免了对目标患者的二次伤害。
40.本公开还提供了促进骨生长的多孔结构设计方法，基于第一等效弹性模量与骨生长面积关系，获得最有利于骨生长的第二等效弹性模量。通过调整第二部件中的参数，使多孔体的等效弹性模量与最有利于骨生长的第二等效弹性模量相匹配，最终得到一种有利于促进骨生长的椎间融合器设计，从而提高椎间融合器在人体内的服役效果与服役寿命。
附图说明
41.图1示出了椎间融合器的装配示意图；
42.图2示出了融合器示意图；
43.图3示出了根据本公开实施例的骨生长面积的获取方法的流程图；
44.图4示出了根据本公开实施例的一种促进骨生长的多孔结构设计方法的流程图；
45.图5示出了第一关系模型的示意图；
46.图6示出了预设关系模型的示意图；
47.图7示出了根据本公开实施例提供的一种电子设备连接结构示意图；
48.附图标记说明
49.1-脊椎，2-椎间融合器，3-钉板或钉棒系统；
50.11-上椎体，12-下椎体，13-下终板骨，14-上终板骨；
51.21-支撑体，22-多孔体；
52.211-头部，212-蜂腰部，213-尾部；
53.e
best-第四等效弹性模量值，d
design-第一直径值。
具体实施方式
54.为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
55.在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
56.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
57.应当理解，尽管在本公开实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些描述不应限于这些术语。这些术语仅用来将描述区分开。例如，在不脱离本公开实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
58.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
59.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
60.特别需要说明的是，在说明书中存在的符号和/或数字，如果在附图说明中未被标
记的，均不是附图标记。
61.下面结合附图详细说明本公开的可选实施例。
62.实施例1
63.对本公开提供的实施例，即一种骨生长面积的获得方法的实施例。
64.如图1所示，椎间融合术是治疗脊柱退行性病变的经典手术方案，使用椎间融合器2替代腰椎中病变的椎间盘组织，配合钉板或钉棒系统3固定相邻两个椎体，恢复椎间隙高度与脊柱生理曲度。
65.本公开实施例所述骨生长面积的获取方法应用于椎间融合器2。如图1所示，椎间融合术将椎间融合器2植入脊椎1中相邻的上椎体11和下椎体12之间，通过椎间融合器2对上椎体11的下终板骨13和下椎体12的上终板骨14进行刺激，使上终板骨14和下终板骨13生长并延伸至椎间融合器2中，当达到有效的骨生长面积时，实现生物固定，达到椎间融合长期稳定的效果。
66.如图2所示，所述椎间融合器2包括支撑体21和多孔体22。
67.所述支撑体21包括依次连接的头部211、蜂腰部212和尾部213，比如，所述支撑体21构造成哑铃型状。所述蜂腰部212的横截面形态包括但不限于矩形、圆形、三角形，横截面尺寸不低于1mm
×
1mm。所述支撑体21还构造成支撑相邻两个目标椎体(比如上椎体11和下椎体12)的上终板骨14和下终板骨13。
68.所述多孔体22包括多个多孔的单体，每个单体包括构造成预设多孔结构的多个连接杆，所述多个单体在空间中多次重复且相互连接，构造成均匀多孔或梯度多孔结构。所述多孔体22套接于所述支撑体21的蜂腰部212，且所述多孔体22能够在所述支撑体21的支撑方向上弹性形变。所述支撑方向是指所述支撑体21对下终板骨13和上终板骨14的支撑力的方向。所述多孔体22包括多个多孔的单体。每个单体包括构造成预设多孔结构的多个连接杆。预设多孔结构包括但不限于正弦曲线结构、正交结构、体心立方结构、金刚石结构或菱形十二面体结构。预设多孔结构的孔隙率为30％-90％，孔径为100μmm-2000μmm。所述多个单体在空间中多次重复且相互连接，构造成均匀多孔或梯度多孔结构。
69.下面结合图3对本公开实施例进行详细说明。
70.步骤s301，获取目标患者的相邻两个目标椎体的多个二维断层图像。
71.通过计算机断层扫描(英文全称computed tomography，简称ct扫描)技术获得目标患者的相邻两个目标椎体(如图1所示的上椎体11和下椎体12)的二维断层图像是当前最常用的手段。ct扫描包括螺旋扫描和断层扫描。所述断层扫描使目标患者平躺在ct机床架上，通过ct机机架上设置的球管及其配套的球管接收器阵列围绕目标患者的相邻两个目标椎体进行360度旋转并扫描。所述螺旋扫描使患者平躺在ct机床架上，床架进行平移，且球管及其配套的球管接收器阵列围绕目标患者的相邻两个目标椎体进行360度的旋转并扫描。ct4机能够基于预设扫描参数对相邻两个目标椎体进行分层扫描，每层生成一个二维断层图像，最终获得多个二维断层图像。
72.步骤s302，根据所述多个二维断层图像和预设关键信息生成第一目标有限元模型。
73.断层数据处理软件能够基于预设扫描参数对所述多个二维断层图像进行数据处理，生成相邻两个目标椎体的三维模型。
74.基于相邻两个目标椎体的三维模型能够获得相邻两个目标椎体的间隙形态信息、下终板骨13和上终板骨14的弧形结构信息。基于所述间隙形态信息和所述弧形结构信息通过三维机械设计软件能够生成椎间融合器2的支撑体21的三维模型，并能够生成与支撑体21的三维模型相匹配的多孔体22的三维模型，以及钉板或钉棒系统3的三维模型。支撑体21的三维模型与多孔体22的三维模型装配在一起形成椎间融合器2的三维模型，如图1所示的椎间融合器2的装配示意图，如图2所示的椎间融合器2的装配示意图。
75.有限元模型，是运用有限元分析方法时候建立的模型，是一组仅在节点处连接、仅靠节点传力、仅在节点处受约束的部件组合体。所谓有限元法，其基本思想是把连续的几何机构离散成有限个部件，并在每一个部件中设定有限个节点，从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组部件的集合体，同时选定场函数的节点值作为预设关键信息并在每一部件中假设一个近似插值函数以表示部件中场函数的分布规律，再建立用于求解节点未知量的有限元方程组，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。
76.本公开实施例利用有限元分析软件对装配在一起的相邻两个目标椎体的三维模型、椎间融合器2的三维模型及钉板或钉棒系统3的三维模型进行处理，生成初级有限元模型。初级有限元模型是尚未赋予预设关键信息的第一目标有限元模型。
77.所述第一目标有限元模型包括：支撑体21的第一部件、多孔体22的第二部件、所述相邻两个目标椎体的第三部件和固定两个目标锥体的钉板或钉棒系统3的第四部件。第一部件、第二部件、第三部件以及第四部件，分别来源于支撑体21的三维模型、多孔体22的三维模型、相邻两个目标椎体的三维模型以及钉板或钉棒系统3的三维模型。
78.预设关键信息包括：预设材料属性信息、预设网格划分信息、预设接触信息和多种活动姿态的预设载荷信息。
79.第一目标有限元模型中的预设网格划分信息确定为一阶四面体单元。相邻两个目标椎体根据骨骼形态分为皮质骨和松质骨，第三部件中相应骨骼形态的预设材料属性信息被赋予皮质骨属性信息或松质骨属性信息。第三部件中相邻两个目标椎体的小关节之间的预设接触信息被赋予无摩擦接触信息，以模拟软骨润滑的效果。第四部件中钉板或钉棒系统3与第三部件中相邻两个目标椎体之间的预设接触信息赋予绑定接触信息，以模拟固定效果。第一部件中支撑体21与第三部件中下终板骨13和上终板骨14之间的预设接触信息分别赋予摩擦接触信息。第二部件中的预设材料属性信息赋予梯度等效弹性模量。此外第一目标有限元模型的预设材料属性信息包括预设材料强度阈值。通过上述赋予的信息使所述第一部件与所述第二部件之间，以及所述第一部件与所述第三部件之间，基于预设关键信息相互施加影响。
80.为了能够有效模拟椎间融合器2在实际生活中的应用情况，将相邻两个目标椎体的活动归类成多种活动姿态。例如，所述多种活动姿态包括：前屈姿态、后伸姿态、左侧弯姿态、右侧弯姿态、左旋转姿态和/或右旋转姿态。本公开实施例不限于此。基于此，本公开实施例按照人体生理结构与力学传递方式施加载荷。各个活动姿态的预设载荷信息，包括：固定下椎体12的下表面的信息、对上椎体11的上表面施加竖直向下的作用力与三维坐标中各坐标轴的正方向和负方向上脊柱所受的力矩，其中，所述作用力用于表征所述目标患者的上半身的重力。例如，将下椎体12的下表面完全固定，对上椎体11的上表面施加竖直向下，
以400n的压力模拟目标患者上半身重力，也就是对上椎体11的上表面施加竖直向下的400n的作用力与三维坐标中各坐标轴的正方向和负方向(包括x轴、y轴和z轴)上脊柱所受的力矩为10n
·
m。
81.基于预设关键信息对初级有限元模型进行赋值后，便生成第一目标有限元模型。第一目标有限元模型不仅使第一部件、第二部件、第三部件和第四部件之间形成相互关联的关系，而且基于预设载荷信息对第一目标有限元模型施加了外部影响。从而使第一目标有限元模型更接近于目标患者的生活需要。
82.步骤s303，当对所述第二部件施加预设第一等效弹性模量组中的任一第一等效弹性模量值时，使所述第一目标有限元模型分别处于各种活动姿态的预设载荷信息影响下，通过所述第三部件获得对应活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值。
83.本公开实施例为第一目标有限元模型准备了预设第一等效弹性模量组，以测试椎间融合器2对骨生长的影响。在预设第一等效弹性模量组中包括多个不同的第一等效弹性模量值。为了使第一等效弹性模量值接近人体生理结构需要与力学传递方式的需要，可选的，所述预设第一等效弹性模量组中的任一第一等效弹性模量值均在1mpa～110gpa范围内。为了减少测试次数，本公开实施例选择了具有代表性的第一等效弹性模量值。所述预设第一等效弹性模量组中数值相邻的两个第一等效弹性模量值的差等于1gpa。例如，预设第一等效弹性模量组的多个第一等效弹性模量值分别为：1gpa、2gpa、3gpa、4gpa、5gpa、6gpa、
……
、100gpa。
84.每次测试依次选择预设第一等效弹性模量组中的一个第一等效弹性模量值，为第二部件中多孔体22的预设材料属性信息赋予该第一等效弹性模量值。然后，使第一目标有限元模型处于任一种活动姿态的预设载荷信息影响下，以模拟该第一等效弹性模量值和该活动姿态对椎间融合器2和相邻两个目标椎体的影响。从而通过所述第三部件获得对应活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值。上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值均由第三部件输出的。例如，将第二部件中多孔体22的预设材料属性信息赋予第一等效弹性模量值1gpa，如果多种活动姿态包括：前屈姿态、后伸姿态、左侧弯姿态、右侧弯姿态、左旋转姿态和右旋转姿态；当第一目标有限元模型分别处于前屈姿态的预设载荷信息影响下时，所述第三部件输出前屈姿态的第一上终板骨生长面积值和第一下终板骨生长面积值；当第一目标有限元模型分别处于后伸姿态的预设载荷信息影响下时，所述第三部件输出后伸姿态的第二上终板骨生长面积值和第二下终板骨生长面积值；当第一目标有限元模型分别处于左侧弯姿态的预设载荷信息影响下时，所述第三部件输出左侧弯姿态的第三上终板骨生长面积值和第三下终板骨生长面积值；当第一目标有限元模型分别处于右侧弯姿态的预设载荷信息影响下时，所述第三部件输出右侧弯姿态的第四上终板骨生长面积值和第四下终板骨生长面积值；当第一目标有限元模型分别处于左旋转姿态的预设载荷信息影响下时，所述第三部件输出左旋转姿态的第五上终板骨生长面积值和第五下终板骨生长面积值；当第一目标有限元模型分别处于右旋转姿态的预设载荷信息影响下时，所述第三部件输出右旋转姿态的第六上终板骨生长面积值和第六下终板骨生长面积值。
85.步骤s304，基于任一第一等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第一等效弹性模量值的有效骨生长面积值。
86.可以理解为，利用同一第一等效弹性模量值影响下获得的所有活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值生成对应该第一等效弹性模量值的有效骨生长面积值。例如，继续上述例子，如果第一等效弹性模量值为1gpa，则利用第一上终板骨生长面积值和第一下终板骨生长面积值、第二上终板骨生长面积值和第二下终板骨生长面积值、第三上终板骨生长面积值和第三下终板骨生长面积值、第四上终板骨生长面积值和第四下终板骨生长面积值、第五上终板骨生长面积值和第五下终板骨生长面积值，以及第六上终板骨生长面积值和第六下终板骨生长面积值生成对应1gpa的有效骨生长面积值。
87.在一些具体实施例中，所述通过所述第三部件获得对应活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值的同时，还包括以下步骤：
88.步骤s303a，通过所述第三部件中获得对应活动姿态的上终板骨应变值和下终板骨应变值。
89.同样，上终板骨应变值和下终板骨应变值均由第三部件输出的。可以理解为，对于同一活动姿态，所述第三部件既能输出上终板骨生长面积值，也能输出上终板骨应变值；既能输出下终板骨生长面积值，也能输出下终板骨应变值。
90.相应地，所述基于任一第一等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第一等效弹性模量值的有效骨生长面积值，包括以下步骤：
91.步骤s304-1，判断任一第一等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨应变值和下终板骨应变值是否均在预设有效应变范围内。
92.预设有效应变范围是指能够促使上终板骨和下终板骨有效生长的应变范围。例如，预设有效应变范围为1000με～3000με。
93.本公开具体实施例利用预设有效应变范围筛选第一等效弹性模量值。对每个第一等效弹性模量值影响下获得的所有上终板骨应变值和下终板骨应变值同时进行筛选。
94.步骤s304-2，若是，则确定所述第一等效弹性模量值为有效的第二等效弹性模量值，并基于所述第二等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第二等效弹性模量值的有效骨生长面积值。
95.如果一个第一等效弹性模量值影响下获得的所有上终板骨应变值和下终板骨应变值均在预设有效应变范围内时，则确定该第一等效弹性模量值为有效的第二等效弹性模量值，且能够利用该第二等效弹性模量值影响下获得的所有上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第二等效弹性模量值的有效骨生长面积值。
96.在一些具体实施例中，所述基于所述第二等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得对应第二等效弹性模量值的有效骨生长面积值，包括以下步骤：
97.步骤s304-2-1，根据所述第二等效弹性模量值影响下获得的每种活动姿态的上终板骨生长面积值与对应活动姿态的下终板骨生长面积值的和，获得对应活动姿态的第一生长面积值。
98.步骤s304-2-2，计算所述第二等效弹性模量值影响下获得的每种活动姿态的第一生长面积值与对应活动姿态的预设权重值的积，获得对应活动姿态的第二生长面积值。
99.其中，预设权重值大于零且小于1。
100.步骤s304-2-3，对所述第二等效弹性模量值影响下获得的各种活动姿态的第二生长面积值进行累加，获得对应等效弹性模量的有效骨生长面积值。
101.上述各具体步骤能够通过以下公式表示：
[0102][0103]
其中，s，表示为有效骨生长面积值；
[0104]
i，表示为一种活动姿态；
[0105]si上
，表示为相邻两个目标椎体在一种活动姿态下的上终板骨生长面积；
[0106]si下
，表示为相邻两个目标椎体在一种活动姿态下的下终板骨生长面积；
[0107]
wi，表示为一种活动姿态的预设权重值。
[0108]
可选的，wi＝1/6。也就是每个活动姿态的预设权重值均为1/6。当然，也可以根据日常活动姿态的使用频率分配每个预设权重值。将日常中使用频率高的活动姿态的预设权重值分配的高些，将日常中使用频率低的活动姿态的预设权重值分配的低些。例如，前屈姿态、左侧弯姿态和右侧弯姿态使用频率较高，分别分配为1.5/6；左旋转姿态和右旋转姿态使用频率中等，分别分配为1/6；后伸姿态使用频率较低，分别分配为0.5/6。步骤s304-3，若否，则确定所述第一等效弹性模量值为无效弹性模量值。
[0109]
如果一个第一等效弹性模量值影响下获得的所有上终板骨应变值和下终板骨应变值中至少存在一个值不在预设有效应变范围内时，则确定所述第一等效弹性模量值为无效弹性模量值。无效弹性模量值是不能使上终板骨14和下终板骨13产生有效影像的弹性模量值。因此，对于第一目标有限元模型可以舍弃无效弹性模量值。
[0110]
本公开实施例，通过目标患者的相邻两个目标椎体的多个二维断层图像生成第一目标有限元模型。对第一目标有限元模型施加一第一等效弹性模量值，并获得多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值。再通过多种活动姿态的上终板骨生长面积值和下终板骨生长面积值获得该第一等效弹性模量值的有效骨生长面积值。从而使医生为目标患者安装椎间融合器2前，便可获知具有该第一等效弹性模量值的椎间融合器2的使用效果。减少了重复安装的次数，避免了对目标患者的二次伤害。
[0111]
实施例2
[0112]
对本公开提供的实施例，即促一种促进骨生长的多孔结构设计方法的实施例。
[0113]
如图4所示，一种促进骨生长的多孔结构设计方法，包括以下步骤：
[0114]
步骤s401，基于实施例1中所述方法获得目标患者的第一目标有限元模型和预设第二等效弹性模量组中的每个第三等效弹性模量值的有效骨生长面积值。
[0115]
所述第一目标有限元模型至少包括：支撑体的第一部件、多孔体的第二部件和所述相邻两个目标椎体的第三部件，所述第一部件与所述第二部件之间，以及所述第一部件与所述第三部件之间基于预设关键信息相互施加影响。
[0116]
第一目标有限元模型还包括预设关键信息。预设关键信息至少包括多种活动姿态的预设载荷信息。
[0117]
任一第三等效弹性模量值影响下获得的所述多种活动姿态的上终板骨应变值和下终板骨应变值均在预设有效应变范围内。预设有效应变范围是指能够促使上终板骨和下终板骨有效生长的应变范围。例如，预设有效应变范围为1000με～3000με。
[0118]
步骤s402，基于每个第三等效弹性模量值与有效骨生长面积值的对应关系生成第一关系模型。
[0119]
步骤s403，基于所述第一关系模型确定满足预设第一筛选条件的第四等效弹性模量值e
best
。
[0120]
如图5所示，第一关系模型中第二等效弹性模量值与有效骨生长面积值的对应关系表现为一条抛物线。抛物线的顶点对应着有效骨生长面积值的最大值。当有效骨生长面积值的最大值作为预设第一筛选条件时，通过该有效骨生长面积值的最大值能够获得刺激终板骨效果最好的第四等效弹性模量值e
best
。从而为设计、制作和选择效果较佳的椎间融合器2提供了依据。当然，本具体实施例的第一关系模型不限于抛物线。
[0121]
步骤s404，基于所述第四等效弹性模量值e
best
从预设关系模型中获得满足预设第二筛选条件的所述连接杆的第一直径值d
design
。
[0122]
其中，如图6所示，预设关系模型包括所述单体的预设多孔结构中连接杆的直径值与所述多孔体的第一等效弹性模量值的对应关系。预设多孔结构的孔隙率为30％-90％，孔径为100μmm-2000μmm。预设多孔结构包括但不限于正弦曲线结构、正交结构、体心立方结构、金刚石结构或菱形十二面体结构
[0123]
第四等效弹性模量值e
best
也就是刺激终板骨效果最好的第二等效弹性模量值。通过第四等效弹性模量值e
best
从预设关系模型中获得所述连接杆的第一直径值d
design
，第一直径值d
design
也就是连接杆最佳的直径值。从而为设计、制作和选择效果较佳的椎间融合器2提供了依据。
[0124]
步骤s405，基于所述第四等效弹性模量值和所述第一直径值调整所述第一目标有限元模型的第二部件，生成第二目标有限元模型。
[0125]
步骤s406，在任一活动姿态的预设载荷信息影响下，对所述第二目标有限元模型进行应力分析，获得对应活动姿态的第一应力值。
[0126]
也就是在前屈姿态、后伸姿态、左侧弯姿态、右侧弯姿态、左旋转姿态和/或右旋转姿态下，对调整后的第二目标有限元模型进行应力分析。
[0127]
步骤s407，当各个活动姿态的第一应力值均小于或等于所述第一目标有限元模型的预设材料属性信息中的预设材料强度阈值时，确定所述第二目标有限元模型适用于生产所述目标患者的椎间融合器。
[0128]
预设材料强度阈值属于预设关键信息中所述第一目标有限元模型的预设材料属性信息。
[0129]
当各个活动姿态的第一应力值均小于或等于所述第一目标有限元模型的预设材料属性信息中的预设材料强度阈值时，第二目标有限元模型能够进入生产环节，生产相应的椎间融合器。
[0130]
步骤s408，当任一活动姿态的第一应力值大于所述第一目标有限元模型的预设材料属性信息中的预设材料强度阈值时，触发所述基于所述第一关系模型确定满足预设第一筛选条件的第四等效弹性模量值的操作执行。
[0131]
当任一活动姿态的第一应力值大于所述第一目标有限元模型的预设材料属性信息中的预设材料强度阈值时，则回到步骤s403，再次确定下一个第一等效弹性模量值，如此循环往复，直至在步骤s407确定调整后第二目标有限元模型适用于生产所述目标患者的椎
间融合器。生产出的椎间融合器采用医用金属材料和/或医用高分子材料，通过增材制造技术生产。
[0132]
本公开实施例基于第一等效弹性模量与骨生长面积关系，获得最有利于骨生长的第二等效弹性模量。通过调整第二部件中的参数，使多孔体的等效弹性模量与最有利于骨生长的第二等效弹性模量相匹配，最终得到一种有利于促进骨生长的椎间融合器设计，从而提高椎间融合器在人体内的服役效果与服役寿命。
[0133]
实施例3
[0134]
如图7所示，本实施例提供一种电子设备，所述电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上实施例所述的方法步骤。
[0135]
实施例4
[0136]
本公开实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行如上实施例所述的方法步骤。
[0137]
实施例5
[0138]
下面参考图7，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备的结构示意图。本公开实施例中的终端设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。图7示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0139]
如图7所示，电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)701，其可以根据存储在只读存储器(rom)702中的程序或者从存储装置708加载到随机访问存储器(ram)703中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram 703中，还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理装置701、rom 702以及ram 703通过总线704彼此相连。输入/输出(i/o)接口705也连接至总线704。
[0140]
通常，以下装置可以连接至i/o接口705：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置706；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置705；包括例如磁带、硬盘等的存储装置708；以及通信装置709。通信装置709可以允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图7示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
[0141]
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置709从网络上被下载和安装，或者从存储装置708被安装，或者从rom 702被安装。在该计算机程序被处理装置701执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
[0142]
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不
限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
[0143]
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
[0144]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0145]
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0146]
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。