CT công nghiệp ZEISS trong y tế – Giải pháp tính toán độ rỗng implant xốp

Hiện nay, các bệnh chỉnh hình như khuyết xương, gãy xương vụn… là trọng tâm cũng như thách thức lớn trong nghiên cứu và điều trị chỉnh hình. Việc sử dụng implant bên ngoài để thay thế xương chủ thể là một giải pháp hiệu quả đối với các trường hợp khuyết xương diện rộng. Trước đây, các implant đặc có mô đun đàn hồi quá cao thường gây ra hiện tượng “che chắn ứng suất”, tức là ứng suất không thể truyền đầy đủ từ implant sang xương, khiến các tế bào xương xung quanh implant không nhận đủ kích thích cơ học và dẫn đến thoái hóa.

Để khắc phục vấn đề này, cấu trúc xốp đã được đưa vào implant. Bằng cách điều chỉnh các thông số như độ mở lỗ (porosity), mô đun đàn hồi của khung đỡ được giảm xuống mức tương đương với xương người, từ đó đạt được sự tương thích tốt hơn giữa implant và xương tự nhiên.

Tiêu chuẩn GB/T 36984-2018 đã định nghĩa phương pháp tính toán độ mở lỗ của các chi tiết implant phẫu thuật bằng kim loại xốp thông qua kiểm tra CT công nghiệp.

Bài viết này giới thiệu phương pháp kết hợp CT công nghiệp với chức năng vùng thể tích (Volume Region) của CT công nghiệp ZEISS (ZEISS Metrology) để tính toán độ mở lỗ, qua đó nâng cao độ chính xác của phép đo.

Bước 1: Quét implant

Tận dụng ưu thế của CT công nghiệp, implant được quét để thu nhận dữ liệu thể tích chất lượng cao. Dữ liệu sau đó được nhập vào phần mềm CT công nghiệp của ZEISS Metrology

Bước 2: Xác định vùng thể tích của chi tiết

Dựa trên ngưỡng giá trị xám, tạo vùng thể tích bao phủ toàn bộ chi tiết

Bước 3: Phóng to/thu nhỏ vùng thể tích

Theo vùng vật liệu, sử dụng chức năng phóng to/thu nhỏ vùng thể tích để xác định vùng biên ngoài. Sử dụng chế độ “đóng” (closing) để điều chỉnh số lớp, đảm bảo không tồn tại các lỗ kín bên trong.

Bước 4: Đảo ngược vùng thể tích của chi tiết

Sử dụng chức năng hợp nhất vùng thể tích để tạo ra vùng thể tích đảo ngược của chi tiết.

Bước 5: Giao các vùng thể tích

Trong chức năng hợp nhất vùng thể tích, sử dụng phép giao (intersection) để lấy phần giao giữa vùng biên ngoài và vùng vật liệu đảo ngược, tức là vùng khuyết tật (lỗ rỗng).

Bước 6: Tính toán độ rỗng từ vùng thể tích

Từ vùng thể tích, tạo các phần tử khuyết tật thể tích, đồng thời lựa chọn đúng vùng khuyết tật và vùng biên ngoài. Cuối cùng, độ mở lỗ (porosity) được tính toán và hiển thị.