CN113284569A - 一种骨科内植物优化的方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种骨科内植物优化的方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：获取人体股骨三维模型；根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的最优解，并验证所述最优解；根据所述最优解对所述各个目标节段的多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的多孔结构。本发明通过对内植物进行优化后得到的具有材料性能梯度的多孔结构，能够在保证强度的同时尽可能的削弱股骨应力遮蔽效应，提高了内植物植入的成功率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种骨科内植物优化的方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着我国社会逐渐向老龄化方向发展，老年股骨颈骨折疾病的发病率逐年上升。根据相关临床报告指出，将人工髋关节置换术应用于老年股骨颈骨折疾病的临床治疗中，可获得满意的临床疗效，同时有利于减少不良事件发生，保障治疗的安全性。
目前，在人工髋关节领域应用中重要的是内植物材料的生物力学相容性，生物力学相容性对材料植入人体后的有效性和可靠性具有重要影响，优良的生物力学相容性能够保证内植物与人骨的友好融合，避免排斥反应的产生，其中，弹性模量是判断生物医用金属材料尤其是骨骼替代材料的生物相容性最重要的物理性质之一。在现有技术中，应用较为广泛且成熟的内植物材料为钛合金材料，虽然钛合金的弹性模量要比钴铬合金和不锈钢的弹性模量低得多，但钛合金的弹性模量还是人骨的大约十倍左右，金属弹性模量过高会造成内植物和人骨的界面处松动，影响植入器件的功能，或者产生造成应力遮蔽效应，引起骨组织的功能退化或吸收，容易造成术后骨质疏松等二次伤害；而内植物的弹性模量过低，则在应力作用下易造成大的变形，起不到固定和支撑作用。
发明内容
本发明提供一种骨科内植物优化的方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决由于内植物弹性模量高于人骨产生的应力遮蔽易造成术后骨质疏松等二次伤害的技术问题，以实现削弱应力遮蔽效应、提高内植物植入成功率的目的。
第一方面，本发明提供一种骨科内植物优化的方法，包括：
获取人体股骨三维模型；
根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；
将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；
对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的等效弹性模量的最优解，并验证所述最优解；
根据所述最优解对所述各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。
第二方面，本发明提供一种骨科内植物优化的装置，包括：
获取模块，用于获取人体股骨三维模型；
建立模块，用于根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；
嵌入模块，用于将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；
处理模块，用于对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的等效弹性模量的最优解，并验证所述最优解；
优化模块，用于根据所述最优解对所述各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，其中，
所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上任一所述的方法。
第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上任一所述的方法。
本发明提供的一种骨科内植物优化的方法、装置、电子设备及存储介质，该方法通过获取人体股骨三维模型，然后根据人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型，将人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型，并对其进行参数设置和优化处理，获取各个目标节段的等效弹性模量的最优解，根据获取的最优解对各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化处理，得到符合要求的多孔结构。本发明通过对股骨内植物三维模型的各个目标节段的多孔结构进行优化处理的方式，在保证内植物强度的同时削弱了股骨应力遮蔽效应，从而提高了内植物植入的成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的骨科内植物优化方法的总流程示意图；
图2为本发明提供的骨科内植物分段的结构示意图；
图3为本发明提供的骨科内植物优化方法的流程示意图；
图4为本发明提供的用于骨科内植物优化方法中的人体股骨三维模型的结构示意图；
图5为本发明提供的骨科内植物优化的装置的结构示意图；
图6为本发明提供的电子设备的结构示意图。
附图标记说明：
1-股骨皮质骨； 2-股骨松质骨(骨水泥)；
3-钛合金内植物。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的骨科内植物优化方法的总流程示意图。如图1所示，本发明提供的骨科内植物优化方法，包括：
步骤101：获取人体股骨三维模型；
步骤102：根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；
步骤103：将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；
步骤104：对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的等效弹性模量的最优解，并验证所述最优解；
步骤105：根据所述最优解对所述各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。
具体地，内植物是指用于植入人体股骨内的器件，内植物材料可以是不锈钢、钴铬合金、钛或钛合金等，在本实施例中，优选的内植物为TC4号钛合金(Ti-6Al-4V)。其中，各个目标节段是指模型需要处理的各个部分。
在本实施中，先获取人体股骨三维模型，在SolidWorks软件中，根据人体股骨三维模型建立内植物三维模型，将两者进行嵌入结合，获得完整的股骨内植物三维模型，将该模型导出为X_T文件；然后将完整的股骨内植物三维模型导入有限元分析软件WorkBench中，对股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取股骨内植物三维模型的各个目标节段的最优解，并验证各个目标节段的等效弹性模量的最优解；最后根据所述最优解对各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。
本发明实施例中，通过获取人体股骨三维模型，建立对应的内植物三维模型，将内植物三维模型嵌入到人体股骨三维模型中获取完整的股骨内植物三维模型，对股骨内植物三维模型进行参数设计和优化处理，获取各个目标节段的最优解，并根据最优解对各个目标节段的多孔结构进行尺寸优化，获得符合要求的多孔结构。本发明通过对股骨内植物三维模型和多孔结构进行优化处理，能够在保证内植物强度的同时削弱股骨应力遮蔽效应，提高内植物植入的成功率。
在本发明的另一个实施例中，将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型之前，包括：
对所述内植物三维模型进行分段处理；
其中，将所述内植物切分为8个节段。
具体地，内植物三维模型是根据符合实际人体的股骨三维模型通过三维软件设计得到的模型，更具有真实性。
在本实施例中，如图2所示，优选的内植物为钛合金内植物，采用分段设计的方式，将钛合金内植物模型切分为A-H八段，并将切分后的内植物模型植入人体股骨三维模型的空腔中，将股骨远端切除，使其形成平滑的底面用来设置约束。
本发明实施例中，通过将内植物三维模型进行分段处理，实现了对各个节段内植物的单独处理，本发明能够在降低应力遮蔽效应的同时以具有梯度的特性保证内植物在低敏感度的地方仍然具有较高的强度，避免由于弹性模量整体规定设置引起强度不足的情况发生。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，所述对所述股骨内植物三维模型进行参数设置，包括：
对所述股骨内植物三维模型进行材料设置、网格划分、接触设置、约束设置、载荷加载和求解设置，获取所述股骨内植物三维模型的初始应力分布。
具体地，内植物的材料选用钛合金；参数设置在有限元分析软件WorkBench中进行操作的，也可以在别的分析软件中进行操作，在此不作具体限定。
在本实施例中，对股骨内植物三维模型各部分的材料属性进行设置，如股骨外层皮质骨，其弹性模量设置为13.7GPa，泊松比为0.33；骨水泥弹性模量设置为2.2GPa，泊松比为0.3；钛合金内植物的材料为Ti-6Al-4V，弹性模量设置为114GPa，泊松比为0.36。
在本实施例中，对股骨内植物三维模型的网格划分进行设置，本实施例中优选的全局尺寸为2mm，其中，钛合金内植物采用MultiZone及Hex Dominant的方法划分网格，在狭小部分使用面尺寸控制网格质量；骨水泥采用Hex Dominant及Tetrahedrons方法划分网格，使用面尺寸及边尺寸调整狭小区域的网格质量；股骨皮质骨则采用Hex Dominant方法划分网格，其他使用全局设置。
在本实施例中，对股骨内植物三维模型中的各部分之间的接触进行设置，其中，钛合金内植物三维模型需设置为一个整体的零件，各个目标节段之间都相互影响；钛合金内植物与骨水泥、钛合金内植物与股骨皮质骨、骨水泥与股骨皮质骨之间均设置为绑定接触。其中，对股骨内植物三维模型远端的约束条件进行设置，将远端切除的平面设置为固定约束。
在本实施例中，对股骨内植物三维模型的载荷加载进行设置，考虑亚洲男性的一般体重为70KG，在其单腿站立的情况下，对股骨的下压力设置为1400N，此压力作用在钛合金内植物顶端代替股骨蘑菇头的部位，方向沿股骨向下。
在本实施例中，对股骨内植物三维模型的应力求解进行设置，设置求解形式为Von-Mises等效应力，其中，特别需要对股骨外表面7个Gruen区的等效应力进行求解，得到钛合金内植物未优化前的初始应力分布情况。
本发明实施例中，通过对股骨内植物三维模型的参数设置，主要涉及材料设置、网格划分、接触设置、约束设置、载荷加载和求解设置六个方面的参数设置，获取股骨内植物三维模型的初始应力分布。通过获取的股骨内植物三维模型的初始应力分布，能够更好地对股骨内植物三维模型进行优化处理。
在本发明的另一个实施例中，如图3所示，所述对所述股骨内植物三维模型进行优化处理，包括：
获取所述股骨内植物三维模型中股骨外表面七个格恩分区的初始应力和七个内植物目标节段对应的等效弹性模量；
将获取的所述初始应力和所述等效弹性模量进行参数化建模，得到参数化模型；
将所述参数化模型导入响应面优化模块中，并对所述参数化模型进行试验设计，获取响应面模型；
基于多目标遗传优化算法对所述响应面模型进行优化设计，获取所述各个目标节段的等效弹性模量的最优解。
其中，通过获取所述试验设计的样本点数和相关函数确定所述响应面模型。
具体地，DOE(DESIGN OF EXPERIMENT，试验设计)在质量控制的整个过程中扮演了非常重要的角色，是产品质量提高、工艺流程改善的重要保证。
在本实施例中，获取股骨内植物三维模型的各个目标节段的初始应力和等效弹性模量，然后将获取的初始应力和等效弹性模量参数化处理，生成参数化模型，将参数化模型导入响应面模块中，对参数化模型进行DOE试验设计，获取响应面模型；再基于多目标遗传优化算法对响应面模型进行优化，获取各个目标节段的最优解。
其中，首先将用于优化的部分参数化，包括7个Gruen区的等效应力数值、钛合金内植物中后7段的材料属性中的等效弹性模量，将参数化的数据导入响应面优化模块Response Surface Optimization中做进一步操作。
在本实施例中，对输入的参数化模型进行DOE试验设计，根据DOE试验设计得到响应面模型，基于多目标遗传优化算法对响应面模型进行优化处理。
其中，在响应面模型优化设置中，首先需要使用DOE试验设计进行抽样，采用拉丁超立方(Latin Hypercube)试验设计方法，此方法适用于影响多因素的情况，实验点均匀且实验次数等于水平数，实验次数可以使用任意数值，且覆盖均匀，可以有效减少实验的规模，具体实现步骤如下：
步骤1：将每一维分成互不重迭的m个区间，使每个区间有相同的概率；
步骤2：在每一维里的每一个区间中随机抽取一个点，构成拉丁超立方的总体。
步骤3：在每一维里随机抽取总体中选取的点组成向量，每层样本一旦被抽取则本层将不再被抽取。
其中，根据上述实验采样结果获取的响应面设计点，基于Kriging模型的响应面类型来计算得出响应面模型。其中，Kriging模型是一种基于统计理论的半参数化的插值技术，该模型在已知信息中插值未知信息的精度很高，一般由回归部分和随机部分组成，基于Kriging方法，其输出参数等于全局的设计空间加上局部偏差，其表达式为：
y(x)＝F(β,x)+z(x)＝fT(x)β+z(x)
其中，β是基函数回归系数，f(x)是变量x的多项式函数，代表设计空间的全局模型,z(x)是均值为0、方差为σ2的高斯随机函数。
将基于拉丁超立方实验设计方法得到的设计点构成一个相关矩阵：
其中，n为数据点总数，通过试验设计的样本点数和相关函数则确定最终的Kriging响应面模型，此响应面模型对解决非线性的工程优化问题具有良好的效果、且具有计算效率高、时间短，响应面拟合效果好、结果准确性高等特点。
其中，建立响应面模型后，基于Optimization进行等效弹性模量的优化设计，使用的遗传算法为多目标遗传算法(MOGA)，以达到股骨外表面7个Gruen区的应力最大值为目标应力，7段钛合金内植物的等效弹性模量为输入变量，设置迭代次数进行最终的目标弹性模量寻优，以得到最优的参考点等效弹性模量。
其中，还需要将得到的最优解导入参数设置完成后的股骨内植物三维模型中进行验证，将得到的最优弹性模量导入应力分析的初始钛合金内植物模型中，重新设置钛合金内植物下端7段的等效弹性模量，其余条件不变，再次做应力分析校验优化模型效果。
本发明实施例中，获取模型的初始应力和等效弹性模型，将其参数化获取参数化模型，然后将参数化模型导入响应面模块中，进行DOE试验设计，获取响应面模型，并基于多目标遗传优化算法得到各个目标节段的最优解。本发明通过对模型的优化处理获取各个目标节段的等效弹性模量的最优解，能够降低内植物的弹性模量，削弱股骨应力遮蔽效应。
在本发明的另一个实施例中，所述根据所述最优解对所述各个目标节段的多孔结构进行尺寸优化，包括：
获取所述股骨内植物三维模型中的各个目标节段内植物的初始多孔结构；
将各个目标节段内植物中需要调节的初始多孔结构的尺寸和等效弹性模量参数化；
基于序列二次规划法对参数化处理后的所述初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。
具体地，序列二次规划算法是目前公认的求解约束非线性优化问题的最有效方法之一，具体实现方式在此不作具体陈述。
在本实施例中，根据获取的最优解值对各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化处理，需要说明的是，需要将各个目标节段内植物中需要调节的初始多孔结构的尺寸和等效弹性模量进行参数化处理。如以4mm正方体胞元为一个单位，在其内部设计多孔结构，此多孔结构的特点是通过改变其中一个尺寸来影响此正方体整体的孔隙率，通过孔隙率的变化来降低钛合金内植物的等效弹性模量。
其中，将每一段钛合金内植物需要调节的内部胞元多孔结构尺寸和等效弹性模量参数化，同样使用WorkBench进行多孔结构的尺寸优化处理，以达到设计所需的等效弹性模量为最优目标值的目的。其中，以内植物各个目标节段的多孔结构内部尺寸为输入变量，使用直接优化方法(Direct Optimization)，将序列二次规划法(NLPQL)作为多孔结构尺寸优化的寻优算法，来得出多孔结构最优的尺寸并设计出多孔结构。
本发明实施例中，根据获取的最优解对各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化处理，基于序列二次规划法来得到符合最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。本发明通过对初始多孔结构的尺寸进行优化处理，能够降低内植物的弹性模量，削弱股骨应力遮蔽效应，提高内植物植入的成功率。
在本发明的另一个实施例中，在所述对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理之前，该方法还包括：
对所述股骨内植物三维模型的股骨外表面进行曲面光滑处理，获取表面光滑的股骨内植物三维模型。
具体地，曲面光滑处理是为了使股骨内植物模型能够更好地进行有限元分析，达到有限元网格划分的质量要求。
在本实施例中，在进行参数设置和优化处理之前，还需要对股骨内植物三维模型的股骨外表面进行光滑处理。本实施例优选的是将模型导入有限元分析软件WorkBench中，使用SpaceClaim组件打开股骨内植物三维模型，利用其曲面合并功能将股骨外表面的不规则曲面及狭小曲面合并，得到具有光滑表面的股骨内植物三维模型。
本发明实施例中，通过在股骨内植物三维模型进行参数设置和优化处理之前，对该模型进行股骨外表面光滑处理，保证了模型后续处理的质量。
在本发明的另一个实施例中，如图4所示，所述获取人体股骨三维模型，包括：
获取股骨模型，所述股骨模型通过扫描人体得到；
在所述股骨模型的股骨皮质骨1内部建立与股骨松质骨2属性相同的骨水泥模型，将所述股骨模型与所述骨水泥模型相互结合构成所述人体股骨三维模型。
具体地，股骨模型是指真实的人体模型，通过CT扫描得到的。
在本实施例中，通过对实际人体进行扫描得到股骨模型，将实体的股骨模型内部剖空，只保留外部相当于股骨皮质骨1的部分，按照剖空的形状建立股骨松质骨的三维模型，并将松质骨与骨水泥合并为骨水泥，构成骨水泥模型，将剖空的股骨模型和骨水泥模型进行组合，构成人体股骨三维模型。需要说明的是，股骨松质骨的材料属性与置换手术中的粘合剂骨水泥的材料属性类似。
其中，在SolidWorks软件中将股骨蘑菇头按照手术要求形式切除，并顺着切除的蘑菇头的位置按照内植物三维模型的形状在此股骨三维模型中掏出用于植入内植物三维模型的空腔。
本发明实施例中，通过扫描获取的人体股骨模型，然后通过将模型剖空，与生成的骨水泥模型进行组合构成符合人体实际情况的股骨三维模型，并在该模型中剖空出用于植入内植物三维模型的空腔，股骨三维模型的构建更符合人体实际情况，而且通过改变参数大小，能够适应于不同身体特征的人群，具有通用性。
图5为本发明提供的骨科内植物优化装置的结构示意图，如图5所示，本发明提供的一种骨科内植物优化的装置，包括：
获取模块501，用于获取人体股骨三维模型；
建立模块502，用于根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；
嵌入模块503，用于将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；
处理模块504，用于对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的等效弹性模量的最优解，并验证所述最优解；
优化模块505，用于根据所述最优解对所述各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量等级的多孔结构。
具体地，内植物三维模型进行了分段处理。
本发明实施例提供的骨科内植物优化的装置，通过获取模块获取人体股骨三维模型，根据模型建立对应的内植物三维模型，通过嵌入模块，将两模型进行嵌入处理得到完整的股骨内植物三维模型，处理模块对股骨内植物三维模型进行参数设置和优化处理，得到各个目标节段的等效弹性模量的最优解，优化模块根据最优解对各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，得到符合最优解的具有弹性模量等级的多孔结构。本发明能够在保证强度的同时削弱股骨应力遮蔽效应，提高了内植物的植入成功率。
由于本发明实施例所述装置与上述实施例所述方法的原理相同，对于更加详细的解释内容在此不再赘述。
图6为本发明实施例提供的电子设备实体结构示意图，如图6所示，本发明提供一种电子设备，包括：处理器(processor)601、存储器(memory)602和总线603；
其中，处理器601、存储器602通过总线603完成相互间的通信；
处理器601用于调用存储器602中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取人体股骨三维模型；根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的等效弹性模量的最优解，并验证所述最优解；根据所述最优解对所述各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量等级的多孔结构。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取人体股骨三维模型；根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的等效弹性模量的最优解，并验证所述最优解；根据所述最优解对所述各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量等级的多孔结构。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种骨科内植物优化的方法，其特征在于，包括：
获取人体股骨三维模型；
根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；
将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；
对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的等效弹性模量的最优解，并验证所述最优解；
根据所述最优解对所述各个目标节段的多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。
2.根据权利要求1所述的骨科内植物优化的方法，其特征在于，将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型之前，包括：
对所述内植物三维模型进行分段处理；
其中，将所述内植物切分为8个节段。
3.根据权利要求1所述的骨科内植物优化的方法，其特征在于，所述对所述股骨内植物三维模型进行参数设置，包括：
对所述股骨内植物三维模型进行材料设置、网格划分、接触设置、约束设置、载荷加载和求解设置，获取所述股骨内植物三维模型的初始应力分布。
4.根据权利要求1所述的骨科内植物优化的方法，其特征在于，所述对所述股骨内植物三维模型进行优化处理，包括：
获取所述股骨内植物三维模型中股骨外表面七个格恩分区的初始应力和七个内植物目标节段对应的等效弹性模量；
将获取的所述初始应力和所述等效弹性模量进行参数化建模，得到参数化模型；
将所述参数化模型导入响应面优化模块中，并对所述参数化模型进行试验设计，获取响应面模型；
基于多目标遗传优化算法对所述响应面模型进行优化设计，获取所述各个目标节段的等效弹性模量最优解。
其中，通过获取所述试验设计的样本点数和相关函数确定所述响应面模型。
5.根据权利要求4所述的骨科内植物优化的方法，其特征在于，所述根据所述最优解对所述各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，包括：
获取所述股骨内植物三维模型中的各个目标节段内植物的初始多孔结构；
将各个目标节段内植物中需要调节的初始多孔结构的尺寸和等效弹性模量参数化；
基于序列二次规划法对参数化处理后的所述初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。
6.根据权利要求1所述的骨科内植物优化的方法，其特征在于，在所述对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理之前，该方法还包括：
对所述股骨内植物三维模型的股骨外表面进行曲面光滑处理，获取表面光滑的股骨内植物三维模型。
7.根据权利要求1所述的骨科内植物优化的方法，其特征在于，所述获取人体股骨三维模型，包括：
获取股骨模型，所述股骨模型通过扫描人体得到；
在所述股骨模型的股骨皮质骨内部建立与股骨松质骨属性相同的骨水泥模型，将所述股骨模型与所述骨水泥模型相互结合构成所述人体股骨三维模型。
8.一种骨科内植物优化的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取人体股骨三维模型；
建立模块，用于根据所述人体股骨三维模型建立对应的内植物三维模型；
嵌入模块，用于将所述人体股骨三维模型和内植物三维模型进行嵌入处理，获取完整的股骨内植物三维模型；
处理模块，用于对所述股骨内植物三维模型进行参数设置及优化处理，获取所述股骨内植物三维模型的各个目标节段的等效弹性模量的最优解，并验证所述最优解；
优化模块，用于根据所述最优解对所述各个目标节段的初始多孔结构进行尺寸优化，获取符合所述最优解的具有弹性模量梯度的多孔结构。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，其中，
所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至7中任一所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7中任一所述的方法。
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