(19)中华 人民共和国 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 202111423994.4 (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 山东省千佛山医院 地址 250014 山东省济南市历下区经十路 16766号 申请人 山东大学 (72)发明人 肖星　张通　贾玉玺　黄斌　 程梦萱　马清伟　赵志彦　万国顺　 盛男　郑瑞乾　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 代理人 张庆骞 (51)Int.Cl. G16H 50/50(2018.01) G06F 30/28(2020.01)G16C 60/00(2019.01) G16C 10/00(2019.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 111/18(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法及 系统 (57)摘要 本发明属于骨修复技术领域， 提供了一种骨 水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法及系统。 其 中该方法包括获取骨填充网袋和骨折椎体相关 参数， 构建骨填充网袋和骨折椎体的数值仿真模 型； 基于所述数值仿真模型及骨水泥参数， 分别 采用多孔介质渗流力学和计算流体力学， 计算骨 填充网袋与骨折椎体的等效渗透率及其分布， 数 值模拟出骨水泥在骨填充网袋和骨折椎体的微 环境中的空间内流动过程， 预测出骨水泥的弥散 分布； 获取与所述数值模拟条件相同的骨水泥在 真实骨折椎体微环境中的空间内弥散分布形态， 并将其与预测的骨水泥弥散分布进行比较来优 化设计变量， 以将优化后的设计变量作为实际临 床手术的注射条件。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 114155967 A 2022.03.08 CN 114155967 A 1.一种骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法， 其特 征在于， 包括： 获取骨填充网袋和骨折椎体相关参数， 构建骨填充网袋和骨折椎体的数值仿真模型； 基于所述数值仿真模型及骨水泥参数， 分别采用多孔介质渗流力学和计算流体力学， 计算骨填充网袋与骨折椎体的等效渗透率及其分布， 数值模拟出骨水泥在骨填充网袋和骨 折椎体的微环境中的空间内流动过程， 预测出骨水泥的弥散分布； 获取与所述数值模拟条件相同的骨水泥在真实骨折椎体微环境中的空间内弥散分布 形态， 并将其与预测的骨水泥弥散分布进行比较来优化设计变量， 以将优化后的设计变量 作为实际临床手术的注射条件； 其中， 所述设计变量包括骨水泥的注入压力、 粘度和骨填充 网袋的网孔直径， 优化设计 的目标函数为骨水泥的弥散分布。 2.如权利要求1所述的骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法， 其特征在于， 采用多孔 介质渗流力学描述骨水泥从骨填充网袋微孔受压渗出过程， 模拟 计算骨填充网袋的等效渗 透率及其分布。 3.如权利要求1所述的骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法， 其特征在于， 采用计算 流体力学描述骨水泥渗出骨填充网袋后在骨折椎体的微环境中的空间内非均匀弥散过程， 模拟计算骨折椎体的等效渗透率及其分布。 4.如权利要求1所述的骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法， 其特征在于， 所述弥散 分布由弥散系数决定的， 其中， 弥散系数＝弥散体积/注射体积。 5.如权利要求1所述的骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法， 其特征在于， 所述数值 模拟方法还 包括： 可视化仿真骨水泥受压渗出骨填充网袋和渗出网袋后在骨折椎体的微环境中的空间 内非均匀弥散过程。 6.如权利要求1所述的骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法， 其特征在于， 根据 Darcy定律数值模拟出骨水泥在 骨填充网袋和骨折椎体的微环境中的空间内流动过程。 7.一种骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟系统， 其特 征在于， 包括： 数值仿真模型构建模块， 其用于获取骨填充网袋和骨折椎体相关参数， 构建骨填充网 袋和骨折椎体的数值仿真模型； 弥散分布预测模块， 其用于基于所述数值仿真模型及骨水泥参数， 分别采用多孔介质 渗流力学和计算流体力学， 计算骨填充网袋与骨折椎体的等效渗透率及其分布， 数值模拟 出骨水泥在骨填充网袋和骨折椎体的微环境中的空间内流动过程， 预测出骨水泥的弥散分 布； 设计变量优化模块， 其用于获取与 所述数值模拟条件相同的骨水泥在真实骨折椎体微 环境中的空间内弥散分布形态， 并将其与预测的骨水泥弥散分布进行比较来优化设计变 量， 以将优化后的设计 变量作为实际临床手术的注射条件； 其中， 所述设计变量包括骨水泥的注入压力、 粘度和骨填充 网袋的网孔直径， 优化设计 的目标函数为骨水泥的弥散分布。 8.如权利要求7所述的骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟系统， 其特征在于， 所述弥散 分布由弥散系数决定的， 其中， 弥散系数＝弥散体积/注射体积。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114155967 A 2行时实现如权利要求1 ‑6中任一项所述的骨水泥受压渗出和弥散的数值模拟方法中的步 骤。 10.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑6中任一项 所述的骨水 泥受压渗出和弥散的数值模拟方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114155967 A 3