一種3d打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)，用于因創(chuàng)傷或腫瘤而引起腕部嚴(yán)重骨缺損的患者，以重建患者腕部正常的解剖和功能，本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于涉及到腕關(guān)節(jié)的嚴(yán)重復(fù)雜骨缺損來說，常規(guī)的腕關(guān)節(jié)假體或者其他植入物無法彌補(bǔ)其巨大的骨缺損和關(guān)節(jié)位置的破壞，無法重建正常的解剖形態(tài)及功能?，F(xiàn)有定制假體，缺乏與醫(yī)生之間的醫(yī)工交流，所設(shè)計(jì)產(chǎn)品很難達(dá)到醫(yī)生要求，且定制假體的設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，制造成本較高，常規(guī)生產(chǎn)手段制造出的假體表面處理效果較差，骨長(zhǎng)入效果不良。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003 ]本實(shí)用新型主要針對(duì)以上情況，提出一種3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)及其制作方法，運(yùn)用3D打印技術(shù)，根據(jù)患者的骨骼缺損情況和關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)特點(diǎn)來進(jìn)行快速個(gè)體化設(shè)計(jì)制造人工關(guān)節(jié)，真正實(shí)現(xiàn)患者解剖結(jié)構(gòu)和功能的重建。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)，包括橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄、掌側(cè)固定托盤、掌側(cè)關(guān)節(jié)面和橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面;所述掌側(cè)固定托盤下方設(shè)置立柱和螺釘，螺釘方向指向立柱，橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄與橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面連接，掌側(cè)關(guān)節(jié)面位于橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面下方，掌側(cè)關(guān)節(jié)面覆蓋在掌側(cè)固定托盤表面，掌側(cè)關(guān)節(jié)面與橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面之間為活動(dòng)連接。
[0006]進(jìn)一步，所述掌側(cè)關(guān)節(jié)面的上表面為凸起的半橢球形滑道接觸面，下表面為用于和掌側(cè)固定托盤進(jìn)行組裝的超高交聯(lián)聚乙烯襯墊，所述下表面設(shè)置用于和掌側(cè)固定托盤進(jìn)行固定的固定孔。
[0007]進(jìn)一步，所述立柱的直徑為8mm，長(zhǎng)度為25mm，錐度為I: 3。
[0008]再進(jìn)一步，所述掌側(cè)固定托盤表面的形狀為橢圓形，所述橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的材料為鈷鉻鉬合金。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型根據(jù)髓腔直徑大小和形態(tài)設(shè)計(jì)橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄，較以往產(chǎn)品長(zhǎng)度增加，直徑符合髓腔大小，可直接匹配，無需術(shù)中因柄直徑不合格而反復(fù)擴(kuò)髓或使用骨水泥。橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄遠(yuǎn)端按照原有解剖形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)的目的是一方面重建解剖形態(tài)，另一方面為關(guān)節(jié)滑道提供仿生底座。腕關(guān)節(jié)面根據(jù)腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)有兩個(gè)方向的滑道，腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為兩軸運(yùn)動(dòng)，方式主要為屈、伸、收、展，從而在完成屈伸收展運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，最大程度保證關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，減少脫位的可能。本實(shí)用新型的掌側(cè)固定托盤針對(duì)患者殘存掌骨進(jìn)行立柱和螺釘?shù)膫€(gè)體化設(shè)計(jì)，術(shù)前就能夠掌握最佳固定方案，最大程度地保證了掌側(cè)固定托盤的固定，避免了常規(guī)假體固定不牢的缺陷。橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的材料采用鈷鉻鉬合金，掌側(cè)采用超高交聯(lián)聚乙烯襯墊以增強(qiáng)耐磨性。本實(shí)用新型重建了患者的解剖形態(tài)，恢復(fù)了患者部分關(guān)節(jié)功能，提高了患者術(shù)后的Cooney評(píng)分，降低了患者的Gartland and Werley評(píng)分。
[0010]上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的右視圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型的主視圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型的左視圖；
[OOM]圖4是本實(shí)用新型的后視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0016]本實(shí)用新型的一種3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)，如圖1-4所示，包括橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄1、掌側(cè)固定托盤2、掌側(cè)關(guān)節(jié)面3和橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面4;所述掌側(cè)固定托盤2下方設(shè)置立柱5和螺釘，螺釘方向指向立柱，立柱5的直徑為8mm，長(zhǎng)度為25mm，錐度為1:3，立柱如圖2所示。橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄與橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面連接，掌側(cè)關(guān)節(jié)面3位于橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面4下方，掌側(cè)關(guān)節(jié)面安裝在掌側(cè)固定托盤2表面，掌側(cè)關(guān)節(jié)面與橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面之間為活動(dòng)連接。
[0017]掌側(cè)關(guān)節(jié)面3的上表面為凸起的半橢球形滑道接觸面，下表面為用于和掌側(cè)固定托盤進(jìn)行組裝的超高交聯(lián)聚乙烯襯墊，所述下表面設(shè)置用于和掌側(cè)固定托盤進(jìn)行固定的固定孑L。
[0018]所述掌側(cè)固定托盤2表面的形狀為橢圓形，橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的材料為鈷鉻鉬合金。
[0019]一種3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)的制作方法，包括以下步驟:
[0020]S1:根據(jù)髓腔直徑大小和形態(tài)設(shè)計(jì)并打印橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄，具體步驟為在醫(yī)學(xué)三維重建軟件Mimics中利用患者CT掃描的DICOM格式數(shù)據(jù)對(duì)健側(cè)橈骨進(jìn)行重建，將患側(cè)與健側(cè)相對(duì)比后，確定健側(cè)所需選取的位置和范圍，導(dǎo)出stp文件后，將stp文件導(dǎo)入工業(yè)軟件中，鏡像后與患側(cè)對(duì)比，將患側(cè)缺失的部分進(jìn)行相差，近端裁剪，遠(yuǎn)端按照健側(cè)腕關(guān)節(jié)寬度進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，所述橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄的末端形成一個(gè)用于固定連接橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的仿生底座，底座中心位置留置安裝橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的凹槽，采用金屬3D打印技術(shù)對(duì)醫(yī)用Ti6A14V合金進(jìn)行打印，形成橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄毛坯，打印完成后超聲去除毛坯中的多余粉末。
[0021 ]其中，獲取DICOM格式數(shù)據(jù)的方法為:采集患者雙側(cè)腕關(guān)節(jié)的CT斷層并在缺損部位近端和遠(yuǎn)端完整掃描圖像，獲取Di com格式圖像。
[0022]確定健側(cè)所需選取的位置和范圍的方法為:將健側(cè)和患側(cè)近端對(duì)齊，平行放在一起，在患側(cè)骨缺損的位置劃線截取，所畫截取線同時(shí)經(jīng)過健側(cè)，從而截取患側(cè)在健側(cè)對(duì)應(yīng)的部位。
[0023]S2:設(shè)計(jì)橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面，橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面采用凹陷的半橢球形滑道接觸面，滑道主要運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榉律Ｊ降淖笥一瑒?dòng)和上下滑動(dòng)，所述橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面與橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄相連接的部位采用凸起的柱狀設(shè)計(jì)，使之與橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄凹槽匹配，對(duì)設(shè)計(jì)完畢的橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面采用金屬3D打印技術(shù)對(duì)鈷鉻鉬合金進(jìn)行打印，形成橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面毛坯，超聲去除打印完成后的橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面毛坯中的多余粉末。
[0024]S3:將橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面和橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄的接觸部位拋光后，將二者組合。
[0025]S4:設(shè)計(jì)制作掌側(cè)關(guān)節(jié)面，具體步驟為:將掌側(cè)關(guān)節(jié)面的上表面設(shè)計(jì)為與橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面對(duì)應(yīng)的凸出半橢球形滑道接觸面，滑道主要運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榉律Ｊ降淖笥一瑒?dòng)和上下滑動(dòng)，掌側(cè)關(guān)節(jié)面與掌側(cè)固定托盤接觸的下表面設(shè)置用于和掌側(cè)固定托盤進(jìn)行組裝的超高交聯(lián)聚乙烯襯墊，下表面還設(shè)置有用于和掌側(cè)固定托盤進(jìn)行固定的固定孔，打印設(shè)計(jì)完畢的掌側(cè)關(guān)節(jié)面。
[0026]S5:設(shè)計(jì)制作掌側(cè)固定托盤，具體步驟為將患側(cè)掌骨導(dǎo)入到工業(yè)軟件中，在工業(yè)軟件中以殘存掌骨為基準(zhǔn)，建立坐標(biāo)軸，根據(jù)患者掌骨的大小，繪制掌側(cè)固定托盤，根據(jù)剩余掌骨的位置，調(diào)整掌側(cè)固定托盤上立柱和螺釘?shù)奈恢茫O(shè)計(jì)完成后采用金屬3D打印技術(shù)對(duì)醫(yī)用Ti6A14V合金粉末進(jìn)行打印，形成掌側(cè)固定托盤毛坯件，超聲去除毛坯中的多余粉末，對(duì)掌側(cè)固定托盤毛坯件進(jìn)行打磨。
[0027]S6:將掌側(cè)關(guān)節(jié)面安裝到掌側(cè)固定托盤上，將組合后的橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面和橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄與組合后的掌側(cè)關(guān)節(jié)面和掌側(cè)固定托盤進(jìn)行連接，其中橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄和橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面在假體生產(chǎn)時(shí)已經(jīng)安裝完畢，掌側(cè)關(guān)節(jié)面和掌側(cè)固定托盤是在術(shù)中進(jìn)行組裝。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型包括四個(gè)大的部件，分別為:橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄1，掌側(cè)固定托盤2，掌側(cè)關(guān)節(jié)面3，橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面4 ο掌側(cè)關(guān)節(jié)面固定在掌側(cè)固定托盤上，橈骨側(cè)遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面固定在燒骨關(guān)節(jié)柄的遠(yuǎn)端。
[0029]橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄按照原有解剖角度和外形進(jìn)行仿生簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，既符合橈骨突出的角度，也彌補(bǔ)了以往假體無法重建解剖形態(tài)的問題。具體步驟是采集患者雙側(cè)腕關(guān)節(jié)的CT斷層掃描圖像，掃描時(shí)需在缺損部位近端和遠(yuǎn)端掃描完整，便于后期處理。獲取Dicom