格式圖像后導(dǎo)入到Mimics進(jìn)行重建健側(cè)橈骨，與患側(cè)相比對(duì)后截取相應(yīng)部位，同樣經(jīng)上述步驟導(dǎo)出stp文件后，導(dǎo)入U(xiǎn)G等工業(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)。3D打印腕關(guān)節(jié)的精髓在于仿照正常對(duì)側(cè)(健偵D的腕關(guān)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)端是按照健側(cè)腕關(guān)節(jié)的寬度進(jìn)行設(shè)計(jì)，但在遠(yuǎn)端骨缺損范圍較小的情況下，為了保證解剖形態(tài)同時(shí)安裝方便，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的全腕關(guān)節(jié)末端長(zhǎng)、寬和角度均仿照健側(cè)腕關(guān)節(jié)，但并非簡(jiǎn)單仿生塊設(shè)計(jì)。
[0030]在Mimics中，缺如(醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ))的尺橈骨遠(yuǎn)端有承擔(dān)假體長(zhǎng)柄的需要，單獨(dú)分離該部分后，在mimics或Geomagic中提取髓腔，光順后測(cè)量髓腔上下直徑，可以設(shè)計(jì)成關(guān)節(jié)柄。
[0031]本實(shí)用新型的橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄根據(jù)髓腔直徑大小和形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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，采用運(yùn)動(dòng)仿生設(shè)計(jì)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)，最大程度保證了關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，減少了脫位的可能。腕關(guān)節(jié)面指的是掌側(cè)關(guān)節(jié)面與橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面相接觸的部分。
[0032]本實(shí)用新型根據(jù)髓腔直徑大小和形態(tài)設(shè)計(jì)的橈骨側(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(wú)需術(shù)中因柄直徑不合格而反復(fù)擴(kuò)髓或使用骨水泥。
[0033]掌側(cè)關(guān)節(jié)面的上表面即滑道接觸面設(shè)計(jì)為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)，該設(shè)計(jì)與腕關(guān)節(jié)實(shí)際運(yùn)動(dòng)相同。掌側(cè)關(guān)節(jié)面與掌側(cè)固定托盤接觸的下表面設(shè)計(jì)用于和掌側(cè)固定托盤進(jìn)行組裝，掌側(cè)關(guān)節(jié)面材質(zhì)為超高交聯(lián)聚乙烯，與掌側(cè)固定托盤接觸面設(shè)計(jì)固定孔，便于固定到掌側(cè)固定托盤上。
[0034]掌側(cè)固定托盤上設(shè)-H個(gè)直徑為8mm、長(zhǎng)度為25mm、錐度為1:3的立柱，掌側(cè)固定托盤底部為一枚固定螺釘，螺釘方向指向立柱，最大限度保證立柱和螺釘都能植入殘存掌骨中。設(shè)計(jì)制作掌側(cè)固定托盤的具體步驟為將患側(cè)掌骨導(dǎo)入到UG等工業(yè)軟件中，在UG等工業(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?，設(shè)計(jì)完成后采用金屬3D打印技術(shù)以Ti6A14V粉末進(jìn)行打印，形成毛坯件，超聲去除毛坯中的多余粉末，進(jìn)行打磨，使掌側(cè)關(guān)節(jié)面能夠安裝到在掌側(cè)固定托盤上。
[0035]在掌側(cè)固定托盤的設(shè)計(jì)中，常規(guī)的腕關(guān)節(jié)往往是將立柱設(shè)置在托盤中間位置，兩個(gè)固定螺釘以一定角度向旁邊兩個(gè)角度設(shè)置。對(duì)于常規(guī)患者來(lái)說(shuō)這種設(shè)計(jì)固定較為牢固。但對(duì)于大范圍骨缺損的患者來(lái)說(shuō)，這種螺釘角度設(shè)計(jì)無(wú)法固定到骨質(zhì)上，而本實(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。
[0036]橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的材料采用鈷鉻鉬合金，掌側(cè)關(guān)節(jié)面采用超高交聯(lián)聚乙烯襯墊以增強(qiáng)耐磨性。設(shè)計(jì)制作燒骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的具體步驟為采用Arcam AlEBM金屬打印機(jī)對(duì)鈷絡(luò)鉬合金進(jìn)行打磨，形成橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面毛坯，將橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面毛坯打印完成后超聲去除毛坯中的多余粉末，將已經(jīng)打印好的掌側(cè)關(guān)節(jié)面與橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的接觸部位拋光后，將假體柄整體與掌側(cè)關(guān)節(jié)面進(jìn)行連接，兩個(gè)關(guān)節(jié)面其余位置保留打印形成的不光滑面。
[0037]需要說(shuō)明的是，最新一代商品化的腕關(guān)節(jié)假體，由于生產(chǎn)技術(shù)受限，只能采用鈷鉻鉬合金來(lái)完成全柄的制作，鈷鉻鉬合金作為假體柄，其骨長(zhǎng)入效果較差，長(zhǎng)期固定效果欠佳。
[0038]Small bones腕關(guān)節(jié)假體，屬于第四代腕關(guān)節(jié)，經(jīng)過了幾十年的改良，已經(jīng)是現(xiàn)在成功率的腕關(guān)節(jié)假體。但其假體柄較短，僅僅適用于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等關(guān)節(jié)面發(fā)生破壞的患者，對(duì)于關(guān)節(jié)面下方大塊骨缺損的患者，甚至無(wú)法完成固定，更不用說(shuō)進(jìn)行解剖形態(tài)和功能的重建。而3D打印的腕關(guān)節(jié)柄則可以根據(jù)患者缺損情況，通過以上步驟，通過對(duì)患者骨骼進(jìn)行重建，設(shè)計(jì)出符合患者長(zhǎng)度、直徑的能夠彌補(bǔ)患者的缺損部位的假體柄。
[0039]以前期開展的臨床試驗(yàn)為例:男性患者，40歲，右側(cè)腕開放傷兩年余，感染清創(chuàng)術(shù)后一年余?；颊呔売趦赡昵皺C(jī)器擠壓致右尺橈骨開放性粉碎性骨折、近端掌骨粉碎性骨折、前臂背側(cè)肌腱及軟組織缺損，于他院行清創(chuàng)骨折內(nèi)固定皮瓣轉(zhuǎn)移修復(fù)術(shù)等。術(shù)后感染，兩次行擴(kuò)創(chuàng)灌洗術(shù)及右側(cè)尺橈骨內(nèi)固定物取出骨髓炎病灶清創(chuàng)術(shù)。感染控制不佳，一年前于他院行擴(kuò)創(chuàng)死骨清除術(shù)。因高能創(chuàng)傷造成嚴(yán)重骨缺損，后形成骨髓炎，骨髓炎治療不佳致骨缺損范圍增大，最終致遠(yuǎn)端尺橈骨及掌骨近端缺損，患者現(xiàn)表現(xiàn)為垂腕畸形，腕關(guān)節(jié)主被動(dòng)屈伸活動(dòng)均受限。治療該患者需行個(gè)體化的全腕關(guān)節(jié)置換術(shù)，但國(guó)內(nèi)無(wú)相應(yīng)假體，國(guó)外smal Ibone公司雖有全腕關(guān)節(jié)假體，但僅限于腕關(guān)節(jié)的表面置換，該患者缺損部位較大，無(wú)法應(yīng)用現(xiàn)有假體，為滿足患者重新建立解剖結(jié)構(gòu)，恢復(fù)部分功能的要求，經(jīng)患者知情同意參與臨床實(shí)驗(yàn)后，用本實(shí)用新型根據(jù)患者自身解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行假體設(shè)計(jì)，最終為該患者定制全腕關(guān)節(jié)假體。常規(guī)手術(shù)，術(shù)后進(jìn)行康復(fù)指導(dǎo)?；颊咝g(shù)后6個(gè)月由術(shù)前垂腕狀態(tài)，到可自主使用手機(jī)。Cooney評(píng)分從術(shù)前30分達(dá)到術(shù)后60分(越高越好)，Gartland and Werley評(píng)分降低從術(shù)前28分降低到11分(越低越好)。
[0040]本實(shí)用新型僅以上述最為常見的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，凡是在本實(shí)用新型的啟示下得到的其他形式的機(jī)組及根據(jù)本實(shí)用新型的基本原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的變換或者改進(jìn)得到的機(jī)組，均在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)，其特征在于:包括橈骨側(cè)關(guān)節(jié)柄(I)、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，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)面覆蓋在掌側(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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)，其特征在于:所述掌側(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)行固定的固定孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)，其特征在于:所述立柱(5)的直徑為8mm，長(zhǎng)度為25mm，錐度為1:3。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)，其特征在于:所述掌側(cè)固定托盤(2)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。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種3D打印個(gè)體化定制全腕關(guān)節(jié)及其制作方法，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，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，可直接與患者髓腔進(jìn)行匹配，無(wú)需術(shù)中因柄直徑不合格而反復(fù)擴(kuò)髓或使用骨水泥。同時(shí)針對(duì)個(gè)體患者，重建患者骨缺損的部分。腕關(guān)節(jié)面設(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)，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。
【IPC分類】A61F2/42, B33Y10/00
【公開號(hào)】CN205307155
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620021265
【發(fā)明人】王金成, 韓青, 秦彥國(guó), 于濤, 鄒運(yùn), 王曉楠
【申請(qǐng)人】王金成, 韓青
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月11日