一种个体化股骨短柄的构建方法技术

本发明专利技术涉及医疗器械领域，特别是涉及一种个体化股骨短柄的构建方法。本发明专利技术所提供的个体化股骨短柄的构建方法包括如下步骤：1）建立股骨3D模型；2）获得截面Q1、Q2、Q3上的有效髓腔的形状，根据有效髓腔的形状获得个体化股骨短柄的截面形状，根据位于截面Q1、Q2、Q3上的个体化股骨短柄的截面的形状引导获得个形区；3）在个形区位于截面Q3的一端构建伸长区；4）在个形区位于截面Q1的一端构建连颈区；5）在连颈区远离个形区的一端构建锥形区，从而构建获得个体化股骨短柄的模型。本发明专利技术所提供的构建方法可以用于个体化股骨短柄的构建，构建获得的个体化股骨短柄能够实现对有效髓腔的充分匹配与填充。

Construction method of individual short shank of femur

The invention relates to the field of medical instruments, in particular to a method for constructing individualized short shank of femur. The construction method of individual femoral short handle provided by the invention comprises the following steps: 1) establish femoral 3D model; 2) to obtain the effective cavity section of Q1, Q2, Q3 on the shape of the cross-section shape of individualized femoral short handle according to the effective cavity shape, according to the section in individual short femur Q1, Q2, Q3 handle section on the shape of the guide to get a shape area; 3) at one end of a shaped cross section of Q3 construction area is located in the elongation zone; 4) at one end of a shaped area is located in the cross section of Q1 construction even neck area; 5) a zone in the end away from the cervical region construction of the tapered region, to obtain the individual short femur handle from the constructed model. The construction method provided by the invention can be used for the construction of an individualized short stem of femur, and the individual femur short handle can be fully matched and filled to the effective marrow cavity.

【技术实现步骤摘要】
一种个体化股骨短柄的构建方法
本专利技术涉及涉及医疗器械领域，特别是涉及一种个体化股骨短柄的构建方法。
技术介绍
人工全髋关节置换术(Totalhiparthroplasty,THA)是治疗终末期髋关节疾患的金标准。2010年，美国初次THA术年手术量已达30万例，到2020年预计将超过50万例；我国初次THA术年手术量约为20万例，近来年平均增长率保持在20％左右。尽管目前手术量仍与美国有差距，但庞大的人口基数意味着我国THA手术量仍将保持稳定快速增长。就病因而言，中国人与西方人存在显著差异，髋关节发育不良(Developmentaldysplasiaofthehip,DDH)及股骨头缺血坏死在我国初次THA的比例显著高于欧美发达国家，上述THA患者更年轻、活跃，未来翻修可能性更大，给我国关节外科界带来更严峻的挑战。在人工全髋关节置换术中，股骨柄是对髓腔的主要填充物，其对手术的质量起着关键性的作用。虽然现有技术中所使用的传统股骨柄(如，非骨水泥柄)长期生存满意，但应力遮挡及大腿痛常见。所以，提供一种新的可用于人工全髋关节置换术中的短柄假体，有利微创置入，有效减少大腿痛，实现应力传导的优化，避免应力遮挡，同时通过个体化保证初始稳定性，避免位置不良等并发症，提高患髋功能，具有广阔的临床应用前景和较大的社会经济学意义。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种个体化股骨短柄的构建方法，用于解决现有技术中的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种个体化股骨短柄的构建方法，包括如下步骤：1)建立股骨3D模型；2)以小转子中点上方16-20mm的截面Q1、小转子中点的截面Q2及小转子中点下方8-10mm的截面Q3作为引导面，获得截面Q1、Q2、Q3上的有效髓腔的形状，根据有效髓腔的形状获得个体化股骨短柄的截面形状，根据位于截面Q1、Q2、Q3上的个体化股骨短柄的截面的形状引导获得个形区；3)在个形区位于截面Q3的一端构建伸长区；4)在个形区位于截面Q1的一端构建连颈区；5)在连颈区远离个形区的一端构建锥形区，从而构建获得个体化股骨短柄的模型。优选的，所述步骤1)中，所述3D模型中，还包括参考坐标系，所述参考坐标系中，包括股骨内上髁点P3、外上髁点P4、股骨头中心Ohead，参考坐标系以股骨内上髁点P3和外上髁点P4的中点(Porigin)为坐标系原点，P3与P4的连线为X坐标轴，P3和P4的中点与Ohead的连线为Z坐标轴，并根据X坐标轴和Z坐标轴确立Y坐标轴。在本专利技术一些实施方式中，所述股骨内上髁点P3通常是股骨内上髁表面的中心点，所述外上髁点P4通常是外上髁表面的中心点。更优选的，所述步骤1)中，股骨头中心Ohead的确定方法如下：股骨头模型表面均匀选取点列，以确定股骨头中心Ohead。进一步优选的，所述步骤1)中，所述点列的数量不小于5。优选的，所述步骤2)中，根据有效髓腔的形状获得个体化股骨短柄的截面形状时，有效髓腔填充度取最大值。有效髓腔填充度为个体化股骨短柄的截面面积和有效髓腔面积的比值。优选的，所述步骤2)中，截面Q3上个体化股骨短柄的截面形状(对应个形区下平面)为椭圆形，个形区下平面的长轴长度为18-20mm，面积为2.5-3cm2。优选的，所述步骤2)中，截面Q2上个体化股骨短柄的截面形状(对应小转子形面)为椭圆形，个形区上平面的长轴长度为22-24mm，面积为3.5-4.5cm2。优选的，所述步骤2)中，截面Q1上个体化股骨短柄的截面形状(对应个形区上平面)为椭圆形，小转子形面的长轴长度为18-24mm，面积为2.5-4.5cm2。优选的，所述步骤2)中，以股骨干轴线为基准(截面垂直于股骨干轴线的切线)，获取小转子中点(小转子中心点)的截面Q2，截面Q1、Q2、Q3之间互相平行。所述步骤2)中，本领域技术人员在引导获得个形区时，可根据引导截面Q1、Q2、Q3间的有效髓腔的形状，适当调整个形区的具体形状，以保证构建获得的个形区可以被稳定置于有效髓腔内。在本专利技术一实施方式中，个体化股骨短柄的截面自截面Q1至截面Q2均匀变化。在本专利技术另一实施方式中，个体化股骨短柄的截面自截面Q2至截面Q3均匀变化。在本专利技术一实施方式中，引导时以各截面上椭圆的长轴为基准，各截面上的椭圆上的点按照角度互相对应。所述有效髓腔通常指皮质层内所包括的髓腔部分；当髓腔内包括股骨距时，有效髓腔通常指股骨距远离小转子一侧所指向的髓腔部分。所述伸长区通常为个形区位于截面Q3的一端的进一步延伸。优选的，所述步骤3)中，伸长区的长度为10-80mm，也可以为20-60mm。优选的，所述步骤3)中，所述伸长区的截面积自靠近个形区的一端向另一端逐渐变小，末端为光滑球面。所述步骤3)中，本领域技术人员在构建伸长区时，可根据引导截面Q3以下的有效髓腔的形状，适当调整伸长区的具体形状，以保证构建获得的个体化股骨短柄整体可以被稳定置于有效髓腔内。优选的，所述3D模型中，还包括Ca轴线(股骨近端轴线)，所述Ca垂直于小转子中点的截面Q2、并经过股骨干轴线与小转子中点的截面Q2的交点。在本专利技术一些实施方式中，所述Ca轴线过截面Q3上个体化股骨短柄的截面的中心点且垂直于截面Q3。更优选的，截面Q2上个体化股骨短柄的截面的中心点距离Ca轴线的距离为2-8mm，截面Q1上个体化股骨短柄的截面的中心点距离Ca轴线的距离为4-10mm。更优选的，所述步骤4)中，连颈区包括长柱区和颈柱区，长柱区以Ca为轴线，颈柱区的轴线经股骨头中心Ohead且与Ca相交，两者之间的夹角为117-137度，所述颈柱区的轴线位于截面Q3上的投影与截面Q3上个体化股骨短柄的截面(个形区下平面)长轴之间的夹角为0-45度，长柱区轴线的长度为10-30mm，颈柱区轴线的的长度为10-50mm，颈柱区远离个体化优先区的一端(颈柱区的末端，即连颈区的末端，即连颈区远离个体化优先区的一端)为以劲柱区的轴线为圆心的圆形，圆形所在的面垂直于劲柱区的轴线，直径为13.8-14mm，所述连颈区的横截面的面积为1.5-6cm2。更优选的，所述步骤4)中，连颈区的截面积自靠近个形区的一端向另一端逐渐变小。所述步骤4)中，本领域技术人员在构建连颈区时，可根据引导截面Q1以上的有效髓腔的形状，适当调整连颈区的具体形状，以保证构建获得的个体化股骨短柄整体可以被稳定置于有效髓腔内。优选的，所述步骤5)中，所述锥形区为台体，锥形区以颈柱区的轴线为轴线，所述锥形区的各截面均为以轴线为圆心的圆形，截面积自靠近连颈区的一端向另一端逐渐变小，所述锥形区的下台面(靠近连颈区的一端)与连颈区契合，锥形区各截面的直径为12-14mm，锥形区的长度为18-22mm。本专利技术第二方面提供一种个体化股骨短柄的制备方法，所述方法包括：根据所述个体化股骨短柄的构建方法构建获得的个体化股骨短柄的模型，制备个体化股骨短柄。优选的，制备个体化股骨短柄时，采用3D打印技术。更优选的，所述3D打印技术为EBM电子束熔融金属3D打印技术。所述3D打印技术所采用的材料可以是本领域各种适用于制造人工关节的材料。更优选的，所述3D打印技术所采用的材料选自钛合金，例如可以是钴铬钼合金(例如，TitaniumTi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种个体化股骨短柄的构建方法，包括如下步骤：1)建立股骨3D模型；2)以小转子中点上方16‑20mm的截面Q1、小转子中点的截面Q2及小转子中点下方8‑10mm的截面Q3作为引导面，获得截面Q1、Q2、Q3上的有效髓腔的形状，根据有效髓腔的形状获得个体化股骨短柄的截面形状，根据位于截面Q1、Q2、Q3上的个体化股骨短柄的截面的形状引导获得个形区；3)在个形区位于截面Q3的一端构建伸长区；4)在个形区位于截面Q1的一端构建连颈区；5)在连颈区远离个形区的一端构建锥形区，从而构建获得个体化股骨短柄的模型。

【技术特征摘要】
1.一种个体化股骨短柄的构建方法，包括如下步骤：1)建立股骨3D模型；2)以小转子中点上方16-20mm的截面Q1、小转子中点的截面Q2及小转子中点下方8-10mm的截面Q3作为引导面，获得截面Q1、Q2、Q3上的有效髓腔的形状，根据有效髓腔的形状获得个体化股骨短柄的截面形状，根据位于截面Q1、Q2、Q3上的个体化股骨短柄的截面的形状引导获得个形区；3)在个形区位于截面Q3的一端构建伸长区；4)在个形区位于截面Q1的一端构建连颈区；5)在连颈区远离个形区的一端构建锥形区，从而构建获得个体化股骨短柄的模型。2.如权利要求1所述的个体化股骨短柄的构建方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述3D模型中，还包括参考坐标系，所述参考坐标系中，包括股骨内上髁点P3、外上髁点P4、股骨头中心Ohead，参考坐标系以股骨内上髁点P3和外上髁点P4的中点为坐标系原点，P3与P4的连线为X坐标轴，P3和P4的中点与Ohead的连线为Z坐标轴，并根据X坐标轴和Z坐标轴确立Y坐标轴。3.如权利要求2所述的个体化股骨短柄的构建方法，其特征在于，所述步骤1)中，股骨头中心Ohead的确定方法如下：股骨头模型表面均匀选取点列，以确定股骨头中心Ohead，所述点列的数量不小于5。4.如权利要求1所述的个体化股骨短柄的构建方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据有效髓腔的形状获得个体化股骨短柄的截面形状时，有效髓腔填充度取最大值；和/或，所述步骤2)中，截面Q3上个体化股骨短柄的截面形状为椭圆形，其长轴长度为18-20mm，面积为2.5-3cm2；和/或，所述步骤2)中，截面Q2上个体化股骨短柄的截面形状为椭圆形，其长轴长度为22-24mm，面积为3.5-4.5cm2；和/或，所述步骤2)中，截面Q1上个体化股骨短柄的截面形状为椭圆形，其长轴长度为18-24mm，面积为2.5-4.5cm2；和/或，所述步骤2)中，以股骨干轴线为基准，获取小转子中点的截面Q2，截面Q1、Q2、Q3之间互相平行；和/或，所述步骤2)中，个体化股骨短柄的截面自截面Q1至截面Q2均匀变化；和/或，所述步骤2)中，个体化股骨短柄的截面自截面Q2至截面Q3均匀变化。5.如权利要求1所述的个体化股骨短柄的构建方法，其特征在于，所述步骤3)中，伸长区的长度为10-80mm；和/或，所述伸长区的截面积自靠近个形区的一端向另一端逐渐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燎，汪轶平，张恒辉，艾松涛，
申请(专利权)人：影为医疗科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31