一种个性化关节骨水泥假体加强支架制造技术

一种个性化关节骨水泥假体加强支架，设置支架主梁、支架副梁和支架网，所述支架网设在支架主梁和支架副梁的四周，所述支架主梁设置支架头和支架颈，所述支架副梁设置支架柄，制备方法包括构建假体三维模型、设计和制造假体模具、设计和制造假体加强支架工序，根据该特定患者关节特征参数设计特定的骨水泥假体三维模型，设计有支架主梁、支架副梁和支架网多孔网格结构，支架网为交差曲面多孔结构或正交多孔结构，使得液态期的骨水泥易于灌注进加强支架内，有效增强骨水泥假体强度、延长骨水泥假体寿命及提高手术成功率，可解决以往单纯骨水泥假体硬化后力学特征为硬而脆，强度不足导致易折断，骨水泥假体二期手术取出是易发生折断或碎裂的缺点。

A Personalized Reinforcement Frame for Articular Cement Prostheses

【技术实现步骤摘要】
一种个性化关节骨水泥假体加强支架
本技术属于医疗器械
，涉及关节骨水泥假体，特别是涉及一种个性化关节骨水泥假体加强支架及其制备与应用。
技术介绍
人工关节置换术后假体周围感染是一种灾难性的并发症，在膝关节表面置换术后发生率为1-2％，但其发生后果严重。目前，人工关节置换术后感染的治疗以彻底清创取出假体+抗生素骨水泥间隔物（spacer）植入+二期关节翻修作为标准治疗流程。在控制感染期间，使用关节占位器，不仅能起到保持关节紧张度，又能防止关节周围软组织挛缩而影响二期翻修手术效果，又能局部供应高浓度的抗生素，控制感染。模具制作的骨水泥假体强度较手工捏制的骨水泥假体承受强度大，但单纯的骨水泥假体本身仍无法承载手术患者的体重。据报道，如髋关节在日常活动中的负荷约为身体重量的三倍。因此单纯骨水泥假体置入无法满足患者负重及日程活动，长期卧床可导致关节于治疗过程中丧失活动机能，致使软组织扭曲变形及骨质严重疏松，最后当治疗完毕后再进行永久性人工髋关节的重建手术更为困难，更可能发生坠积性肺炎、褥疮、肌肉萎缩等并发症，甚至危及生命。为解决上述情形，目前已有设计制作的骨水泥加强支架的技术。但是，已有骨水泥加强支架结构光滑，粘合力不高，二期手术取出骨水泥间隔物时易断裂或破碎，不易一次性将骨水泥间隔物完整取出，并由于骨水泥假体的脱落增加清理难度，也给二期关节手术增加了难度，影响手术进程。为了防止人工关节置换术后假体周围感染，有效延长骨水泥假体寿命及提高手术成功率，依据特定患者定制适合骨水泥假体的大小、形状、长度，使用3D打印的方法，制作设有加强支架的关节骨水泥假体，可克服手工捏和商品化的骨水泥假体无法根据特定患者所需骨水泥假体的大小、形状、长度和关节骨水泥假体强度欠佳的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于解决骨水泥假体现有技术的不足，提供一种个性化关节骨水泥假体加强支架及其制备与应用。本技术的技术方案为：设计并制造一种个性化定制的模具一体成型的关节骨水泥假体，于个性化骨水泥假体模具成型腔内预置根据特定患者情况个性化设计制作的骨水泥假体加强支架，待骨水泥硬化脱模后，即获得一抗压性较佳的内含加强支架的骨水泥间假体。一种个性化关节骨水泥假体加强支架，其特征在于：本加强支架设置支架主梁、支架副梁和支架网，所述支架网设在支架主梁和支架副梁的四周，所述支架主梁设置支架头和支架颈，所述支架副梁设置支架柄。进一步地，所述支架主梁和支架副梁的材貭为金属、合金或高分子塑料。进一步地，所述支架网各部位的外径小于或等于骨水泥假体。一种个性化关节骨水泥假体加强支架的制备，其特征在于：包括构建个性化关节骨水泥假体三维模型、设计个性化的关节骨水泥假体模具、制造个性化的关节骨水泥假体模具、设计个性化关节骨水泥假体加强支架、制造个性化关节骨水泥假体加强支架的工序，操作步骤为：1.构建个性化的关节骨水泥假体三维模型专业人员采集病人关节部位（包括关节及骨水泥假体柄体所在长骨部分）的CT或X线或MR医学影像数据，根据特定患者CT或X线或MR医学影像数据的解剖学影像特征、参数，如根据关节大小选择所需关节骨水泥假体关节部分的直径、大小、形状等，根据患者身高、体重、骨水泥假体关节部分直径、骨水泥假体柄体近端大小综合衡量所需骨水泥假体关节部分与柄体部分大小、颈干角、前倾角，柄体的大小、形状(长骨髓腔近端、最狭窄处、远端)及长度，应用计算机辅助设计（CAD）技术进行设计、规划关节骨水泥假体的大小、形状、长度等获得针对特定患者的个性化的关节骨水泥假体三维模型。2.设计制造个性化的关节骨水泥假体模具应用计算机辅助设计（CAD）技术进行设计模具形状、大小等，模具原始三维模型为实心体，模具外表面形状可以是方形、长方形、圆柱形、三角形、不规则形或类似个性化的关节骨水泥假体形状等任意形状。将关节骨水泥假体三维模型置于模具三维模型正中，应用布尔运算模具三维模型“减”关节骨水泥假体三维模型即得到关节骨水泥假体的模具，模具的内表面与关节骨水泥假体三维模型外表面相匹配。模具分为下模具和上模具两块或根据具体需要分为多块。上模具边缘带数个半圆形突出定位点与下模具相应位置的半圆形凹陷定位孔相匹配，利于下模具和上模具快速准确位置配对。下模具和上模具边缘设计一个或数个带塞盖的骨水泥注入口。下模具和上模具边缘设计数个匹配的紧固螺钉孔和紧固螺纹孔，或快速锁紧装置，可应用置入螺钉或快速锁紧装置的方法紧固下模具和上模具等待骨水泥硬化。下模具和上模具设计模具拔出手柄或不设模具拔出手柄，所设模具拔出手柄利于骨水泥固化后方便去除模具。3.制造个性化的关节骨水泥假体模具将关节骨水泥假体模具三维模型转换为3D打印机可识别的格式，应用增材制造（3D打印）的方法将模具制作出来，打印材料可以是聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide，PLA)、ABS塑料、尼龙、聚醚醚酮（PEEK）或其衍生物等多种3D打印材料。4.设计个性化关节骨水泥假体加强支架根据个性化的关节骨水泥假体三维模型形状、大小、形状，应用计算机辅助设计（CAD）技术将加强支架设计为多孔网格结构，可为交差曲面多孔结构或正交多孔结构，使得液态期的骨水泥易于灌注进加强支架内，多孔网格结构内部中间有加固梁结构。个性化骨水泥假体加强支架外表面形状、大小、长度与设计的个性化的关节骨水泥形状一致，尺寸小于或等于个性化骨水泥假体。5.制造个性化关节骨水泥假体加强支架将个性化骨水泥泥假体加强支架的三维模型转换为3D打印机可识别的格式，应用增材制造（3D打印）的方法制作出来，打印材料可以是聚醚醚酮（PEEK）或其衍生物、尼龙、钛合金、不锈钢、钽合金等多种3D打印材料。一种个性化骨水泥假体加强支架的使用，方法是：为方便利于骨水泥假体的快速取出，可以将个性化关节骨水泥假体的下模具和上模具模面涂布硅树脂膜或特富龙涂料等材质；将个性化骨水泥假体加强支架放置入个性化的关节骨水泥假体下模具内，将下模具和上模具用螺丝钉或快速锁紧装置，从个性化的关节骨水泥假体模具的骨水泥注入口注满骨水泥，待骨水泥硬化后拆除模具，得到带个性化骨水泥假体加强支架的个性化骨水泥假体，应用于关节骨水泥假体置换术。与现有技术相比较，本技术优点：1.一种个性化骨水泥假体加强支架。设计方法为采集特定患者关节部位（包括关节及骨水泥假体柄体所在长骨部分）的CT或X线或MR医学影像数据，根据该特定患者医学影像数据的解剖学影像特征、参数设计特定大小、形状、长度等的关节骨水泥假体三维模型。应用计算机辅助设计（CAD）技术将加强支架设计为设有支架主梁、支架副梁和支架网多孔网格结构，支架网为交差曲面多孔结构或正交多孔结构，使得液态期的骨水泥易于灌注进加强支架内。2.个性化骨水泥假体加强支架外表面形状、大小、长度与设计的个性化的关节骨水泥假体形状一致，整体网格状结构内支架可在手术取出时尽量保持骨水泥假体的完整性；配合个性化骨水泥假体模具制作骨水泥假体，解决了手工捏制导致形状和尺寸不精确及强度弱的缺点，有效增强骨水泥假体强度、延长骨水泥假体寿命及提高手术成功率，可解决以往单纯骨水泥假体硬化后力学特征为硬而脆，强度不足导致易折断，骨水泥假体二期手术取出是易发生折断或碎裂的缺点。附图说明图1为骨水泥假体加强支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种个性化关节骨水泥假体加强支架，其特征在于：本加强支架（1）设置支架主梁（3）、支架副梁（5）和支架网（7），所述支架网（7）设在支架主梁（3）和支架副梁（5）的四周，所述支架主梁（3）设置支架头（2）和支架颈（4），所述支架副梁（5）设置支架柄（6）。

【技术特征摘要】
1.一种个性化关节骨水泥假体加强支架，其特征在于：本加强支架（1）设置支架主梁（3）、支架副梁（5）和支架网（7），所述支架网（7）设在支架主梁（3）和支架副梁（5）的四周，所述支架主梁（3）设置支架头（2）和支架颈（4），所述支架副梁（5）设置支架柄（6）。2.根据权利要求1所述的一种个性化关节骨水泥假体加强支架，其特征在于：所述支架网（7）各部位的外径小于或等于骨水泥假体（8）。3.根据权利要求1所述的一种个性化关节骨水泥假体加强支架，其特征在于：配置相应的模具，所述模具分为下模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗翔，谭海涛，江建中，
申请(专利权)人：贵港市人民医院，
类型：新型
国别省市：广西,45