个性化髋臼发育不良可吸收支撑植骨板的制作方法技术

本发明专利技术公开了个性化髋臼发育不良可吸收支撑植骨板的制作方法，通过CT扫描数据生成质骨轮各层面轮廓线和松质骨轮廓线并进一步得到皮质骨和松质骨三维模型，根据皮质骨和松质骨三维模型的损伤情况，构建支撑植骨板3D模型，3D打印后处理得到支撑植骨板。本发明专利技术的一些实例，可以满足髋臼外侧、前后方的覆盖，同时避免过度覆盖，同时可以重建髋关节正常力学传导，有效缓解因应力集中而导致的软骨磨损，具体广阔的临床应用前景。体广阔的临床应用前景。

【技术实现步骤摘要】
个性化髋臼发育不良可吸收支撑植骨板的制作方法


[0001]本专利技术涉及外科植入物设计领域，特别涉及个性化髋臼发育不良可吸收支撑植骨板的制作方法。

技术介绍

[0002]髋关节发育不良（DDH，developmental dysplasia of the hip）通常包括包绕股骨头上方和前方的髋臼骨质缺如，髋臼变浅以及髋关节的异常侧偏，以上这些异常将导致髋关节的接触面积减少引起关节接触压力增加，造成软骨损伤及退变，导致退行性继发性骨性关节炎的发生，严重影响患者的日常生活及工作。
[0003]目前治疗DDH的方法中，骨盆截骨手术对髋臼发育不良取得不错的效果，但该手术操作复杂，手术风险较高，对术者技术要求很严格，可能出现多种并发症；此外，骨盆截骨手术重点在于增大髋臼外侧对股骨头的覆盖，对于髋臼前方或后方严重缺损的患者，髋臼周围截骨难以同时达到增加覆盖，且髋臼周围截骨术中难以判断髋臼前方、外侧覆盖、包容程度。再者，每位DDH患者的髋臼与股骨头病变程度、髋臼大小、髋臼外侧、前后方骨缺损都不相同，因此制定个体化的支撑板对DDH患者尤为重要。
[0004]现有的髋臼发育不良的具体病情诊断主要依赖于X线和CT，受限于仪器和方法本身的限制，难以清楚地确定DDH患者的髋臼与股骨头病变程度、髋臼大小、髋臼外侧、前后方骨缺损情况，这对个体化支撑板的制作提出了更高的要求。
[0005]个体化的支撑板对DDH患者虽然重要，但是现有技术中缺乏行之有效的制作方法。目前用于髋关节发育不良的增强垫块属于固定化产品，尽管有不同型号、大小可供选择，但是难以满足髋臼外侧、前后方的覆盖，同时避免过度覆盖。因此，本专利技术基于正常人体髋臼解剖形态，多维度、个体化设计支撑钢板，个体化支撑钢板设计使外侧CE角为、Sharp角、前方CE角、臼顶倾斜角、髋臼覆盖率同时满足，重建髋关节正常力学传导，降低髋关节磨损。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种个性化髋臼发育不良可吸收支撑植骨板的制作方法。
[0007]本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的第一个方面，提供：个性化髋臼发育不良支撑植骨板的制作方法，包括：1)获取病人髋关节CT扫描数据；2)基于CT扫描数据生成皮质骨轮各层面轮廓线和松质骨轮廓线，轮廓线各曲度需与髋臼正常形态相匹配；3)基于皮质骨轮廓线和松质骨轮廓线分别生成皮质骨、松质骨3D 模型；4)将皮质骨、松质骨3D 模型经原点配准后装配，运算得到皮质骨和松质骨三维模型，经装配建立髋关节骨性模型；
5)根据皮质骨和松质骨三维模型的损伤情况，构建支撑植骨板3D模型，所述支撑植骨板满足：外侧CE角为25～40
°
，Sharp角应＜40
ꢀ°
，前方CE角为20～40
°
，臼顶倾斜角为0～10
ꢀ°
，髋臼覆盖率大于75%，得到初步的支撑植骨板3D 模型；6)将初步的支撑植骨板3D 模型和髋关节骨性模型匹配，确定螺钉数目、拉力孔、锁定孔的分布比例、螺钉放置的安全区域、长度及角度，得到最终的支撑植骨板3D 模型；7)3D打印，后处理得到个性化髋臼发育不良支撑植骨板。
[0008]在一些实例中，所述个性化髋臼发育不良支撑植骨板还设置有骨填充孔或腔。
[0009]在一些实例中，使用有限元分析和/或力学模拟测试对最终的支撑植骨板3D 模型进行有效性和安全性验证。
[0010]在一些实例中，所述个性化髋臼发育不良支撑植骨板及其螺钉由可吸收的材料制成。
[0011]在一些实例中，所述可吸收的材料选自镁合金。
[0012]在一些实例中，获取的CT扫描数据，层厚0.5mm，层距5 mm。
[0013]在一些实例中，使用Mimics 16. 0 软件处理CT扫描数据生成皮质骨轮各层面轮廓线和松质骨轮廓线并进一步生成皮质骨、松质骨3D 模型。
[0014]在一些实例中，使用Solidworks软件进行曲面等距、增厚、分割操作，基于皮质骨和松质骨三维模型的损伤情况，构建支撑植骨板3D模型。
[0015]在一些实例中，所述支撑植骨板表面设有利于骨生长的涂层。
[0016]本专利技术的第二个方面，提供：一种个性化髋臼发育不良可吸收支撑植骨板，按本专利技术第一个方面所述的制作方法制备得到。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术的一些实例，可以满足髋臼外侧、前后方的覆盖，同时避免过度覆盖，同时可以重建髋关节正常力学传导，有效缓解因应力集中而导致的软骨磨损，具体广阔的临床应用前景。
[0018]本专利技术的一些实例，制作得到的个体化支撑板，可以大幅简化复杂的髋关节手术操作，在矫正髋关节发育不良时通过植骨和支撑板的双重作用来矫正髋臼角异常，避免了单纯髋臼加盖容易发生盖骨固定不牢而溶解；具有手术时间短、出血少、风险小等优点。
[0019]本专利技术的一些实例，使用可吸收的材料，如镁合金材料制作，植骨愈合后，材料可被逐渐吸收，既提供了早期的稳定，又避免了后期二次手术取内固定。
[0020]本专利技术的一些实例，数据来源可靠且容易获取，可在基层医疗机构实施；采用的逆向工程技术建模，实现快速设计制造，可以改变目前手术医生根据目测和经验进行骨盆截骨的现状，减少手术创伤，缩短手术时间，减少截骨手术带来的畸形愈合、骨不连等并发症发生，完全符合现代骨科内固定微创BO的理念。
附图说明
[0021]图1是基于CT数据三维重建髋关节的流程示意图；图2是Geomagic、Solidworks软件进一步处理并组配髋关节三维模型；图3是髋臼发育不良可吸收支撑植骨板的结构示意图；
图4是外侧CE角（Wiberg central-edgeangle CE角，即股骨头中心点的垂线与髋臼外侧边缘的夹角）的测量示意图；图5是Sharp角（观察髋臼的倾斜程度，即髋臼外缘与泪滴下缘之间的连线与骨盆水平线之间的夹角）的测量示意图；图6是前方CE角的测量示意图；图7是臼顶倾斜角(Acetabular Index Angle，用来评价冠状位上髋臼顶的方向，以及股骨头外上方的覆盖，髋臼的关节承重面在X线片上表现为外形类似“眉弓”的硬化带)的测量示意图；图8是髋臼覆盖率（股骨头被骨性髋臼覆盖的百分比，即股骨头内缘至髋臼外缘的距离与股骨头内外缘之间距离的百分比）的测量示意图。
具体实施方式
[0022]本专利技术的第一个方面，提供：个性化髋臼发育不良支撑植骨板的制作方法，包括：1)获取病人髋关节CT扫描数据；2)基于CT扫描数据生成皮质骨轮各层面轮廓线和松质骨轮廓线，轮廓线各曲度需与髋臼正常形态相匹配；3)基于皮质骨轮廓线和松质骨轮廓线分别生成皮质骨、松质骨3D 模型；4)将皮质骨、松质骨3D 模型经原点配准后装配，运算得到皮质骨和松质骨三维模型，经装配建立髋关节骨性模型；5)根据皮质骨和松质骨三维模型的损伤情况，构建支撑植骨板3D模型，所述支撑植骨板满足：外侧CE角为25～40
°
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.个性化髋臼发育不良支撑植骨板的制作方法，包括：1)获取病人髋关节CT扫描数据；2)基于CT扫描数据生成皮质骨轮各层面轮廓线和松质骨轮廓线，轮廓线各曲度需与髋臼正常形态相匹配；3)基于皮质骨轮廓线和松质骨轮廓线分别生成皮质骨、松质骨3D 模型；4)将皮质骨、松质骨3D 模型经原点配准后装配，运算得到皮质骨和松质骨三维模型，经装配建立髋关节骨性模型；5)根据皮质骨和松质骨三维模型的损伤情况，构建支撑植骨板3D模型，所述支撑植骨板满足：外侧CE角为25～40
°
，Sharp角应＜40
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，前方CE角为20～40
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，臼顶倾斜角为0～10
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，髋臼覆盖率大于75%，得到初步的支撑植骨板3D 模型；6)将初步的支撑植骨板3D 模型和髋关节骨性模型匹配，确定螺钉数目、拉力孔、锁定孔的分布比例、螺钉放置的安全区域、长度及角度，得到最终的支撑植骨板3D 模型；7)3D打印，后处理得到个性化髋臼发育不良支撑植骨板。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述个性化髋臼发育不良支撑植骨板...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏秋实，林天烨，何伟，
申请(专利权)人：广州中医药大学第三附属医院广州中医药大学第三临床医学院，广州中医药大学附属骨伤科医院，广州中医药大学骨伤科研究所，
类型：发明
国别省市：