一种人工跖趾关节假体制备方法技术

一种人工跖趾关节假体制备方法，包括如下步骤：患者进行足部CT扫描，CT扫描数据导入三维重建软件Mimics中，得到涵盖跖骨、趾骨髓腔的第1三维重建模型；将第1三维重建模型与第2三维重建模型进行布尔减运算，可得到第1模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)；选择三维重建软件Mimics的模型分离功能，得到第2模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)；跖趾关节假体头部与柄部分开设计，根据髓腔形态进行髓内柄个性化设计，根据足部跖骨、趾骨关节头部形态进行假体头部个性化设计；设计的髓内柄假体进行3D打印后进行扫描；将设计好的个性化跖趾关节假体模型进行打印。该方法制备跖趾关节假体具备个性化制造优势，髓内柄形态与髓腔形态匹配，关节假体头部与正常关节形态接近，可以最大程度满足患者需求并降低假体制造成本。者需求并降低假体制造成本。者需求并降低假体制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种人工跖趾关节假体制备方法


[0001]本专利技术涉及人工跖趾关节假体
，特别是涉及一种人工跖趾关节假体制备方法。

技术介绍

[0002]包括前足类风湿性关节炎在内的多种足部退变、创伤可导致足部跖趾关节的严重疼痛、重度畸形或者运动障碍，随着此类的疾病发生、进展，在不同程度上影响跖趾关节运动，最终导致跖趾关节功能障碍甚至关节炎、关节脱位，影响正常生活和工作。既往手术治疗方案为第1跖趾关节融合及2-5跖趾关节成型，不利因素为第1跖趾关节僵硬影响步态及前跖负重异常。作为多种跖趾关节活动障碍疾病治疗的最终手段：人工跖趾关节置换术，该技术可重建跖趾关节运动功能，恢复跖趾关节稳定性并矫正跖趾关节畸形，在改善跖趾关节外观的同时显著缓解病人疼痛，其开展已超过半个世纪并为人们所广泛接受。
[0003]人工跖趾关节置换术是临床跖趾关节功能障碍疾病(骨性关节炎、创伤性关节炎及类风湿性关节炎等)的重要治疗手段，由于跖趾关节结构的复杂性和特殊性，传统制造的人工跖趾关节仍存在不少问题，其远期效果不佳与并发症的发生限制了其更大的推广与应用，其中的重要原因就是假体材料选择与假体设计的不完善，例如美国WRIGHT公司的Swanson人工关节材质是硅胶，既不能纠正畸形，也不能承担剧烈运动，只能用于65岁以上活动量较小的老年人。3D打印技术的出现与发展，带来了优化人工跖趾关节材料选择以及完善假体设计与安装的新方法，并且与传统人工跖趾关节假体相比具有个性化、精准化、低成本的优势，更加符合我国医疗实际情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种人工跖趾关节假体制备方法，针对临床跖趾关节活动障碍患者需要进行人工跖趾关节假体置换的需求，实现个性化的人工跖趾关节假体制备，假体髓内柄基于跖骨、趾骨髓腔形态个性化设计，关节头部基于跖趾关节头部解剖形态，更加符合解剖型假体设计与功能要求。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种人工跖趾关节假体制备方法，包括如下步骤：(1)患者进行足部CT扫描，获得CT扫描数据；(2)CT扫描数据导入三维重建软件Mimics中，设置相应阈值，得到涵盖跖骨、趾骨髓腔的第1三维重建模型；(3)通过三维重建软件Mimics再次设置阈值，得到只包含跖骨、趾骨骨质部分的第2三维重建模型，此阈值下，髓腔中无填充；(4)选择三维重建软件Mimics的布尔运算功能，将第1三维重建模型与第2三维重建模型进行布尔减运算，可得到第1模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)；(5)选择三维重建软件Mimics的模型分离功能，剔除跖趾骨髓腔形态模型中多余部分，得到第2模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)；上述步骤(2)(3)(4)(5)具体是采用三维重建软件Mimics13.01进行三维重建得到虚拟双足部骨骼三维模型，并利用设定阈值的不同得到涵盖髓腔、不涵盖髓腔的重建模型以及利用布尔运算得到髓腔形
态。(6)将第2模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)导入Geomgaic Studio软件中，针对形态不足进行修复；(7)跖趾关节假体头部与柄部分开设计，根据髓腔形态进行髓内柄设计，根据跖骨、趾骨关节头部形态进行假体头部个性化设计；(8)选取合适髓内柄长度并进行髓内柄假体长径与周长的测量，根据测量数据进行髓内柄假体的个性化设计；上述步骤(7)(8)在进行假体设计时，假体头部与柄部分开设计，根据髓腔形态进行个性化髓内柄形态设计，并通过测量髓腔模型得到合适的髓内柄假体长径与周径进行数字化设计；根据跖骨、趾骨关节头部形态进行假体头部的个性化设计。(9)设计的髓内柄假体进行3D打印后进行扫描，得到扫描数据；(10)进行髓内柄假体、扫描数据及髓内柄形态的形态学对比验证；(11)当形态学验证可行，进一步匹配关节头部；(12)将设计好的个性化跖趾关节假体模型导入3D打印机进行打印，对于关节头部进行抛光即得到个性化假体。进一步，步骤(1)具体是患者进行双足CT扫描，并获得高精度CT扫描数据。进一步，所述步骤(6)针对形态不足进行修复，包括去除模型表面多余结构、进行适当光滑处理。
[0007]进一步，步骤(9)具体所采用的3D打印材料为光敏树脂。
[0008]进一步，步骤(9)具体所采用的3D打印材料为聚乳酸。
[0009]进一步，步骤(9)具体所采用的3D打印材料为聚醚醚酮PEEK材料。
[0010]进一步，步骤(10)具体是在计算机辅助检测软件Geomagic Qualify中进行个性化设计髓内柄假体，3D打印模型扫描数据以及髓内柄形态进行形态学对比验证。
[0011]进一步，步骤(12)中，进行打印的跖趾关节假体材料为钛金属粉末。
[0012]进一步，步骤(12)中，进行打印的跖趾关节假体材料为聚醚醚酮PEEK材料。
[0013]进一步，步骤(12)中，进行打印的跖趾关节假体材料为氧化铝基复合陶瓷材料。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该方法制备跖趾关节假体具备个性化制造优势，髓内柄形态与髓腔形态匹配，关节假体头部与正常关节形态接近，可以最大程度满足患者需求并降低假体制造成本。
附图说明
[0015]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图中：
[0016]图1是本专利技术实施例2三维重建足部骨骼三维模型并得到髓腔形态模型的过程示意图。
[0017]图2是将髓腔形态模型导入Geomagic Studio软件中，进行模型形态的修复的过程示意图。
[0018]图3是跖趾关节假体头部与柄部分开设计，根据跖趾关节头部进行假体头部个性化设计，根据髓腔形态进行髓内柄个性化设计的过程结构示意图，
[0019]图4是假体植入体内后的影像学表现。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]实施例1
[0022]一种人工跖趾关节假体制备方法，包括如下步骤：
[0023](1)患者进行双足CT扫描，获得高精度CT扫描数据；
[0024](2)扫描数据导入三维重建软件Mimics中，设置相应阈值，得到涵盖足部跖骨、趾骨髓腔的第1三维重建模型；
[0025](3)再次设置阈值，得到只包含跖骨、趾骨骨质部分的第2三维重建模型，此阈值下，髓腔中无填充；
[0026](4)选择软件中布尔运算功能，将第1三维重建模型与第2三维重建模型进行布尔减运算，可得到第1模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)；
[0027](5)选择软件模型分离功能，剔除第1模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)中多余部分，得到第2模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)；
[0028](6)将第2模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)导入Geomgaic Studio软件中，针对模型形态不足进行修复；
[0029](7)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工跖趾关节假体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)患者进行足部CT扫描，获得CT扫描数据；(2)CT扫描数据导入三维重建软件Mimics中，设置相应阈值，得到涵盖足部跖骨、趾骨髓腔的第1三维重建模型；(3)通过三维重建软件Mimics再次设置阈值，得到只包含足部跖骨、趾骨骨质部分的第2三维重建模型，此阈值下，髓腔中无填充；(4)选择三维重建软件Mimics的布尔运算功能，将第1三维重建模型与第2三维重建模型进行布尔减运算，可得到第1模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)；(5)选择三维重建软件Mimics的模型分离功能，剔除跖骨、趾骨髓腔形态模型中多余部分，得到第2模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)；(6)将第2模型(跖骨、趾骨髓腔形态模型)导入Geomgaic Studio软件中，针对形态不足进行修复；(7)跖趾关节假体头部与柄部分开设计，根据髓腔形态进行髓内柄设计，根据跖趾骨关节头部形态进行假体头部个性化设计；(8)选取合适髓内柄长度并进行髓内柄假体长径与周长的测量，根据测量数据进行髓内柄假体的个性化设计；(9)设计的髓内柄假体进行3D打印后进行扫描，得到扫描数据；(10)进行髓内柄假体、扫描数据及髓内柄形态的形态学对比验证；(11)当形态学验证可行，进一步匹配关节头部；(12)将设计好的个性化跖趾假体模型导入3D打印机进行打印，对于关节头部进行抛光即得到个性化假体。2.根据权利要求1所述一种人...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，莫中军，段笑然，苏宏伦，王世隆，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心附属康复医院，
类型：发明
国别省市：