一种基于3D打印的一体式髋臼翻修假体及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于3D打印的一体式髋臼翻修假体，包括髋臼杯和翼板，所述翼板通过3D打印技术一体成型于髋臼杯的侧方，所述髋臼杯和翼板上均加工有钉道，且所有钉道互不干涉。设于所述髋臼杯上的钉道包括3个髂骨方位钉道和1个耻骨方位钉道。本发明专利技术采用3D打印技术制备的髋臼翻修假体能够做到与髋臼假体周围骨溶解区域的不规则形态高度一致，其采用钛合金材料制备，其弹性模量与正常骨骼接近，具有良好的力学适配及形态适配性。好的力学适配及形态适配性。好的力学适配及形态适配性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印的一体式髋臼翻修假体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及个体化医用内植物领域，具体涉及一种基于3D打印的一体式髋臼翻修假体及其制备方法。

技术介绍

[0002]人工全髋关节置换术是治疗终末期髋关节疾病的有效方法，全球范围内，初次全髋关节置换术的数量正逐年增加，即使手术十分成功，仍有部分患者由于各种原因如假体松动、关节不稳定以及关节感染等，而需要进行髋关节翻修术。有报道显示，2005年全美髋关节翻修术的数量为40800台，预计到2030将增至96700台，增长约137%。
[0003]髋关节置换术后假体周围骨溶解、感染等是髋关节置换术后失败及翻修的主要原因，而翻修是否成功的关键是对骨溶解、感染等引致的骨盆大范围、不规则解剖形态的骨缺损的重建。
[0004]此前，对髋关节假体周围骨盆大范围骨缺损的处理，一是大量同种异体骨或自体骨值骨，二是应用骨水泥，假体均用标准假体或翻修假体。这些处理方式存在的主要问题如下：前者，值骨的骨改建时间过长，无法提供早期的假体稳定性，且值骨修复改建易出现翻修假体位移；后者，骨水泥尽管早期稳定性尚可，但由于存在与骨无法愈合的界面，迟早会发生界面松动。
[0005]在翻修过程中，翻修假体的骨整合主要两方面条件：（1）必须获得良好的初始稳定性，假体与骨之间的微移动应小于50μm，大于150μm的微移动则会导致骨吸收和纤维组织长入，并最终造成假体松动；（2）假体与宿主骨间有足够的接触面积，大多数医生认为在X线片上髋臼应最少覆盖50%以上的假体。但当骨缺损十分严重，破坏了髋臼的结构性支撑，甚至造成骨盆连续性中断，导致髋臼假体试模仅能实现部分初始稳定性，或完全没有初始稳定性。
[0006]
技术实现思路

[0007]本专利技术的专利技术目的是为了解决上述技术问题，提供一种基于3D打印的一体式髋臼翻修假体及其制备方法，采用3D打印技术制备的骨盆翻修假体能够做到与骨盆假体周围骨溶解区域的不规则形态高度一致，具有良好的力学适配及形态适配性。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种基于3D打印的一体式髋臼翻修假体，包括髋臼杯和翼板，所述翼板一体成型于髋臼杯的侧方，所述髋臼杯和翼板上均加工有钉道，且所有钉道互不干涉。
[0009]其中，设于所述髋臼杯上的钉道包括3个髂骨方位钉道和1个耻骨方位钉道。
[0010]其中，所述髋臼杯的其中一侧的翼板为髂骨翼板，所述髂骨翼板上设有至少2个髂骨翼板钉道。
[0011]其中，所述的基于3D打印的一体式髋臼翻修假体还包括填充于髋臼杯和钉道的外
侧与患者髋臼之间的骨小梁结构。
[0012]进一步，所述髋臼杯外侧的骨小梁结构的厚度为1.5mm，所述翼板侧方的骨小梁结构的厚度为1.5mm。
[0013]其中，3个所述髂骨方位钉道为自髋臼杯向下延伸的实体钉道。
[0014]本专利技术还提供一种基于3D打印的一体式髋臼翻修假体的制备方法，包括如下步骤：（1）术前个性化的对患者双侧髋关节进行三维CT扫描，要求不大于1mm的薄层CT，dicom格式，范围要包含患病部位，并预留多余长度，拍摄完整骨盆数据，长度自腰4至股骨小粗隆位置处；（2）对CT扫描的原始数据进行优化处理，使用逆向软件进行骨质提取和重建，获取需要的骨质模型后进行假体设计规划；（3）根据每位患者髋臼骨缺损的形状和结构，选择合适金属臼杯三维模型并倒入软件进行模拟，测量患侧髋臼直径，并结合患侧、健侧髋臼位置，设计患侧髋臼角度，包括外展角和前倾角等各项参数；（4）根据确定位置后的臼杯及髋臼缺损状态进行假体规划和设计，填充缺损并增加翼板，考虑受力方向和辅助支撑填充等，得到最优化、最匹配的臼杯假体三维重建构型；将三维重建得到的骨盆翻修假体通过计算机辅助设计技术进行术前模拟安装；（5）根据患侧髋臼缺损形态，考虑力传导和支撑，同时考虑术中装入以及术后假体骨长入情况进行一体式髋臼翻修假体设计：一体式髋臼翻修假体包括髋臼杯和翼板，翼板一体成型于髋臼杯的侧方，髋臼杯和翼板上均加工有钉道；一体式髋臼翻修假体除髋臼杯、钉道，翼板为实体外其余均为骨小梁结构；翼板部分骨小梁厚1.5mm，杯体骨小梁厚1.5mm，填充垫块除实体钉道都为骨小梁结构；（6）髋臼假体设计完成后，打印树脂骨盆模型和假体模型做术前体外模拟；（7）模拟后确认无需做其他修改后，由工程师进行模型切片，制作打印机识别的文件，使用Arcam Q10打印机进行打印髋臼假体，以备用。
[0015]优选的，所述髋臼杯、翼板和钉道为钛合金材质，其弹性模量与正常骨骼接近。
[0016]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：1、本专利技术采用3D打印技术制备的髋臼翻修假体能够做到与髋臼假体周围骨溶解区域的不规则形态高度一致，其采用钛合金材料制备，其弹性模量与正常骨骼接近，具有良好的力学适配及形态适配性。
[0017]2、3D打印定制髋臼假体按患者骨盆数据逆向设计，实现了手术部位的个性化假体替换，不仅外形上与髋臼骨缺损高度吻合，一体化结构也方便术中安装，避免了过多的植骨和不必要的截骨以及植入物间的螺钉及骨水泥固定，从而保证了手术安全性及假体的初始稳定性。
[0018]3、本专利技术中，基于3D打印技术的个体化髋臼翻修假体可以根据骨溶解的不同部位及固定强度的需要进行个性化的螺孔设计，通过锁定螺钉、皮质骨螺钉、松质骨螺钉固定，尤其是闭孔钩的独特设计，有利于增强髋臼翻修假体的初始稳定性及即刻稳定性。钉道的方向、部位和长度均在术前规划设计完成，术中一次性完成螺钉固定，避免反复调试及误差,简化了手术操作步骤，提高了精确度和安全性。
[0019]4、3D打印工艺可以使髋臼翻修假体表面设计形成微孔结构，合适的孔隙率与孔径，有利于内植物
‑
骨界面的骨长入，以确保植入体的长期稳定性。
[0020]附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例一中患者髋臼处的CT图；图2为实施例一中患者髋臼的三维数字模型图；图3为实施例一中患者髋臼的三维数字模型的局部图；图4为实施例一中患侧髋臼位置直径测量图；图5为实施例一中模拟髋臼假体摆放位置图；图6为实施例一中髋臼角度测量图；图7为实施例一中制备的一体式髋臼翻修假体的结构示意图；图8为实施例一中三维数字模型上设置钉孔的位置图；图9为实施例一中一体式髋臼翻修假体与三维数字模型连接后的结构示意图；图10为本专利技术实施例二中患者髋臼处的CT图；图11为实施例二中患者髋臼的三维数字模型图；图12为实施例二中患者髋臼的三维数字模型的局部图；图13为实施例二中患侧髋臼位置直径测量图；图14为实施例二中模拟髋臼假体摆放位置图；图15为实施例二中髋臼角度测量图；图16为实施例二中制备的一体式髋臼翻修假体的结构示意图；图17为实施例二中三维数字模型上设置钉孔的位置图；图18为实施例二中一体式髋臼翻修假体与三维数字模型连接后的结构示意图。
[0022]附图标记说明：1、髋臼杯；2、翼板；3、钉道。
[0023]具体实施方式
[0024]为使本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的一体式髋臼翻修假体，其特征在于，包括髋臼杯和翼板，所述翼板通过3D打印技术一体成型于髋臼杯的侧方，所述髋臼杯和翼板上均加工有钉道，且所有钉道互不干涉。2.根据权利要求1所述的基于3D打印的一体式髋臼翻修假体，其特征在于，设于所述髋臼杯上的钉道包括3个髂骨方位钉道和1个耻骨方位钉道。3.根据权利要求1所述的基于3D打印的一体式髋臼翻修假体，其特征在于，所述髋臼杯的其中一侧的翼板为髂骨翼板，所述髂骨翼板上设有至少2个髂骨翼板钉道。4.根据权利要求1所述的基于3D打印的一体式髋臼翻修假体，其特征在于，还包括填充于髋臼杯和钉道的外侧与患者髋臼之间的骨小梁结构。5.根据权利要求4所述的基于3D打印的一体式髋臼翻修假体，其特征在于，所述髋臼杯外侧的骨小梁结构的厚度为1.5mm，所述翼板侧方的骨小梁结构的厚度为1.5mm。6.根据权利要求2所述的基于3D打印的一体式髋臼翻修假体，其特征在于，所述髂骨方位钉道为自髋臼杯向下延伸的实体钉道。7.一种如权利要求1
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6中任一项所述的基于3D打印的一体式髋臼翻修假体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）术前个性化的对患者双侧髋关节进行三维CT扫描，要求不大于1mm的薄层CT，dicom格式，范围要包含患病部位，并预留多余长度，拍摄完整骨盆数据，长度自腰4至股骨小粗隆位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王友华，徐华，陈民浩，张健华，
申请(专利权)人：南通大学附属医院，
类型：发明
国别省市：