一种用于跟骨置换的定制跟骨假体及制造方法技术

本发明专利技术属于骨科医疗器械领域，提供一种用于跟骨置换的定制跟骨假体及制造方法，跟骨假体的结构特征基于患者足部骨骼形态设计，包括跟骨假体主体，所述跟骨假体主体上设有跟距关节面、跟骰关节面、跟腱孔、锁定螺钉孔、足跟支撑面、跟腱拉环、距骨填充结构、骨小梁多孔结构；由于跟骨假体采用了功能集成的一体化设计，本发明专利技术采用3D打印技术与常规机加工相结合的方式进行加工，减低加工难度，提高加工效率，实现锁定螺钉打入骨骼准确的位置和方向，及锁定螺钉与锁定螺钉孔之间螺纹的高精度啮合，锁紧稳固。紧稳固。紧稳固。

【技术实现步骤摘要】
一种用于跟骨置换的定制跟骨假体及制造方法


[0001]本专利技术涉及一种医疗器械
，具体涉及一种用于跟骨置换的定制跟骨假体及制造方法。

技术介绍

[0002]跟骨是人体最大的承载性跗骨，很容易受到损伤。跟骨骨折病变在跗骨骨折病变中是最常见的，跟骨产生病变后常有：足跟疼痛、无法站立或走动，局部肿胀、畸形，按压有痛感等症状。跟骨周围的解剖环境复杂，骨折类型以及损伤机制多样，且往往还伴有跟距关节、跟骰关节损伤移位。因此，选择合理的治疗方案、匹配性高的假体至关重要。定制跟骨假体置换目前已成为跟骨功能重建的重要方法。
[0003]患者的距骨出现缺损，同时伴有跟骨缺失。按照常规植入物的治疗方法，需要将缺损的距骨与塌陷的跟骨切除，然后进行距骨假体与跟骨假体的双重植入，从而完成距骨与跟骨的结构重建。
[0004]该方案存在以下问题：
[0005]1.切除的骨量大，切除部位结构复杂，切除难度高且时间长；
[0006]2.要完成距骨和跟骨的结构重建，需要植入距骨假体和跟骨假体两种，植入物数量多，重量大；
[0007]3.植入过程中两种假体的配合、两种假体与人体骨组织的配合定位复杂，手术难度高。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提出一种用于跟骨置换的定制跟骨假体及制造方法，可解决现有技术中存在的技术问题，定制跟骨假体主要用于恢复跟骨正常解剖形态，修补跟距关节的缺损，从而减少因跟骨畸形、缺损等导致的功能障碍。
[0009]本专利技术的技术方案是：一种用于跟骨置换的定制跟骨假体，跟骨假体的结构特征基于患者足部骨骼形态设计，包括跟骨假体主体，所述跟骨假体主体上设有与人体自然跟距连接的跟距关节面，所述跟距关节面上设有修补距骨缺损的距骨填充结构，与人体自然骰骨连接的跟骰关节面，对跟腱进行牵拉固定的跟腱孔和跟腱拉环，将所述跟骨假体主体与人体自然距骨、骰骨进行固定的锁定螺钉孔，足跟支撑面，骨小梁多孔结构。
[0010]相较于目前常规标准化产品，定制跟骨假体根据患者本身的骨骼结构特征进行设计制作，骨小梁结构和距骨填充结构使得匹配度、结合性等方面的性能更加优异，骨小梁多孔结构为三维贯通的多孔结构，有利于骨长入，同时起到轻量化的作用。
[0011]根据假体受力分析及力传导特性，所述跟骨假体主体包括外面的跟骨假体主体实心层和跟骨假体主体非承重层，所述跟骨假体主体实心层为主要承重结构，采用实体结构，所述跟骨假体主体的中部为非主要承重层部位，进行了轻量化处理，为镂空桁架；所述镂空桁架由镂空桁架单元阵列排列组合形成，所述镂空桁架单元形状根据力学性能和制造要求
进行选择，所述镂空桁架单元的阵列排布角度根据力的传导方向排布，所述镂空桁架单元的梁的贯穿方向，与重力方向成30
°‑
60
°
夹角，为力在所述镂空桁架中的传导提供支撑，保证力学性能的情况下，实现跟骨假体轻量化设计。
[0012]所述跟骨假体主体上设有若干所述锁定螺钉孔，所述锁定螺钉孔和锁定螺钉相匹配，可通过所述锁定螺钉孔，用所述锁定螺钉将所述跟骨假体主体与患者距骨、骰骨进行固定，通过所述锁定螺钉孔的深度、配合使用的所述锁定螺钉长度，来控制所述锁定螺钉打入骨骼的深度。
[0013]所述锁定螺钉包括上端的锁定螺钉钉帽和锁定螺钉钉帽下端连接的锁定螺钉钉体，所述锁定螺钉钉帽成锥形，锥形的外表面设有椎螺纹，在使用锁定螺钉装入锁定螺钉孔时，啮合的螺纹之间有止退环，通过锁定螺钉与锁定螺钉孔之间螺纹的啮合，将止退环挤压到螺纹间隙中，增大螺纹间摩擦力，起到防止螺钉退出的作用，所述锁定螺钉孔的螺纹锥度、止退环的锥度及所述锁定螺钉的钉帽螺纹锥度一致。
[0014]所述镂空桁架贯通跟骨假体主体的侧面，用于清除镂空结构里3D打印的残留粉末，所述止退环设有形变槽，使所述止退环在挤压过程中更容易产生形变。
[0015]所述跟骰关节面表面阵列分布有骨小梁多孔结构。
[0016]所述跟距关节面上设有修补距骨缺损的距骨填充结构，表面阵列分布有骨小梁多孔结构。
[0017]骨小梁结构设计在骨结合面上，可以使跟骨假体与骨接触面之间把持力增大，连接更牢固，骨小梁多孔结构孔径为300
‑
800μm，相邻的孔之间相互连通，孔隙率为50％
‑
90％。
[0018]跟腱可通过所述跟腱孔进行环绕缝合，起到牵拉固定的作用，跟骨假体主体的足跟支撑面为圆弧结构，增大与足底软组织的接触面积，可在支撑体重的情况下，减小足底软组织受到的压强。
[0019]用于制造本申请中一种用于跟骨置换的定制跟骨假体的制造方法，包括如下步骤：
[0020]步骤A00：通过CT或MRT获得足部骨骼的片层数据；
[0021]步骤B00：将足部骨骼的片层数据导入软件MIMICS，并重建足部骨骼的三维模型；步骤C00：根据重建的脚骨三维模型，利用CAD进行定制跟骨假体的结构设计。
[0022]步骤D00：对定制跟骨假体进行力学分析，在假体非主要承重位置截取减重块，转换为镂空桁架结构；
[0023]步骤E00：定制跟骨假体与距骨和骰骨接触的位置，骨搭接面设计为骨小梁多孔结构；
[0024]步骤F00：将设计完成的定制跟骨假体模型文件导入快速成型辅助软件中，先进行空间位置摆放、添加支撑，然后进行分层切片处理，并将分层数据导入3D打印设备中进行打印；
[0025]步骤G00：制造材料为钛合金、钴铬合金或陶瓷粉末材料，3D打印完成后，进行假体热处理，提高材料理化性能，去除内应力，并通过机加工的方式加工锁定螺钉孔；步骤H00：假体结构加工完成后，通过抛光、喷砂、清洗等工艺，制成植入物假体。
[0026]本专利技术具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，实现以下有益效果：
[0027]1.跟骨假体上有用于填补距骨缺失的距骨填充结构、用于跟骨结构重建的跟骨假体主体结构，并且两种结构进行了一体化设计，将两种功能的结构集合到一个假体上，可减少植入物数量，降低植入物假体与骨组织的配合自由度，手术难度降低；
[0028]2.针对距骨缺失的问题，本专利技术采用的是距骨缺失填充方法，根据距骨缺失的骨组织形态，进行定制结构设计，按缺失轮廓形态进行填充，在最大限度保留原有距骨组织的同时，实现缺失组织的重建补充，减少了骨切除量，降低手术难度，减少手术时间；
[0029]3.由于跟骨假体采用了功能集成的一体化设计，因此结构不规则且较为复杂，常规加工方式加工难度大，本专利技术采用了3D打印技术与常规机加工相结合的方式进行加工制作：通过3D打印技术实现假体轮廓特征、镂空桁架及骨小梁多孔结构的加工制造，减低加工难度，提高加工效率；由于3D打印技术加工精度无法满足锁定螺钉孔的设计要求，因此通过常规机加工的方式，对锁定螺钉孔进行精加工，保证锁定螺钉孔位置、方向及螺纹结构的高精确度。从而实现锁定螺钉打入骨骼准确的位置和方向，及锁定螺钉与锁定螺钉孔之间螺纹的高精度啮合，锁紧稳固。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于跟骨置换的定制跟骨假体，其特征在于：跟骨假体的结构特征基于患者足部骨骼形态设计，包括跟骨假体主体，所述跟骨假体主体上设有与人体自然跟距连接的跟距关节面，所述跟距关节面上设有修补距骨缺损的距骨填充结构，与人体自然骰骨连接的跟骰关节面，对跟腱进行牵拉固定的跟腱孔和跟腱拉环，将所述跟骨假体主体与人体自然距骨、骰骨进行固定的锁定螺钉孔，足跟支撑面，骨小梁多孔结构。2.根据权利要求1所述的一种用于跟骨置换的定制跟骨假体，其特征在于：根据假体受力分析及力传导特性，所述跟骨假体主体包括外面的跟骨假体主体实心层和跟骨假体主体非承重层，所述跟骨假体主体实心层为主要承重结构，采用实体结构；所述跟骨假体主体非主要承重层进行了轻量化处理，为镂空桁架；所述镂空桁架由镂空桁架单元阵列排列组合形成，所述镂空桁架单元形状根据力学性能和制造要求进行选择，所述镂空桁架单元的阵列排布角度根据力的传导方向排布，所述镂空桁架单元的梁的贯穿方向，与重力方向成30
°‑
60
°
夹角，为力在所述镂空桁架中的传导提供支撑，保证力学性能的情况下，实现跟骨假体轻量化设计。3.根据权利要求2所述的一种用于跟骨置换的定制跟骨假体，其特征在于：所述跟骨假体主体上设有若干所述锁定螺钉孔，所述锁定螺钉孔和锁定螺钉相匹配，可通过所述锁定螺钉孔，用所述锁定螺钉将所述跟骨假体主体与患者距骨、骰骨进行固定，通过所述锁定螺钉孔的深度、配合使用的所述锁定螺钉长度，来控制所述锁定螺钉打入骨骼的深度。4.根据权利要求3所述的一种用于跟骨置换的定制跟骨假体，其特征在于：所述锁定螺钉包括上端的锁定螺钉钉帽和锁定螺钉钉帽下端连接的锁定螺钉钉体，所述锁定螺钉钉帽成锥形，锥形的外表面设有椎螺纹，在使用锁定螺钉装入锁定螺钉孔时，啮合的螺纹之间有止退环，通过锁定螺钉与锁定螺钉孔之间螺纹的啮合，将止退环挤压到螺纹间隙中，增大螺纹间摩擦力，起到防止螺钉退出的作用，所述锁定螺钉孔的螺纹锥度、止退环的锥度及所述锁定螺钉的钉帽螺纹锥度一致。5.根据权利要求4所述的一种用于跟骨置换的定制跟骨假体，其特征在于：所述镂空桁架贯通跟骨假体主体的侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁成林，刘柏村，陈成，李炎洲，孙军伟，刘鑫，
申请(专利权)人：山东威高骨科材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：