基于3D打印的定制式脊柱椎体假体及其组配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于3D打印的定制式脊柱椎体假体及其组配方法。其中，基于3D打印的定制式脊柱椎体假体的组配方法包括以下步骤：建立功能部件模块库，所述功能部件模块库内设有多种功能部件模块；模拟术后脊柱骨骼模型，定制假体主体模型；根据手术需求，选用一种或多种所述功能部件模块与所述假体主体模型组合，获得组配模型；通过3D打印技术将所述组配模型打印制成脊柱椎体假体。基于3D打印的定制式脊柱椎体假体通过本发明专利技术公开的组配方法制成。本发明专利技术提出的方法能够简化主刀医生与工程师之间的交互环节，降低了双方的沟通成本，并能够降低整体系统更新所带来的工作量，提高设计效率，满足病人对于定制式脊柱椎体假体的时效性需求。效性需求。效性需求。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印的定制式脊柱椎体假体及其组配方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别是一种基于3D打印的定制式脊柱椎体假体及其组配方法。

技术介绍

[0002]目前由于3D打印技术的发展，部分临床医生已通过数字骨科相关技术以及3D打印技术采用定制式椎体假体完成脊柱手术节段的重建、支撑以及固定。3D打印定制式椎体假体是针对病人的脊柱解剖特征进行个性化定制而成，其大小、高度、解剖形态等参数均能够匹配患者的脊柱形态，有利于解剖形态的恢复以及椎体假体的稳定，而且，其主体部分大部分采用多孔结构进行填充，多孔结构形成的特殊生物学功能，能够促进骨组织与椎体假体的早期整合，提升融合固定的效果。另外，椎体假体设计方案由主刀医生和工程师共同完成，能够通过假体的设计方案配合不同手术入路、具体方案实现特殊的功能。
[0003]但由于手术方案的制定和假体设计通常需要主动医生和工程师进行反复且密切的交流，在这过程中由于双方知识背景的不同，通常存在着比较大的困难。而且，现有的技术是通过模拟患者术后的骨骼模型，以曲面拟合的方式从无到有完成椎体假体的设计的，通过该方式设计出来的假体与其配合的规格化内固定装置和患者实际骨骼形态之间是否存在差异或不匹配的问题则成为了假体设计环节中的关键。这就不可避免地延长了产品设计时间，最终难以满足患者对定制式假体时效性的需求，尤其是对于急需进行手术的病人。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于3D打印的定制式脊柱椎体假体及其组配方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题的解决方案是：
[0006]一种基于3D打印的定制式脊柱椎体假体的组配方法，包括以下步骤：
[0007]建立功能部件模块库，所述功能部件模块库内设有多种功能部件模块；
[0008]模拟术后脊柱骨骼模型，定制假体主体模型；
[0009]根据手术需求，选用一种或多种所述功能部件模块与所述假体主体模型组合，获得组配模型；
[0010]通过3D打印技术将所述组配模型打印制成脊柱椎体假体。
[0011]本专利技术至少具有如下的有益效果：在定制式脊柱椎体假体的设计过程中，由主刀医生指定手术方案，并从功能部件模块库中选择必要的功能部件模块，将主刀医生和工程师之间的交流以菜单的形式体现，简化了医工交互的环节，降低了双方的沟通成本；并且，由于建立了功能部件模块库，能够快速地将假体主体模块与所需要的功能部件模块进行组合，能够减少工程师在脊柱椎体假体设计的过程中的工作量，提高设计效率，满足病人对于定制式脊柱椎体假体的时效性需求；另外，当在设计的过程中遇到功能部件模块无法满足实际需求的情况下，可由工程师针对主刀医生的需求单独对功能部件模块进行重新设计，
无需对整体的脊柱椎体假体进行重新设计，降低了脊柱椎体假体系统更新所带来的工作量，也减少了更新所需的时间。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述模拟术后脊柱骨骼模型，定制假体主体模型的步骤包括以下步骤：
[0013]通过计算机模拟术后的所述脊柱骨骼模型；
[0014]根据所述脊柱骨骼模型的形态，建立框架模型和多孔填充结构模型，所述框架模型与所述多孔填充结构模型连接。
[0015]通过计算机模拟术后的脊柱骨骼模型，能够更精确地定制假体主体模型，框架模型和多孔填充结构模型组合成为假体主体模型的基础；在3D打印后，框架模型能够制成实体框架，起到承载应力的作用，并对脊柱椎体假体的表面边缘进行包裹，避免锐利的边缘刮伤使用者的神经、血管等组织；而多孔填充结构模型能够通过3D打印制成多孔填充结构，能够起到承载应力的作用，还对成骨诱导和骨长入起到重要作用。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，所述通过计算机模拟术后的所述脊柱骨骼模型的步骤包括以下步骤：
[0017]通过CT采集对相邻椎体逆向建模，以获得相邻椎体的表面结构；
[0018]通过所述相邻椎体的表面结构获得所述脊柱骨骼模型，所述脊柱骨骼模型的上下表面与所述相邻椎体的表面结构相贴合。
[0019]通过CT采集对相邻椎体逆向建模，获得相邻椎体的表面结构，进一步获得与相邻椎体的表面结构贴合的脊柱骨骼模型，能够更加准确地分析和模拟术后的脊柱骨骼，获得更符合手术需求的脊柱骨骼模型，从而能够制成与相邻椎体表面相贴合的脊柱椎体假体，提高脊柱椎体假体的制作精度。
[0020]作为上述技术方案的进一步改进，所述模拟术后脊柱骨骼模型，定制假体主体模型的步骤还包括以下步骤：
[0021]在所述多孔填充结构模型上设置植骨孔，所述植骨孔贯穿于所述多孔填充结构模型的上下表面；
[0022]在所述多孔填充结构模型的外周壁面设置流通孔。
[0023]植骨孔有利于容纳碎骨，而流通孔的设置有利于血液和组织液的流通和交换，对成骨诱导和骨长入起到重要作用。
[0024]作为上述技术方案的进一步改进，所述功能部件模块包括：椎体钉模块、钉棒系统模块和钉板系统模块。
[0025]椎体钉模块与假体主体模型组合获得的组配模型，能够制成引导第一椎体钉植入的脊柱椎体假体；钉棒系统模块与假体主体模型组合获得的组配模型，能够制成和钉棒系统稳定连接的脊柱椎体假体；钉板系统模块与假体主体模型组合获得的组配模型，能够制成具有钉板的脊柱椎体假体，并能够引导第二椎体钉植入；设置椎体钉模块、钉棒系统模块和钉板系统模块三种功能部件模块，能够实现与假体主体模型的多种组合，获得的组配模型能够覆盖目前常用的椎体假体重建的全部要求，在临床应用上具有良好的适用性。
[0026]作为上述技术方案的进一步改进，所述根据手术需求，选用一种或多种所述功能部件模块与所述假体主体模型组合，获得组配模型的步骤包括以下步骤：
[0027]确定第一椎体钉的植入方向、位置和数量；
[0028]根据所述第一椎体钉的植入方向、位置和数量，确定所述椎体钉模块在所述假体主体模型上的相对位置和数量；
[0029]在三维建模中对所述椎体钉模块和所述假体主体模型进行运算，获取所述椎体钉模块和所述假体主体模型的相交部分，生成所述组配模型。
[0030]通过上述步骤能够获得椎体钉模块与假体主体模型组合的组配模型，所制成的脊柱椎体假体能引导第一椎体钉植入，实现脊柱椎体假体与相邻椎体的连接。
[0031]作为上述技术方案的进一步改进，所述根据手术需求，选用一种或多种所述功能部件模块与所述假体主体模型组合，获得组配模型的步骤包括以下步骤：
[0032]确定钉棒系统中椎弓根螺钉的植入方向、位置和数量；
[0033]根据所述钉棒系统中椎弓根螺钉的植入方向、位置和数量，确定所述钉棒系统模块在所述假体主体模型上的相对位置和数量；
[0034]在三维建模中对所述钉棒系统模块和所述假体主体模型进行运算，获取所述钉棒系统模块和所述假体主体模型的相交部分，生成所述组配模型。
[0035]通过上述步骤能够获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的定制式脊柱椎体假体的组配方法，其特征在于，包括以下步骤：建立功能部件模块库，所述功能部件模块库内设有多种功能部件模块；模拟术后脊柱骨骼模型，定制假体主体模型；根据手术需求，选用一种或多种所述功能部件模块与所述假体主体模型组合，获得组配模型；通过3D打印技术将所述组配模型打印制成脊柱椎体假体。2.根据权利要求1所述的基于3D打印的定制式脊柱椎体假体的组配方法，其特征在于，所述模拟术后脊柱骨骼模型，定制假体主体模型的步骤包括以下步骤：通过计算机模拟术后的所述脊柱骨骼模型；根据所述脊柱骨骼模型的形态，建立框架模型和多孔填充结构模型，所述框架模型与所述多孔填充结构模型连接。3.根据权利要求2所述的基于3D打印的定制式脊柱椎体假体的组配方法，其特征在于，所述通过计算机模拟术后的所述脊柱骨骼模型的步骤包括以下步骤：通过CT采集对相邻椎体逆向建模，以获得相邻椎体的表面结构；通过所述相邻椎体的表面结构获得所述脊柱骨骼模型，所述脊柱骨骼模型的上下表面与所述相邻椎体的表面结构相贴合。4.根据权利要求2所述的基于3D打印的定制式脊柱椎体假体的组配方法，其特征在于，所述模拟术后脊柱骨骼模型，定制假体主体模型的步骤还包括以下步骤：在所述多孔填充结构模型上设置植骨孔，所述植骨孔贯穿于所述多孔填充结构模型的上下表面；在所述多孔填充结构模型的外周壁面设置流通孔。5.根据权利要求3所述的基于3D打印的定制式脊柱椎体假体的组配方法，其特征在于，所述功能部件模块包括：椎体钉模块、钉棒系统模块和钉板系统模块。6.根据权利要求5所述的基于3D打印的定制式脊柱椎体假体的组配方法，其特征在于，所述根据手术需求，选用一种或多种所述功能部件模块与所述假体主体模型组合，获得组配模型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文，杨兆斌，程才，胡金旺，李敏敏，谢胜芬，刘珍珍，
申请(专利权)人：广东施泰宝医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：