一种个性化3D打印胫骨钽金属垫块的方法技术

本发明专利技术属于医疗器械技术领域。涉及一种个性化3D打印胫骨钽金属垫块的方法，一种个性化3D打印胫骨钽金属垫块的方法，包括如下步骤：1)建立胫骨模型；2)选择合适的胫骨托，并逆向建模；3)将胫骨托在三维模型中进行模拟安装；4)胫骨钽金属垫块建模；5)将获得的胫骨模型与胫骨钽金属垫块模型采用塑料进行3D打印，获得测试模件；6)测试模件进行实物测量并对胫骨钽金属垫块模型进行优化；7)3D打印。本发明专利技术在术前通过对患者进行精准的三维CT扫描获得骨骼正常和缺损的数据，为患者量身定制出修补严重骨缺损的个体化3D打印钽金属垫块。表面粗糙的多孔钽设计可以使自体骨快速长入金属孔隙內，从而获得假体与自体骨的长期稳定。从而获得假体与自体骨的长期稳定。从而获得假体与自体骨的长期稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种个性化3D打印胫骨钽金属垫块的方法


[0001]本专利技术属于医疗器械
，涉及一种个性化3D打印胫骨钽金属垫块的方法。

技术介绍

[0002]单髁膝关节置换术采用人工单髁膝关节假体替代病变的关节软骨和半月板而保留正常的关节韧带和其他组织，从而有着创伤小、康复快、疼痛降低以及更自然的活动范围等优点，因此单髁膝关节置换术被广泛应用于膝关节治疗中。
[0003]人工膝关节置换术是一种利用人工生物材料置换人体病变关节，恢复膝关节正常生理功能的整形外科手术。
[0004]在当前人工膝关节置换中使用的胫骨部件分为两大类，一类胫骨部件经由机械机构压配锁合来组装，而且为了满足临床需求，通常需要制造商生产多种仅仅在厚度上存在差异的此类胫骨部件，这导致置换手术的成本较高、患者手术费用的负担较重，而且无法杜绝产品微动；另一类胫骨部件为一个整体，其通体材料为超高分子量聚乙烯，而为了满足临床需求，同样需要制造商生产多种仅仅在厚度上存在差异的此类胫骨部件，这也导致置换手术的成本较高、患者手术费用的负担较重。
[0005]中国专利技术专利CN110680570A提供了一种胫骨用假体锁定组件及人造膝关节假体，包括：胫骨平台、胫骨衬垫和固定部；通过将胫骨衬垫卡接在胫骨平台上，限制胫骨衬垫的移动，避免胫骨衬垫向远离胫骨平台的方向移动，同时将固定部插入到胫骨平台和胫骨衬垫之间围设的固定槽中，形成避免胫骨衬垫相对于胫骨平台的转动的阻力，将胫骨衬垫固定在胫骨平台上，实现了简化胫骨平台和胫骨衬垫之间的锁定结构，提高连接牢固度，有效提高胫骨假体使用寿命的技术效果。
[0006]但是，上述锁定结构，加工结构比较复杂，成本较高，并且更为重要的一点是，现有技术侧重点在于加强胫骨托与胫骨衬垫之间的稳固性，忽视了假体与胫骨之间在受到扭力时容易发生扭动的问题，如此会导致胫骨托和胫骨之间的结构承载能力较弱，长时间使用会造成胫骨假体在胫骨内的扭动，加剧胫骨磨损，导致使用寿命不佳。
[0007]在医疗领域中，常常将3D打印技术引用至骨缺损患者的医疗救治中，利用钛、钽等亲生物金属作为原材料，并结合3D打印技术，制造出可代替人体骨骼的仿生骨骼假体，然而在目前的3D打印骨骼假体中，制备流程并不规范，假体匹配度不高，造成财力、物力的损失，同时钽作为一种亲生物金属，其价格相对于常规金属物质较于昂贵。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术的目的在于解决上述缺陷，提出一种个性化3D打印胫骨钽金属垫块的方法。
[0009]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种个性化3D打印胫骨钽金属垫块的方法，包括如下步骤：
[0011]1)建立胫骨模型：利用CT或MRI技术提取胫骨数据信息，根据胫骨数据信息逆向生
成三维数学模型；
[0012]2)根据扫描获得的患者的骨骼正常和缺损的数据，选择合适规格的胫骨托，并将胫骨托扫描后进行逆向建模；
[0013]3)将胫骨托在三维模型中进行模拟安装，初步获得胫骨托与胫骨之间的相对位置关系；
[0014]4)胫骨钽金属垫块建模：根据胫骨托与胫骨髓腔之间的缺损空间，初步确定胫骨钽金属垫块的外形及轮廓；根据植入部位弹性模量要求和力学性能要求对胫骨钽金属垫块模型进行拓扑优化，完成胫骨钽金属垫块建模；
[0015]5)将获得的胫骨模型与胫骨钽金属垫块模型采用塑料进行3D打印，获得测试模件；
[0016]6)对步骤5)中的测试模件进行实物测量并对胫骨钽金属垫块模型进行优化，利用三维软件将胫骨钽金属垫块模型生成网孔大小为400～800μm、孔隙率>75％的多孔结构模型；
[0017]7)3D打印：将多孔结构模型导入3D打印设备中，进行打印前处理，编制打印程序；将钽粉进行颗粒配比后，进行多孔结构模型打印。
[0018]进一步，所述胫骨钽金属垫块包括一体成型的呈多孔结构的支撑部与嵌入部；所述支撑部上设有用于嵌装胫骨托的托槽；所述嵌入部设于所述支撑部的底部，用于嵌装至胫骨髓腔中；所述支撑部远离所述嵌入部的一端设有支撑平面，所述支撑平面与胫骨托面接触；所述托槽设于所述支撑平面上；所述支撑部靠近所述嵌入部的一端设有限位台阶，所述限位台阶用于与切割后的胫骨端面接触。
[0019]进一步，所述嵌入部的外壁为融合面，所述融合面的形状与胫骨髓腔相匹配。
[0020]进一步，所述嵌入部内设有减重孔，所述减重孔与所述托槽相通。
[0021]进一步，步骤7)中所用钽粉成分按质量百分比计为：C：≤0.012，O：≤0.010，N：≤0.010，H：≤0.002，Fe：≤0.010，Ti：≤0.005，Mo：≤0.020，Ni：≤0.010，Nb：≤0.05，余量为Ta。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]1、本专利技术在术前通过对患者进行精准的三维CT扫描获得骨骼正常和缺损的数据，为患者量身定制出修补严重骨缺损的个体化3D打印钽金属垫块。表面粗糙的多孔钽设计可以使自体骨快速长入金属孔隙內，从而获得假体与自体骨的长期稳定。
[0024]2、本专利技术中胫骨钽金属垫块制备采用个性化的3D打印定制方式，针对每个病患的不同病变情况，建立对应的假体结构，并且制作过程中通过测试模件进行术前结构优化，避免了盲目制作带来的问题。同时本专利技术为胫骨钽金属垫块的制备提供了更为合理、科学的制备流程，为胫骨钽金属垫块的规范化，奠定了基础。
[0025]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0027]图1为本专利技术中3D打印胫骨钽金属垫块的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术中3D打印胫骨钽金属垫块的局部结构示意图；
[0029]图3为本专利技术中3D打印胫骨钽金属垫块的俯视图；
[0030]图4为本专利技术中3D打印胫骨钽金属垫块的实物图；
[0031]图5为现有胫骨托结构示意图；
[0032]图6为本专利技术中3D打印胫骨钽金属垫块的安装示意图；
[0033]图7为图6剖视图。
[0034]附图标记：1
‑
支撑部；2
‑
嵌入部；3
‑
胫骨托；4
‑
胫骨；11
‑
托槽；12
‑
限位台阶；13
‑
限位台阶；21
‑
融合面；22
‑
减重孔；41
‑
胫骨髓腔。
具体实施方式
[0035]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种个性化3D打印胫骨钽金属垫块的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立胫骨模型：利用CT或MRI技术提取胫骨数据信息，根据胫骨数据信息逆向生成三维数学模型；2)根据扫描获得的患者的骨骼正常和缺损的数据，选择合适规格的胫骨托，并将胫骨托扫描后进行逆向建模；3)将胫骨托在三维模型中进行模拟安装，初步获得胫骨托与胫骨之间的相对位置关系；4)胫骨钽金属垫块建模：根据胫骨托与胫骨髓腔之间的缺损空间，初步确定胫骨钽金属垫块的外形及轮廓；根据植入部位弹性模量要求和力学性能要求对胫骨钽金属垫块模型进行拓扑优化，完成胫骨钽金属垫块建模；5)将获得的胫骨模型与胫骨钽金属垫块模型采用塑料进行3D打印，获得测试模件；6)对步骤5)中的测试模件进行实物测量并对胫骨钽金属垫块模型进行优化，利用三维软件将胫骨钽金属垫块模型生成网孔大小为400～800μm、孔隙率>75％的多孔结构模型；7)3D打印：将多孔结构模型导入3D打印设备中，进行打印前处理，编制打印程序；将钽粉进行颗粒配比后，进行多孔结构模型打印。2.根据权利要求1所述的一种个性化3D...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志康，姜尚维，王莉娟，朱洪利，唐文滔，
申请(专利权)人：重庆新索医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：