形成患者特异的植入物的方法技术

本发明专利技术提供了基于模具系统形成患者特异的手术植入物的方法和装置。该装置包括成形工具和可利用成像处理技术和快速原型法来产生的模具。该模具装置包含至少两个不相邻的表面特征，用于在成形过程中固定植入物形成材料(如钛网)，使植入物形成材料能够超出其弹性范围拉伸，由此使其随着正确的患者特异的曲率永久变形。将植入物转移给患者时，该植入物可包括一个或多个用于引导和配准的解剖学表面特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2010年6月11日提交的名称为“形成具有拓扑轮廓的患者特异的植入物的方法”的第61/353，925号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及利用图像数据制造患者特异的植入物的方法和装置，并且更具体地，涉及制造用于颅骨和面骨缺陷重塑的患者特异的植入物。颅骨和面骨缺陷的手术修复可能是技术上困难、费力且费时的过程，而且所缺失骨骼的精确复位特别具有挑战性。已知最近采用的计算机辅助设计和快速原型设计技术显 著地提高了效率并改善了效果。如果在手术前缺陷是稳定、明显且直观的，则可应用计算机建模来形成患者特异的植入物的虚拟3D模型。临床已证明钛网在颅骨和面骨非承重缺陷的重塑上特别有效(Kuttenberger and Hardt, J. CranioMaxfac. Surg. , 2001;Schipper et al, Eur. Arch.Otorhinolaryngol.，2004)。该网状物提供稳定、永久、生物相容的重塑,其耐受性好，即使是直接接触鼻旁窦时也如此。钛网通常通过传统的手工成形和处理或者用型腔和冲头的冲压加工而随意成形。不幸的是，所缺失骨骼的精确复位通常很困难，而且可被与形成稳定的模塑植入物和正确定位植入物相关的问题所危害。这在缺陷很大(涉及复杂的轮廓或存在于有限的可进入解剖位置)时，特别现实。专利技术概述本专利技术提供的实施方案包括用于基于模型系统成形患者特异的手术植入的方法和装置。该装置包括成形工具和模具，所述模具可利用成像处理技术和快速原型设计法来产生。所述模具装置包含至少两个不相邻表面特征，用于在成形过程中固定植入物形成材料(如钛网)，使植入物形成材料能够超出其弹性范围拉伸，由此永久变形成具有患者特异的正确曲率。当植入物转移至患者时，该植入物可包含用于引导和配准的一个或多个解剖学表面。因此，在一个实施方案中，提供了用于使植入物形成材料成形为手术植入物以矫正骨骼区缺陷的装置，该装置包括包含骨骼区的无缺陷表面轮廓的模具；以及具有相对于模具的阴性表面轮廓的成形工具，使得在模具和成形工具之间被压植入物形成材料时，植入物形成材料成形为手术植入物；其中模具和成形工具中的至少一个包含两个或多个不相邻表面特征；并且其中的表面特征被配置成在模具和成形工具之间局部固定植入物形成材料，使得植入物形成材料在合适的压力下永久变形。在另一实施方案中，提供了用于使植入物形成材料成形为手术植入物以矫正骨骼区域缺陷的装置，其中在两个表面之间压缩植入物形成材料时植入物形成材料支持侧面流体流动，所述装置包括包含骨骼区的无缺陷表面轮廓的模具；以及具有相对于模具的阴性表面轮廓的成形工具，使得在模具和成形工具之间压缩植入物形成材料时，植入物形成材料成形为手术植入物；其中所述模具和成形工具中的一个包含通道，该通道包含外部口和内部口，其中在模具和成形工具之间压缩植入物形成材料时，内部口与植入物形成材料流动相通。在另一实施方案中，提供了用于使植入物形成材料成形为手术植入物以矫正骨骼区域缺陷的装置，所述装置包括包含骨骼区的无缺陷表面轮廓的模具；具有相对于模具的阴性表面轮廓的成形工具，使得在模具和成形工具之间压缩植入物形成材料时，植入物形成材料成形为手术植入；以及贮液器，在模具和成形工具之间压缩植入物形成材料时，定位所述贮液器使植入物形成材料浸没在液体中。在另一实施方案中，提供了用于形成矫正骨骼区缺陷的患者特异的手术植入物的 成套工具，所述成套工具包括以上所述的装置；以及植入物形成材料。在另一实施方案中，提供了制造模具系统的方法，所述模具系统用于使植入物形成材料成形为手术植入物，使得手术植入物具有配置成矫正骨骼区缺陷的曲率，所述方法包括以下步骤获取骨骼区的数字图像；处理数字图像，获得到骨骼区的三维模型；处理三维模型，获得到骨骼区的无缺陷三维手术模型；处理无缺陷三维手术模型并生成模具系统的模型，其中所述模具系统包括阳模和阴性形成工具，使得在模具和成形工具之间压缩植入物形成材料时，植入物形成材料成形为手术植入物；在模具和成形工具中的一个或多个中包含两个或多个不相邻表面特征；以及制造模具系统；其中选择表面特征以在模具和成形工具之间局部固定植入物形成材料，使得植入物形成材料在施加适当的压力下永久变形。在另一实施方案中，提供了形成用于在手术过程中矫正骨骼区缺陷的手术植入物的方法，所述方法包括以下步骤提供如上所述的装置；在模具和形成工具之间定位植入物形成材料，其中所述植入物形成材料具有足以接触表面特征的空间范围；以及向模具和成形工具施加压力以使手术植入物成形。在另一实施方案中，提供了形成用于在手术过程中矫正骨骼区缺陷的手术植入物的方法，所述方法包括以下步骤提供如上所述的装置；在模具和形成工具之间定位植入物形成材料，其中所述植入物形成材料具有足以接触表面特征的空间范围；以及向模具和成形工具施加压力以使手术植入物成形。在另一实施方案中，提供了形成用于在手术过程中矫正骨骼区缺陷的手术植入物的方法，所述方法包括以下步骤提供如上所述的装置，其包括合并贮液器的模具系统，其中所述植入物形成材料包含一种聚合物；将液体加入到贮液器中，其中所述液体的温度适合于软化该聚合物；将植入物形成材料浸没到液体中；以及向模具和成形工具施加压力以使其成形。可通过参考下列详细说明及附图来实现进一步理解本专利技术的功能和有利方面。附图简述现在参考附图，仅以示例的方式描述实施方案，其中附图说明图1提供了阐明形成植入物的方法的流程图。图2示出并入用于超出其弹性极限拉伸植入物形成材料的表面特征的模具系统。图3提供具有另外的凹槽轮廓的网状物植入物的照片。图4示出并入用于接合和固定模具形成材料的外部边缘的模具。图5(a)和(b)示出利用销来固定用于形成植入物的网状物的模具系统。图6示出(a)包含用于在压缩过程中固定网状物的销的模具系统，(b)显示固定的销的网状物的俯视图，(C)压缩的网状物，(d)所得到的成形的植入物，以及(e)修整成所需要尺寸的成形的植入物。图7示出(a)显示计划手术位置的患者颅骨的模型和(b)植入物的范围和计划的表面特征。图8示出(a)人工表面特征的界限和(b)解剖学上形成的轮廓。图9(a)至(f)示出不同类型的人工表面特征。图10示出(a)金属网状植入物形成材料，(b)两部分系统的成形工具，(C)模具，(d)冲压成形步骤之后，在模具上形成3D形状的网状物，(e)修整的植入物，以及(f)转移至患者颅骨的植入物。图11示出包含用于在压缩之前或之后使植入物浸没在流体中的贮液池的模具系 统。图12(a)至(I)示出在压缩前、压缩中或压缩后用于植入物形成材料与液体相接触的模具系统的不同示例性实施方案。图13示出包括机械压力机和热浴的模具系统的实例。图14示出(a)显示人工轮廓和解剖学轮廓的成形网状物截面的实例，和(b)去除多余网状物后只留下与解剖学相符合的网状物的图。图15示出(a)手术前的颅额骨缺陷的3D CT扫描，(b)显示制造的模型和成形工具的照片，以及(C)变形的网状物，其具有与模型曲率的相符合的曲率。图16提供(a)手术中固定于颅额骨的网状物的照片和(b)手术后显示就位于额轮廓修复的成形网状物的轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥勒·安东尼塞恩，格伦·爱德华兹，詹姆士·迈恩普瑞兹，
申请(专利权)人：新宁医院，
类型：
国别省市：