一種3d打印個體化定制全腕關節(jié)及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印個體化定制全腕關節(jié)及其制作方法，用于因創(chuàng)傷或腫瘤而引起腕部嚴重骨缺損的患者，以重建患者腕部正常的解剖和功能，本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術領域。
【背景技術】
[0002]對于涉及到腕關節(jié)的嚴重復雜骨缺損來說，常規(guī)的腕關節(jié)假體或者其他植入物無法彌補其巨大的骨缺損和關節(jié)位置的破壞，無法重建正常的解剖形態(tài)及功能?，F(xiàn)有定制假體，缺乏與醫(yī)生之間的醫(yī)工交流，所設計產(chǎn)品很難達到醫(yī)生要求，且定制假體的設計周期較長，制造成本較高，常規(guī)生產(chǎn)手段制造出的假體表面處理效果較差，骨長入效果不良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要針對以上情況，提出一種3D打印個體化定制全腕關節(jié)及其制作方法，運用3D打印技術，根據(jù)患者的骨骼缺損情況和關節(jié)設計特點來進行快速個體化設計制造人工關節(jié)，真正實現(xiàn)患者解剖結構和功能的重建。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案為:
[0005]—種3D打印個體化定制全腕關節(jié)，包括橈骨側關節(jié)柄、掌側固定托盤、掌側關節(jié)面和橈骨遠端關節(jié)面;所述掌側固定托盤下方設置立柱和螺釘，螺釘方向指向立柱，橈骨側關節(jié)柄與橈骨遠端關節(jié)面連接，掌側關節(jié)面位于橈骨遠端關節(jié)面下方，掌側關節(jié)面覆蓋在掌側固定托盤表面，掌側關節(jié)面與橈骨遠端關節(jié)面之間為活動連接。
[0006]進一步，所述掌側關節(jié)面的上表面為凸起的半橢球形滑道接觸面，下表面為用于和掌側固定托盤進行組裝的超高交聯(lián)聚乙烯襯墊，所述下表面設置用于和掌側固定托盤進行固定的固定孔。
[0007]進一步，所述立柱的直徑為8mm，長度為25mm，錐度為1: 3。
[0008]再進一步，所述掌側固定托盤表面的形狀為橢圓形，所述橈骨遠端關節(jié)面的材料為鈷鉻鉬合金。
[0009 ] 一種3D打印個體化定制全腕關節(jié)的制作方法，包括以下步驟:
[0010]S1:根據(jù)髓腔直徑大小和形態(tài)設計并打印橈骨側關節(jié)柄，具體步驟為在醫(yī)學三維重建軟件Mimics中利用患者CT掃描的DIC0M格式數(shù)據(jù)對健側橈骨進行重建，將患側與健側相對比后，確定健側所需選取的位置和范圍，導出stp文件后，將stp文件導入工業(yè)軟件中，鏡像后與患側對比，將患側缺失的部分進行相差，近端裁剪，遠端按照健側腕關節(jié)寬度進行簡化設計，所述橈骨側關節(jié)柄的末端形成一個用于固定連接橈骨遠端關節(jié)面的仿生底座，底座中心位置留置安裝橈骨遠端關節(jié)面的凹槽，采用金屬3D打印技術對醫(yī)用Ti6A14V合金進行打印，形成橈骨側關節(jié)柄毛坯，打印完成后超聲去除毛坯中的多余粉末；
[0011 ] S2:設計橈骨遠端關節(jié)面，橈骨遠端關節(jié)面采用凹陷的半橢球形滑道接觸面，滑道主要運動方向為仿生模式的左右滑動和上下滑動，所述橈骨遠端關節(jié)面與橈骨側關節(jié)柄相連接的部位采用凸起的柱狀設計，使之與橈骨側關節(jié)柄凹槽匹配，對設計完畢的橈骨遠端關節(jié)面采用金屬3D打印技術對鈷鉻鉬合金進行打印，形成橈骨遠端關節(jié)面毛坯，超聲去除打印完成后的橈骨遠端關節(jié)面毛坯中的多余粉末；
[0012]S3:將橈骨遠端關節(jié)面和橈骨側關節(jié)柄的接觸部位拋光后，將二者組合；
[0013]S4:設計制作掌側關節(jié)面，具體步驟為:將掌側關節(jié)面的上表面設計為與橈骨遠端關節(jié)面對應的凸出半橢球形滑道接觸面，滑道主要運動方向為仿生模式的左右滑動和上下滑動，掌側關節(jié)面與掌側固定托盤接觸的下表面設置用于和掌側固定托盤進行組裝的超高交聯(lián)聚乙烯襯墊，下表面還設置有用于和掌側固定托盤進行固定的固定孔，打印設計完畢的掌側關節(jié)面；
[0014]S5:設計制作掌側固定托盤，具體步驟為將患側掌骨導入到工業(yè)軟件中，在工業(yè)軟件中以殘存掌骨為基準，建立坐標軸，根據(jù)患者掌骨的大小，繪制掌側固定托盤，根據(jù)剩余掌骨的位置，調(diào)整掌側固定托盤上立柱和螺釘?shù)奈恢?，設計完成后采用金屬3D打印技術對醫(yī)用Ti6A14V合金粉末進行打印，形成掌側固定托盤毛坯件，超聲去除毛坯中的多余粉末，對掌側固定托盤毛坯件進行打磨；
[0015]S6:將掌側關節(jié)面安裝到掌側固定托盤上，將組合后的橈骨遠端關節(jié)面和橈骨側關節(jié)柄與組合后的掌側關節(jié)面和掌側固定托盤進行連接，其中橈骨側關節(jié)柄和橈骨遠端關節(jié)面在假體生產(chǎn)時已經(jīng)安裝完畢，掌側關節(jié)面和掌側固定托盤是在術中進行組裝。
[0016]進一步，步驟S1中獲取DIC0M格式數(shù)據(jù)的方法為:采集患者雙側腕關節(jié)的CT斷層并在缺損部位近端和遠端完整掃描圖像，獲取Dicom格式圖像。
[0017]進一步，步驟S1中確定健側所需選取的位置和范圍的方法為:將健側和患側近端對齊，平行放在一起，在患側骨缺損的位置劃線截取，所畫截取線同時經(jīng)過健側，從而截取患側在健側對應的部位。
[0018]再進一步，步驟S1中所述的工業(yè)軟件是指UG、Sol idWorks或ProE。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明根據(jù)髓腔直徑大小和形態(tài)設計橈骨側關節(jié)柄，較以往產(chǎn)品長度增加，直徑符合髓腔大小，可直接匹配，無需術中因柄直徑不合格而反復擴髓或使用骨水泥。橈骨側關節(jié)柄遠端按照原有解剖形態(tài)進行設計，這樣設計的目的是一方面重建解剖形態(tài)，另一方面為關節(jié)滑道提供仿生底座。腕關節(jié)面根據(jù)腕關節(jié)的運動方式，設計有兩個方向的滑道，腕關節(jié)的運動可簡化為兩軸運動，方式主要為屈、伸、收、展，從而在完成屈伸收展運動的同時，最大程度保證關節(jié)的穩(wěn)定性，減少脫位的可能。本發(fā)明的掌側固定托盤針對患者殘存掌骨進行立柱和螺釘?shù)膫€體化設計，術前就能夠掌握最佳固定方案，最大程度地保證了掌側固定托盤的固定，避免了常規(guī)假體固定不牢的缺陷。橈骨遠端關節(jié)面的材料采用鈷鉻鉬合金，掌側采用超高交聯(lián)聚乙烯襯墊以增強耐磨性。本發(fā)明重建了患者的解剖形態(tài)，恢復了患者部分關節(jié)功能，提高了患者術后的Cooney評分，降低了患者的Gartland and Werley評分。
[0020]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的右視圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的主視圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的左視圖；
[0024]圖4是本發(fā)明的后視圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026]本發(fā)明的一種3D打印個體化定制全腕關節(jié)，如圖1-4所示，包括橈骨側關節(jié)柄1、掌側固定托盤2、掌側關節(jié)面3和橈骨遠端關節(jié)面4;所述掌側固定托盤2下方設置立柱5和螺釘，螺釘方向指向立柱，立柱5的直徑為8mm，長度為25mm，錐度為1:3，立柱如圖2所示。橈骨側關節(jié)柄與橈骨遠端關節(jié)面連接，掌側關節(jié)面3位于橈骨遠端關節(jié)面4下方，掌側關節(jié)面安裝在掌側固定托盤2表面，掌側關節(jié)面與橈骨遠端關節(jié)面之間為活動連接。
[0027]掌側關節(jié)面3的上表面為凸起的半橢球形滑道接觸面，下表面為用于和掌側固定托盤進行組裝的超高