CN101612065A - 采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法。其特征在于所述方法通过对正常股骨沿横断面连续螺旋CT扫描，将得到的多层图像制作出股骨的三维重建模型；然后制作出股骨模具，利用生蜡制作髓腔，再在模具中灌入聚甲基丙烯酸甲酯，固化；最后融化生蜡得到中空股骨标本。本发明应用聚甲基丙烯酸甲酯制作股骨模型，其成本低，操作简便，性能良好，易于储存，免去了骨来源不足且成本高的顾虑。并且可以在体外进行在患者身上不能进行的实验，如同一类型骨折不同内固定物的选择，同一内固定物在不同类型骨折上的受力分析。为临床股骨骨折内固定物的选择找到解决办法提供帮助。
Description
【技术领域】
本发明涉及医学实验用材料，特别是一种采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法。
【背景技术】
随着老年人口的增长和交通事故的增多，股骨骨折的发病率明显上升，为了使患者早期下床活动、改善术后功能，特别是老年患者，减少因长期卧床引起的并发症，降低病死率，在患者全身条件允许的情况下，尽早手术治疗，坚强内固定已被广大临床骨科医师广泛认同。在以往的研究工作中，大家都是在搜集临床资料后进行总结，做回顾性分析。
为了更清晰的研究股骨骨折的受力情况，而考虑到每个人的股骨都存在个体差异，在解剖结构上不可能完全一致，故存在受力上的差异。考虑到人股骨的来源是非常有限的，且成本是非常高的。而在临床，一些“破坏性”的实验也是无法应用于病人身上的。因此，又需要设计一种接近骨的材料进行体外实验，这种材料须在弹性模量、冲击强度及挠曲强度等方面与骨接近，且用同一模型制作人工股骨，来分析骨折断面间的受力情况，以及加上内固定后内固定物所受的应力情况，为临床内固定物的选择提供帮助，更好的指导临床应用。
长期以来，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为口腔义齿基托材料由自凝牙托粉和牙托水(甲基丙烯酸甲酯)按一定比例制作，由于其操作简便，性能良好，在临床被广泛使用，是目前制作义齿基托的主要材料。现有技术还未见国内外有关于聚甲基丙烯酸甲酯模型建立，而后用于骨折的研究。但它也并不仅仅用于口腔医学制作义齿基托，如：Li WY，Zhang BS，Zhang L，et al.Antibiotic-PMMA beads combinedwith external fixator for treating the infected fracture nonunion.Zhongguo GuShang，2009，22(2)：90-2.关于抗菌的PMMA颗粒联合外固定架治疗感染的骨折不愈合；周增俊，徐宏，彭涛，等.常用人工颅骨修补材料临床对比研究.中国神经精神疾病杂志，2004，30(6)：447-448.有用于人工颅骨修补材料；易传安等采用分色铸型技术在胸膜腔断层标本的运用.解剖学研究，2003，25(3)：239.；周章福周晓斌.牙托粉串骨架新法.解剖学杂志，2000，23(5)：445.用于教学或是陈列用的串骨架等。尽管在某些方面的应用效果还不是很良好，但也不能否认PMMA已被广泛应用。
PMMA是以粉剂和液剂两部分聚合而成的，而不同的粉液比例所聚合成的PMMA的力学特性是不同的。作为一种高分子医用材料，PMMA具有较高的力学强度。此外，骨具有黏弹性的性质，而PMMA也同样是一种黏弹性的材料。本发明聚甲基丙烯酸甲酯股骨模型可以更好的模拟真正的股骨，在体外进行实验。
【发明内容】
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法，该方法制作的股骨模型，其成本低，操作简便，性能良好，可用于在患者身上不能进行的实验。
本发明为解决上述问题所采用的方案是设计一种采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法。其特征在于所述方法通过对正常股骨沿横断面连续螺旋CT扫描，将得到的多层图像制作出股骨的三维重建模型；然后制作出股骨模具，利用生蜡制作髓腔，再在模具中灌入聚甲基丙烯酸甲酯，固化；最后融化生蜡得到中空股骨标本。
本发明的有益效果是：应用聚甲基丙烯酸甲酯制作股骨模型，其成本低，操作简便，性能良好，易于储存，免去了骨来源不足且成本高的顾虑。并且可以在体外进行在患者身上不能进行的实验，如同一类型骨折不同内固定物的选择，同一内固定物在不同类型骨折上的受力分析。同时，中空的股骨模型，使它的受力状态更加接近于人正常的股骨。而且这样的标本，有统一的密度和机械性能，从而去除了个体之间性别、年龄、种族、骨质疏松程度、是否有骨病等混杂因素，还避免了个体之间股骨近端的解剖学差异，因此其实验结果在组间更具有可比性。从而能够进行基础实验以指导临床工作。而且也可以更详尽的分析骨折断面间的受力情况，以及加上内固定后内固定物所受的应力情况，为临床股骨骨折内固定物的选择找到解决办法提供帮助。
以下结合本发明的实施例予以详细叙述。
【具体实施方式】
本发明制备人工股骨标本的方法具体包括以下步骤：
(1)对正常股骨沿横断面连续螺旋CT扫描，将得到的多层图像，以Dicom3.0标准直接存储，然后利用Mimics软件制作出完整股骨的三维重建模型；
(2)利用UG软件(Unigraphics)将要加工的模型分形，再进行排序、定刀路、然后用数控铣加工制作出股骨外形模具，同样的方法制作出髓腔模具；
(3)在髓腔模具中填入生蜡，且在其中预先放入一电炉丝，制作出生蜡髓腔模型，然后放入外形模具中；
(4)在外形模具中灌入聚甲基丙烯酸甲酯，室温固化；
(5)将电炉丝通电，融化内部的生蜡，得到中空股骨标本。
所述连续螺旋CT扫描是采用16排螺旋CT连续扫描，得到384层图像。
所述聚甲基丙烯酸甲酯，由按重量比自凝牙托粉∶牙托水为1∶1-1∶2的比例调和。其中比较好的比例是自凝牙托粉∶牙托水为1∶1.5-1∶2。
本发明制作髓腔中空模型：所制作出的模具不但要求外形接近股骨，而且要求其髓腔是空的，且此空腔是不规则的。
通过对牙托粉与牙托水不同混合比例的力学性能的研究，找到合适的粉液比，这些比例制成的模型更加接近正常的人骨。例如将自凝牙托粉与牙托水先分别按自凝牙托粉∶牙托水为1∶1、1∶1.5和1.5∶1不同混合比例调和，倒入10ml的试管内，待其凝固后敲碎试管，取出试样，分别在英斯特朗-8874力学实验机进行压缩实验，拉伸实验和剪切实验，将测定结果和股骨的力学指标比较。实验表明1∶1和1.5∶1这两种比例混合而成试样的弹性模量比股骨要大，在粉∶液的比例小于1∶1的范围里按不同混合比例调和，按照上面相同的方法做力学测试，得出力学性质更接近于股骨的实验标本，或是与正常股骨的力学性质成一定比例的实验标本。
实施例1
1.采用16排螺旋CT对正常股骨沿横断面连续扫描，共得到384层图像，以Dicom3.0标准直接存储，然后利用Mimics软件制作出完整股骨的三维重建模型；
2.利用UG软件将要加工的试件分形，再进行排序、定刀路、然后用数控铣加工制作出股骨外形模具，同样的方法制作出髓腔模具；
3.在髓腔模具中填入生蜡，且在其中预先放入一电炉丝，制作出生蜡髓腔模型，然后放入外形模具中；
4.在室温25℃的环境下，在外形模具中灌入的PMMA，PMMA是按自凝牙托粉∶牙托水为1∶1.5比例调和；
5.PMMA固化后，将电炉丝通电，烤化内部的生蜡，使其流出，得到人工股骨标本。
Claims (5)
1、一种采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法，其特征在于所述方法通过对正常股骨沿横断面连续螺旋CT扫描，将得到的多层图像制作出股骨的三维重建模型；然后制作出股骨模具，利用生蜡制作髓腔，再在模具中灌入聚甲基丙烯酸甲酯，固化；最后融化生蜡得到中空股骨标本。
2、根据权利要求1所述的采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)对正常股骨沿横断面连续螺旋CT扫描，将得到的多层图像，以Dicom3.0标准直接存储，然后利用Mimics软件制作出完整股骨的三维重建模型；
(2)利用UG软件将要加工的模型分形，再进行排序、定刀路、然后用数控铣加工制作出股骨外形模具，同样的方法制作出髓腔模具；
(3)在髓腔模具中填入生蜡，且在其中预先放入一电炉丝，制作出生蜡髓腔模型，然后放入外形模具中；
(4)在外形模具中灌入聚甲基丙烯酸甲酯，室温固化；
(5)将电炉丝通电，融化内部的生蜡，得到中空股骨标本。
3、根据权利要求1或2所述的采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法，其特征在于所述连续螺旋CT扫描是采用16排螺旋CT连续扫描，得到384层图像。
4、根据权利要求1或2所述的采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法，其特征在于所述聚甲基丙烯酸甲酯，由按重量比自凝牙托粉∶牙托水为1∶1-1∶2的比例调和。
5、根据权利要求1所述的采用聚甲基丙烯酸甲酯制备人工股骨标本的方法，其特征在于所述按重量比自凝牙托粉∶牙托水为1∶1.5-1∶2。
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