CN101879086A - 一种骨折固定架的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种骨折固定架的制作方法，包括以下步骤：扫描患者骨折处及健侧相应部位，采集原始数据；采用三维软件将原始数据转化为三维模型，得到患者骨折处及健侧相应部位的骨骼模型；利用三维软件，在骨折处的骨骼模型上进行固定分析，设计出骨折固定架模型；调配生物活性人工骨材料；将设计好的骨折固定架模型转化成快速成型文件格式，以调配好的生物活性人工骨材料为成型材料，输入快速成型机中制备成骨折固定架；本发明的有益效果在于将快速成型技术、计算机三维设计和生物活性人工骨材料相结合，制作适合不同部位及不同程度的个性化形状设计且可被降解吸收的骨折固定架。
Description
技术领域
本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种骨折固定架的制作方法。
背景技术
目前骨折患者骨折部位的固定方式有外部固定和内部固定两种；外部固定为夹板固定或石膏固定，这种方式固定活动关节等不易固定的部位效果不理想；内部固定是通过手术在人体内植入钢板、螺栓等固定，这种方式存在一些难题：1、钢板等材料容易造成人体的排异反应，无法与人体组织融合；2、在手术前无法得知所需固定架的最佳形状，固定架难以紧贴骨折部位，固定不够稳固；3、患者康复后需要再次手术将植入的钢板等固定架取出，增加病人痛苦。
自从20世纪80年代美国3D System Inc的Charle发明了快速成形工艺后，在很短的时间内，按照成型材料和零件制造技术的不同，各种快速成形工艺相继出现，如光固化成型法(SLA)、叠层实体制造法(LOM)、选择性激光烧结法(SLS)、熔融沉积制造法(FDM)和三维打印法等，其应用也从工业界的原型制造、模具制造、零件制造，向艺术、教育和医学领域拓展。反求工程，是指根据实物模型测得的数据，构造CAD(计算机辅助设计)模型，继而进行分析制造。随着工业自动化和计算机技术的发展，反求技术和快速成型技术的兴起为医学领域精确手术提供了技术支持。反求工程与快速成型的结合，带来了一种全新的产品设计、制造及三维尺寸测量模式。
在医学领域，人们尝试将反求工程与快速成型制造相结合，利用CT及核磁共振(MRI)等设备采集人体器官、骨骼、关节等部位的外形数据，重建三维数字化模型，然后用快速成型技术制造教学和手术参考用的模型，常用于帮助制造假肢或进行外科修复。但是，目前尚未有将这一技术应用于骨折固定架制作的报道。另外，为了消除植入人体的骨折固定架的排异反应，还需要选择生物相容性和骨融合性较好的生物活性人工骨材料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能快速制作、个性化设计以及可被人体吸收的骨折固定架的制作方法。
本发明的技术方案是：一种骨折固定架的制作方法，包括以下步骤：
(1)扫描患者骨折处及健侧相应部位，采集原始数据；
(2)采用三维软件将原始数据转化为三维模型，得到患者骨折处及健侧相应部位的骨骼模型；
(3)利用三维软件，以健侧相应部位的骨骼模型为参考，在骨折处的骨骼模型上进行固定分析，设计出骨折固定架模型；
(4)调配生物活性人工骨材料；
(5)将设计好的骨折固定架模型转化成快速成型文件格式，以调配好的生物活性人工骨材料为成型材料，输入快速成型机中制备成骨折固定架。
步骤(1)中，健侧相应部位是指：在患者未发生骨折的一侧，与骨折处相对称的部位；扫描方式可以选用CT及核磁共振(MRI)等；步骤(2)中，三维软件优选三维CAD软件，也可选用UG，3Dmax等软件；步骤(3)中，如果双侧相同部位均发生骨折，则以人体正常骨骼模型为参考；成品骨折固定架临床应用前，还需要适当修饰和消毒。
进一步，所述生物活性人工骨材料由胶原蛋白和羟基磷灰石组成。胶原蛋白和羟基磷灰石是人体骨骼的主要成分，生物相容性好，不会造成排异反应，当以该原料制备的骨折固定架植入人体后，随着骨折部位的愈合，胶原蛋白和羟基磷灰石逐渐被降解、吸收。
进一步，所述胶原蛋白和羟基磷灰石的重量比为3～5∶7～5。增加羟基磷灰石的含量能提高固定架的力学性能，增加胶原蛋白的含量能提高固定架的柔韧与弹性，根据骨折部位的特点，两者需要在一个比较合适的比例范围内。
本发明的有益效果在于：将快速成型技术、计算机三维设计和生物活性人工骨材料相结合，制作适合不同部位及不同程度的个性化形状设计且可被降解吸收的骨折固定架，具体的优点表现在以下四个方面：1、生物活性人工骨材料由羟基磷灰石和胶原蛋白构成，两者均为人体骨骼的主要成分，生物相容性好，不会造成排异反应；2、用该材料制备的骨折固定架，既具有满足骨折固定要求的力学强度，同时具有与人体骨骼相似的粘弹性，从而有利于促进骨折愈合，缩短愈合时间；3、植入骨折固定架后，随着骨折的愈合过程，固定架逐渐被吸收，待骨折愈合后，固定架完全被吸收，因此不需要二次手术；4、利用快速成型技术，制作快速精确，针对每个患者骨折的情况个性化设计固定架，达到精确吻合的固定效果。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明骨折固定架的制作方法，包括以下步骤：
(1)CT常规扫描患者骨折处及健侧相应部位，采集原始数据，扫描范围应包括骨折断端5～10cm，图像采集应满足三维重建条件；
(2)采用三维CAD软件将原始数据转化为三维CAD模型，得到患者骨折处及健侧相应部位的骨骼CAD模型；
(3)利用三维软件，以健侧相应部位的骨骼CAD模型为参考，如果双侧相同部位均发生骨折，则以人体正常骨骼模型为参考，在骨折处的骨骼CAD模型上进行固定分析，设计出骨折固定架CAD模型；
具体方式为：
a)以健侧相应部位的骨骼CAD模型为参考，如果双侧相同部位均发生骨折，则以人体正常骨骼模型为参考；
b)根据骨折部位受力的大小，设计固定架的厚度；
c)根据骨折部位的骨骼形状和骨折的类型，设计骨折固定架的形状、大小以及固定方式，比如：对于股骨干粉碎性骨折，设计为半圆槽形；髂骨骨折设计成海星形状；总之要使骨折完全解剖复位，骨折块全部牢固固定，骨折架通过可吸收螺钉固定于骨折断端附近正常部位；
d)为了利于骨折愈合及固定架的吸收，在不影响固定强度的前提下，固定架可以设计成网板状结构。
(4)调配生物活性人工骨材料，由重量比为3～5∶7～5的胶原蛋白和羟基磷灰石组成，具体比例根据患者骨折部位决定；受力强的部位，羟基磷灰石的比例应高一些，比如：股骨3∶7，髂骨4∶6，四肢骨3～4∶7～6(胶原蛋白∶羟基磷灰石)；
(5)将设计好的骨折固定架CAD模型转化成快速成型文件格式，以调配好的生物活性人工骨材料为成型材料，输入快速成型机中制备成骨折固定架。
临床应用前，将制备好的骨折固定架修饰，采用钴60-伽玛射线辐照灭菌、消毒。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (3)
1.一种骨折固定架的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)扫描患者骨折处及健侧相应部位，采集原始数据；
(2)采用三维软件将原始数据转化为三维模型，得到患者骨折处及健侧相应部位的骨骼模型；
(3)利用三维软件，以健侧相应部位的骨骼模型为参考，在骨折处的骨骼模型上进行固定分析，设计出骨折固定架模型；
(4)调配生物活性人工骨材料；
(5)将设计好的骨折固定架模型转化成快速成型文件格式，以调配好的生物活性人工骨材料为成型材料，输入快速成型机中制备成骨折固定架。
2.根据权利要求1所述的骨折固定架的制作方法，其特征在于：所述生物活性人工骨材料由胶原蛋白和羟基磷灰石组成。
3.根据权利要求2所述的骨折固定架的制作方法，其特征在于：所述胶原蛋白和羟基磷灰石的重量比为3～5∶7～5。
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| CN 201010205221 CN101879086A (zh) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | 一种骨折固定架的制作方法 |
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