CN108245288A - 一种治疗桡骨远端肿瘤的3d打印假体及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体及其制造方法，假体包括本体，本体的一端具有固定部，另一端具有关节部，本体由聚醚醚酮或其衍生物构成，本体表面设置有多孔仿生骨小梁，并在本体的边缘位置开设贯穿的附着孔。采用聚醚醚酮或其衍生物，其弹性模量与人体的自然骨骼更加匹配，减轻了应力遮挡问题，在运动中起到一定缓冲作用，降低了植入物在使用过程中的其他骨骼的磨损，另外，该材料为非金属材料，降低了金属的腐蚀和金属可能引起的过敏、毒性问题。
Description
技术领域
本发明涉及医用假体领域，特别涉及一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体及其制造方法。
背景技术
桡骨远端骨肿瘤是骨科常见的疾病之一，需要进行手术切除，并采用植入体(自体骨、异体骨和人工假体)重建患者的桡骨远端的结构和腕关节的功能。
但是，目前的腕关节假体无法弥补桡骨远端的大量骨缺损，传统机加工等方式等定制假体不具备生物固定等功能，肌腱韧带等附着点无法与假体生长在一起，进而无法重建腕关节的正常生理运动力学行为。
同时，目前的桡骨远端假体采用金属材料，包括钛、钛合金和钴基合金等，金属材料的弹性模量远大于人体骨，导致骨吸收，进而导致假体松动脱落，手术失败。同时，桡骨远端假体作为腕关节的一部分，金属和高分子材料摩擦磨损产生的颗粒也是导致假体松动、手术失败的重要原因。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，包括本体，所述本体的一端具有固定部，另一端具有关节部，本体的边缘处贯穿设置有附着孔，所述本体由聚醚醚酮或其衍生物构成。
进一步地，所述固定部为中空结构或者截面为椭圆形柄锥形结构。
进一步地，所述关节部的粗糙度Ra为0.001-0.1。
进一步地，所述关节部周围设置有多孔仿生骨小梁结构。
进一步地，所述多孔仿生骨小梁结构孔隙尺寸为1-1000μm，并且平均孔隙尺寸为100-500μm，孔隙率为50-70％。
进一步地，所述多孔仿生骨小梁结构为规则立体分布、规则四边、规则五边、规则星形中的一种或至少两种组合。
进一步地，所述本体的边缘处贯穿设置有附着孔；所述附着孔的直径为1-3mm，数量为1-100个。
一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体的制作方法，该方法包括如下步骤：
S1、通过桡骨远端肿瘤患者的CT或者MRI影像学数据建立腕关节周围的骨骼模型；
S2、基于建立的骨骼模型，在距离肿瘤分界线5-20mm处切除肿瘤部分，通过数字化骨科建模和设计技术，建立假体的尺寸以及固定部的结构，所述固定部的结构为中空结构或者截面为椭圆形柄锥形结构；
S3、通过3D打印技术将所述假体打印出来。
进一步地，S2进一步包括：
基于建立的骨骼模型，判断患者为单侧或者双侧肿瘤，
当患者为单侧肿瘤时，切除肿瘤区域，建立对策的正常骨骼，通过模型的镜像和配准算法，重建患者骨骼的正常形态；
当患者为双侧肿瘤时，从骨骼数据库中筛选或者采用可变性统计模型方法，选择或者拟合与患者骨骼形态接近的模型，重建患者骨骼的正常形态。
进一步地，S3中的3D打印技术为熔融沉积技术、选择激光烧结成型技术、立体光固化成型技术中的一种，并且假体的拉伸强度大于90Mpa。
本发明取得的有益效果：
(1)采用聚醚醚酮(PEEK材料)或其衍生物，其弹性模量与人体的自然骨骼更加匹配，减轻了应力遮挡问题，在运动中起到一定缓冲作用，降低了植入物在使用过程中的其他骨骼的磨损，另外，该材料为非金属材料，降低了金属的腐蚀和金属可能引起的过敏、毒性问题。
(2)附着孔与多孔仿生骨小梁的配合使用，便于骨长入，增加本体与骨骼之间的稳定性。
(3)基于3D打印技术制作假体的方法符合腕关节的个性化解剖形态，提供有效的关节活动。
(4)根据单侧或者双侧肿瘤，分别采用不同的建模方式，能够更好的建造出与原关节相同的形状，使其关节能够有效活动。
附图说明
图1为本发明一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体的结构示意图；
图2为采用中空结构固定的一种安装示意图；
图3为采用中空结构固定的另一种安装示意图；
图4为采用柄锥形结构的一种安装示意图；
图5为采用柄锥形结构的另一种安装示意图；
图6为规则立体分布的结构示意图；
图7为规则四边的结构示意图；
图8为规则五边的结构示意图；
图9为规则星形的结构示意图；
图10为正常侧与肿瘤侧的对照图；
图11为建模的桡骨正常形态图；
附图标记如下：
1、本体，2、固定部，3、关节部，4、多孔仿生骨小梁，5、附着孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，如图1所示，包括本体1，本体1的一端具有固定部2，另一端具有关节部3，本体1的边缘处贯穿设置有附着孔5，本体1由聚醚醚酮或其衍生物构成。采用聚醚醚酮(PEEK材料)或其衍生物，其弹性模量与人体的自然骨骼更加匹配，减轻了应力遮挡问题，在运动中起到一定缓冲作用，降低了植入物在使用过程中的其他骨骼的磨损，另外，该材料为非金属材料，降低了金属的腐蚀和金属可能引起的过敏、毒性问题。
优选的，固定部2为中空结构或者截面为椭圆形柄锥形结构，如图2-3所示，当采用中空结构时，仅需要将本体1套在骨骼上，通过螺钉将其与骨骼固定，也可以通过钢缆进行旋绕固定；如图4-5所示，当采用柄锥形结构时，仅需将固定部2插入骨骼的髓腔内，为了进一步加固本体1与骨骼的接触，通过髓内钉对其进行贯穿固定，另外，其界面为椭圆形，具有防旋功能，进一步地防止安装后的假体在使用中发生旋转移位。
优选的，对本体1上的关节部3的表面进行高抛光处理，粗糙度Ra为0.001-0.1。减少关节部3与对侧骨骼的摩擦力，减少由摩擦造成的骨损伤。
优选的，关节部3周围设置有多孔仿生骨小梁4结构。其中，多孔仿生骨小梁4结构孔隙尺寸为1-1000μm，并且平均孔隙尺寸为100-500μm，孔隙率为50-70％。
优选的，如图6-9所示，图6示出的是规则立体分布的结构图，图7示出的是规则四边的结构图，图8示出的是规则五边的结构图，图9示出的是规则星形的结构图，多孔仿生骨小梁4结构为规则立体分布、规则四边、规则五边、规则星形中的一种或至少两种组合。例如，为规则立体分布、规则四边、规则五边、规则星形中单独的一种形状，也可以是规则四边与规则五边的组合，还可以是规则立体分布、规则四边和规则星形的组合。
优选的，附着孔5的直径为1-3mm，数量为1-100个。便于手术缝线等方式将肿瘤切除后残余的组织与假体缝合，另外，配合在孔周围的多孔仿生骨小梁4结构，便于骨长入，增加本体1与骨骼之间的稳定性。
一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体的制作方法，该方法包括如下步骤：
S1、通过桡骨远端肿瘤患者的CT或者MRI影像学数据建立腕关节周围的骨骼模型；
S2、基于建立的骨骼模型，在距离肿瘤分界线5-20mm处切除肿瘤部分，通过数字化骨科建模和设计技术，建立假体的尺寸以及固定部2的结构，固定部2的结构为中空结构或者截面为椭圆形柄锥形结构；
S3、通过3D打印技术将假体打印出来。
优选的，S2进一步包括：
基于建立的骨骼模型，判断患者为单侧或者双侧肿瘤，
如图10-11所示，图10左侧为患者正常侧的示意图，右侧为肿瘤侧示意图，当患者为单侧肿瘤时，切除肿瘤区域，建立对策的正常骨骼，通过模型的镜像和配准算法，重建患者骨骼的正常形态，如图11所示，该方法能够更好的还原正常形态的骨骼形状；
当患者为双侧肿瘤时，从骨骼数据库中筛选或者采用可变性统计模型方法，选择或者拟合与患者骨骼形态接近的模型，重建患者骨骼的正常形态。
优选的，S3中的3D打印技术为熔融沉积技术、选择激光烧结成型技术、立体光固化成型技术中的一种，并且假体的拉伸强度大于90Mpa。
本发明取得的有益效果：
(1)采用聚醚醚酮(PEEK材料)或其衍生物，其弹性模量与人体的自然骨骼更加匹配，减轻了应力遮挡问题，在运动中起到一定缓冲作用，降低了植入物在使用过程中的其他骨骼的磨损，另外，该材料为非金属材料，降低了金属的腐蚀和金属可能引起的过敏、毒性问题。
(2)附着孔与多孔仿生骨小梁的配合使用，便于骨长入，增加本体与骨骼之间的稳定性。
(3)基于3D打印技术制作假体的方法符合腕关节的个性化解剖形态，提供有效的关节活动。
(4)根据单侧或者双侧肿瘤，分别采用不同的建模方式，能够更好的建造出与原关节相同的形状，使其关节能够有效活动。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
Claims (10)
1.一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，其特征在于，包括本体，所述本体的一端具有固定部，另一端具有关节部，所述本体的边缘处贯穿设置有附着孔，所述本体由聚醚醚酮或其衍生物构成。
2.根据权利要求1所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，其特征在于，所述固定部为中空结构或者截面为椭圆形柄锥形结构。
3.根据权利要求1所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，其特征在于，所述关节部的粗糙度Ra为0.001-0.1μm。
4.根据权利要求1所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，其特征在于，所述关节部周围设置有多孔仿生骨小梁结构。
5.根据权利要求4所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，其特征在于，所述多孔仿生骨小梁结构孔隙尺寸为1-1000μm，并且平均孔隙尺寸为100-500μm，孔隙率为50-70％。
6.根据权利要求4所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，其特征在于，所述多孔仿生骨小梁结构为规则立体分布、规则四边、规则五边、规则星形中的一种或至少两种组合。
7.根据权利要求1所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体，其特征在于，所述本体的边缘处贯穿设置有附着孔；所述附着孔的直径为1-3mm，数量为1-100个。
8.权利要求1-7任意一项所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、通过桡骨远端肿瘤患者的CT或者MRI影像学数据建立腕关节周围的骨骼模型；
S2、基于建立的骨骼模型，在距离肿瘤分界线5-20mm处切除肿瘤部分，通过数字化骨科建模和设计技术，建立假体的尺寸以及固定部的结构，所述固定部的结构为中空结构或者截面为椭圆形柄锥形结构；
S3、通过3D打印技术将所述假体打印出来。
9.根据权利要求8所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体的制作方法，其特征在于，S2进一步包括：
基于建立的骨骼模型，判断患者为单侧或者双侧肿瘤，
当患者为单侧肿瘤时，切除肿瘤区域，建立对策的正常骨骼，通过模型的镜像和配准算法，重建患者骨骼的正常形态；
当患者为双侧肿瘤时，从骨骼数据库中筛选或者采用可变性统计模型方法，选择或者拟合与患者骨骼形态接近的模型，重建患者骨骼的正常形态。
10.根据权利要求8所述的一种治疗桡骨远端肿瘤的3D打印假体的制作方法，其特征在于，S3中的3D打印技术为熔融沉积技术、选择激光烧结成型技术、立体光固化成型技术中的一种，并且假体的拉伸强度大于90Mpa。
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