CN109745153A - 一种3d打印个性化的肩锁关节置换假体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D打印个性化的肩锁关节置换假体及其制备方法，所述肩锁关节置换假体包括肩锁关节置换假体本体、锁骨肩峰端连接件和肩胛骨冈下窝连接件，所述肩锁关节置换假体本体和所述锁骨肩峰端连接件圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体和所述肩胛骨冈下窝连接件圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体根据患者的缺损骨组织订制。本发明的肩锁关节置换假体完全代替肩胛骨肩峰部，牢固连接肩胛骨冈下窝和锁骨肩峰端，最大程度的完成原始骨形态恢复。

Description

一种3D打印个性化的肩锁关节置换假体及其制备方法

技术领域

本发明属于肩锁关节假体技术领域，特别是涉及一种3D打印个性化的肩锁关节置换假体及其制备方法。

背景技术

肩锁关节骨肿瘤是肩胛带部肿瘤好发部位之一，需要进行手术切除。其传统手术方法是上1/4截肢术，但上肢义肢无法替代手的重要功能，因此保肢术在挽救上肢功能中显得尤为重要。目前肩胛带部肿瘤保肢手术的方法包括：人工假体置换、自体髂骨肩胛骨重建、同种异体骨的骨或骨关节移植、关节融合和无骨重建等。

但是，目前的肩锁关节假体无法弥补肩胛骨的大量骨缺损，手术修复重建困难。假体与原始骨形态不匹配，无法精准重建。

同时，目前的肩锁关节假体采用传统减材制造方式，假体与周围骨骼无法融合一体，不具备生物固定等功能，存在假体远期固定松动可能。另外，肌腱韧带等附着点无法与假体生长在一起，无法重建膝关节的正常生理运动力学行为。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种3D打印个性化的肩锁关节置换假体及其制备方法，所述肩锁关节置换假体包括肩锁关节置换假体本体、锁骨肩峰端连接件和肩胛骨冈下窝连接件，所述肩锁关节置换假体本体和所述锁骨肩峰端连接件圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体和所述肩胛骨冈下窝连接件圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体根据患者的缺损骨组织订制。本发明的肩锁关节置换假体完全代替肩胛骨肩峰部，牢固连接肩胛骨冈下窝和锁骨肩峰端，最大程度的完成原始骨形态恢复。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种肩锁关节置换假体，包括肩锁关节置换假体本体、锁骨肩峰端连接件和肩胛骨冈下窝连接件，所述肩锁关节置换假体本体和所述锁骨肩峰端连接件圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体和所述肩胛骨冈下窝连接件圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体根据患者的缺损骨组织订制，即肩锁关节置换假体本体为缺损肩锁关节的骨组织的形状，与患者缺损肩锁关节的骨组织完全匹配。

优选地，所述肩锁关节置换假体本体设有与肩胛骨截骨面骨髓腔匹配的第一腔体，所述肩锁关节置换假体本体在近肩胛骨冈下窝连接件端向内凹形成所述第一腔体。

优选地，所述肩锁关节置换假体本体在锁骨肩峰端连接件端和近肩胛骨冈下窝连接件端分别设有第一端面和第二端面，所述锁骨肩峰端连接件设有第一覆盖面，所述第一覆盖面朝向锁骨肩峰端，所述肩胛骨冈下窝连接件设有第二覆盖面，所述第二覆盖面朝向肩胛骨冈下窝，所述第一端面与所述第一覆盖面圆滑过渡连接，所述第二端面与所述第二覆盖面圆滑过渡连接。

更优选地，还包括若干第一螺钉孔，所述第一螺钉孔贯穿所述锁骨肩峰端连接件，所述第一螺钉孔用于使所述肩锁关节置换假体与锁骨肩峰端经螺钉固定连接。

更优选地，还包括若干第二螺钉孔，所述第二螺钉孔贯穿所述肩胛骨冈下窝连接件，所述第二螺钉孔用于使所述肩锁关节置换假体与肩胛骨冈下窝经螺钉固定连接。

更优选地，所述第一端面、所述第二端面、所述第一覆盖面和所述第二覆盖面为若干层的层状结构，每层的层状结构具有多个微孔，层与层的微孔相互连通。

进一步更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述第一端面、所述第二端面、所述第一覆盖面和所述第二覆盖面的微孔的孔径为600μm～800μm；

2)所述第一端面、所述第二端面、所述第一覆盖面和所述第二覆盖面的孔隙率为60％～80％；所述孔隙率指孔隙体积与在自然状态下总体积的百分比，例如第一端面的孔隙率是指第一端面的孔隙体积与第一端面在自然状态下总体积的百分比；

3)所述第一端面、所述第二端面、所述第一覆盖面和所述第二覆盖面厚度为1.5mm～2.0mm。

优选地，还包括若干肌肉韧带止点的附着孔，所述附着孔贯通所述肩锁关节置换假体本体。

本发明第二方面提供上述肩锁关节置换假体的制备方法，包括如下步骤：

1)获得肩锁关节的模型，如计算机辅助设计模型(Computer aided designmodel，CAD model)；

2)将步骤1)得到的模型逆向建模，得到肩锁关节置换假体模型；

3)依据修复装置模型进行3D打印。

优选地，包括如下步骤：

1)通过CT及MRI获得肩锁关节的模型；

2)将步骤1)得到的模型进行三维配准融合，然后逆向建模，得到肩锁关节置换假体模型；

可以通过CT观察骨，通过MRI观察软组织，二者获得的模型进行三维配准融合，实现既包含骨，又包含软组织的三维重建模型，然后逆向建模，可通过现有的软件实现，例如：E3D；三维配准融合后的模型和肩锁关节的模型整体构成正常的肩锁关节模型，所述逆向模型以正常的肩锁关节模型和三维配准融合后的模型为基准建立肩锁关节置换假体模型；

3)依据修复装置模型进行3D打印。

如上所述，本发明至少具有以下有益效果之一：

1)本发明的肩锁关节置换假体主要是根据患者CT/MRI等影像数据逆向建模制作的等尺寸医用3D打印个性化假体，对大量缺损骨组织进行精准重建，完全代替了肩胛骨肩峰，牢固的连接肩胛骨冈下窝和锁骨肩峰端，可以最大程度的满足原始骨形态恢复；

2)本发明的肩锁关节置换假体的第一端面、第二端面、第一覆盖面和第二覆盖面与人体骨质紧密贴合且为若干层的层状结构，每层的层状结构具有多个微孔，层与层的微孔相互连通，有利于骨细胞爬行长入发生骨融合达到远期稳定的目的；

3)本发明的肩锁关节置换假体还包括若干第一螺钉孔，所述第一螺钉孔贯穿所述锁骨肩峰端连接件，所述第一螺钉孔用于使所述肩锁关节置换假体与锁骨肩峰端经螺钉固定连接；还包括若干第二螺钉孔，所述第二螺钉孔贯穿所述肩胛骨冈下窝连接件，所述第二螺钉孔用于使所述肩锁关节置换假体与肩胛骨冈下窝经螺钉固定连接，在初始植入时，可以通过骨科螺钉进行初期固定，防止假体移位。

附图说明

图1为本发明的肩锁关节置换假体的结构示意图一。

图2为本发明的肩锁关节置换假体的结构示意图二。

图3为本发明的肩锁关节置换假体的使用状态结构示意图一。

图4为本发明的肩锁关节置换假体的使用状态结构示意图二。

图5为具有多个微孔的层状结构。

附图标记：

1 肩锁关节置换假体本体

11 第一端面

12 第二端面

13 第一腔体

2 锁骨肩峰端连接件

21 第一覆盖面

3 肩胛骨冈下窝连接件连接件

31 第二覆盖面

4 第一螺钉孔

5 第二螺钉孔

6 微孔

7 附着孔

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

一种肩锁关节置换假体，如图1至图4所示，包括肩锁关节置换假体本体1、锁骨肩峰端连接件2和肩胛骨冈下窝连接件3，所述肩锁关节置换假体本体1和所述锁骨肩峰端连接件2圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体1和所述肩胛骨冈下窝连接件3圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体1根据患者的缺损骨组织订制，即肩锁关节置换假体本体1为缺损肩锁关节的骨组织的形状，与患者缺损肩锁关节的骨组织完全匹配。

在一个优选的实施例中，所述肩锁关节置换假体本体1设有与肩胛骨截骨面骨髓腔匹配的第一腔体13，所述肩锁关节置换假体本体1在近肩胛骨冈下窝连接件3端向内凹形成所述第一腔体13。

在一个优选的实施例中，所述肩锁关节置换假体本体1在锁骨肩峰端连接件2端和近肩胛骨冈下窝连接件3端分别设有第一端面11和第二端面12，所述锁骨肩峰端连接件2设有第一覆盖面21，所述第一覆盖面21朝向锁骨肩峰端，所述肩胛骨冈下窝连接件3设有第二覆盖面31，所述第二覆盖面31朝向肩胛骨冈下窝，所述第一端面11与所述第一覆盖面21圆滑过渡连接，所述第二端面12与所述第二覆盖面31圆滑过渡连接。

在一个优选的实施例中，还包括若干第一螺钉孔4，所述第一螺钉孔4贯穿所述锁骨肩峰端连接件2，所述第一螺钉孔4用于使所述肩锁关节置换假体与锁骨肩峰端经螺钉固定连接。

在一个优选的实施例中，还包括若干第二螺钉孔5，所述第二螺钉孔5贯穿所述肩胛骨冈下窝连接件3，所述第二螺钉孔5用于使所述肩锁关节置换假体与肩胛骨冈下窝经螺钉固定连接。

在一个优选的实施例中，如图5所示，所述第一端面11、所述第二端面12、所述第一覆盖面21和所述第二覆盖面31为若干层的层状结构，每层的层状结构具有多个微孔，层与层的微孔相互连通。

在一个优选的实施例中，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述第一端面11、所述第二端面12、所述第一覆盖面21和所述第二覆盖面31的微孔6的孔径为600μm～800μm；

2)所述第一端面11、所述第二端面12、所述第一覆盖面21和所述第二覆盖面31的孔隙率为60％～80％；所述孔隙率指孔隙体积与在自然状态下总体积的百分比，例如第一端面的孔隙率是指第一端面的孔隙体积与第一端面在自然状态下总体积的百分比；

3)所述第一端面11、所述第二端面12、所述第一覆盖面21和所述第二覆盖面31厚度为1.5mm～2.0mm。

在一个优选的实施例中，还包括若干肌肉韧带止点的附着孔7，所述附着孔7贯通所述肩锁关节置换假体本体1，所述附着孔7用于缝合线将游离的肌肉韧带重新附着于肩锁关节置换假体本体1上。

本发明第二方面提供上述肩锁关节置换假体的制备方法，包括如下步骤：

1)获得肩锁关节的模型，如计算机辅助设计模型(Computer aided designmodel，CAD model；

2)将步骤1)得到的模型逆向建模，得到肩锁关节置换假体模型；大致呈“C”型；

3)依据修复装置模型进行3D打印。

在一个优选的实施例中，包括如下步骤：

1)通过CT及MRI获得肩锁关节的模型；

2)将步骤1)得到的模型进行三维配准融合，然后逆向建模，得到肩锁关节置换假体模型；

可以通过CT观察骨，通过MRI观察软组织，二者获得的模型进行三维配准融合，实现既包含骨，又包含软组织的三维重建模型，然后逆向建模，可通过现有的软件实现，例如：E3D；三维配准融合后的模型和肩锁关节的模型整体构成正常的肩锁关节模型，所述逆向模型以正常的肩锁关节模型和三维配准融合后的模型为基准建立肩锁关节置换假体模型；

3)依据修复装置模型进行3D打印。

以一患者的肩锁关节置换假体为例，使用肩锁关节置换假体时如图3和图4所示，所述肩锁关节置换假体包括肩锁关节置换假体本体1、锁骨肩峰端连接件2和肩胛骨冈下窝连接件3，所述肩锁关节置换假体本体1和所述锁骨肩峰端连接件2圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体1和所述肩胛骨冈下窝连接件3圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体1根据患者的缺损骨组织订制；所述肩锁关节置换假体还包括若干肌肉韧带止点的附着孔7，所述肩锁关节置换假体本体1设有与肩胛骨截骨面骨髓腔匹配的第一腔体13，所述肩锁关节置换假体本体1在近肩胛骨冈下窝连接件3端向内凹形成所述第一腔体13；所述肩锁关节置换假体本体1在锁骨肩峰端连接件2端和近肩胛骨冈下窝连接件3端分别设有第一端面11和第二端面12，所述锁骨肩峰端连接件2设有第一覆盖面21，所述第一覆盖面21朝向锁骨肩峰端，所述肩胛骨冈下窝连接件3设有第二覆盖面31，所述第二覆盖面31朝向肩胛骨冈下窝，所述第一端面11与所述第一覆盖面21圆滑过渡连接，所述第二端面12与所述第二覆盖面31圆滑过渡连接，所述第一端面11、所述第二端面12、所述第一覆盖面21和所述第二覆盖面31为若干层的层状结构，每层的层状结构具有多个微孔，层与层的微孔相互连通，所述第一端面11、所述第二端面12、所述第一覆盖面21和所述第二覆盖面31的微孔6的孔径为600μm～800μm，孔隙率为60％～80％，厚度为1.5mm～2.0mm；所述肩锁关节置换假体还包括若干第一螺钉孔4和若干第二螺钉孔5，所述第一螺钉孔4贯穿所述锁骨肩峰端连接件2，所述第一螺钉孔4用于使所述肩锁关节置换假体与锁骨肩峰端经螺钉固定连接，所述第二螺钉孔5贯穿所述肩胛骨冈下窝连接件3，所述第二螺钉孔5用于使所述肩锁关节置换假体与肩胛骨冈下窝经螺钉固定连接，在初始植入时，可以通过骨科螺钉进行初期固定，防止假体移位。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种肩锁关节置换假体，其特征在于，包括肩锁关节置换假体本体(1)、锁骨肩峰端连接件(2)和肩胛骨冈下窝连接件(3)，所述肩锁关节置换假体本体(1)和所述锁骨肩峰端连接件(2)圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体(1)和所述肩胛骨冈下窝连接件(3)圆滑过渡连接，所述肩锁关节置换假体本体(1)根据患者的缺损骨组织订制。

2.如权利要求1所述的肩锁关节置换假体，其特征在于，所述肩锁关节置换假体本体(1)设有与肩胛骨截骨面骨髓腔匹配的第一腔体(13)，所述肩锁关节置换假体本体(1)在近肩胛骨冈下窝连接件(3)端向内凹形成所述第一腔体(13)。

3.如权利要求1或2所述的肩锁关节置换假体，其特征在于，所述肩锁关节置换假体本体(1)在锁骨肩峰端连接件(2)端和近肩胛骨冈下窝连接件(3)端分别设有第一端面(11)和第二端面(12)，所述锁骨肩峰端连接件(2)设有第一覆盖面(21)，所述第一覆盖面(21)朝向锁骨肩峰端，所述肩胛骨冈下窝连接件(3)设有第二覆盖面(31)，所述第二覆盖面(31)朝向肩胛骨冈下窝，所述第一端面(11)与所述第一覆盖面(21)圆滑过渡连接，所述第二端面(12)与所述第二覆盖面(31)圆滑过渡连接。

4.如权利要求3所述的肩锁关节置换假体，其特征在于，还包括若干第一螺钉孔(4)，所述第一螺钉孔(4)贯穿所述锁骨肩峰端连接件(2)，所述第一螺钉孔(4)用于使所述肩锁关节置换假体与锁骨肩峰端经螺钉固定连接。

5.如权利要求3所述的肩锁关节置换假体，其特征在于，还包括若干第二螺钉孔(5)，所述第二螺钉孔(5)贯穿所述肩胛骨冈下窝连接件(3)，所述第二螺钉孔(5)用于使所述肩锁关节置换假体与肩胛骨冈下窝经螺钉固定连接。

6.如权利要求3所述的肩锁关节置换假体，其特征在于，所述第一端面(11)、所述第二端面(12)、所述第一覆盖面(21)和所述第二覆盖面(31)为若干层的层状结构，每层的层状结构具有多个微孔，层与层的微孔相互连通。

7.如权利要求6所述的肩锁关节置换假体，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述第一端面(11)、所述第二端面(12)、所述第一覆盖面(21)和所述第二覆盖面(31)的微孔(6)的孔径为600μm～800μm；

2)所述第一端面(11)、所述第二端面(12)、所述第一覆盖面(21)和所述第二覆盖面(31)的孔隙率为60％～80％；

3)所述第一端面(11)、所述第二端面(12)、所述第一覆盖面(21)和所述第二覆盖面(31)厚度为1.5mm～2.0mm。

8.如权利要求1所述的肩锁关节置换假体，其特征在于，还包括若干肌肉韧带止点的附着孔(7)，所述附着孔(7)贯通所述肩锁关节置换假体本体(1)。

9.如权利要求1至8任一项所述的肩锁关节置换假体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获得肩锁关节的模型；

2)将步骤1)得到的模型逆向建模，得到肩锁关节置换假体模型；

3)依据修复装置模型进行3D打印。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过CT及MRI获得肩锁关节的模型；

2)将步骤1)得到的模型进行三维配准融合，然后逆向建模，得到肩锁关节置换假体模型；

3)依据修复装置模型进行3D打印。