CN111134907A - 一种新型胫骨假体锁定柄及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型胫骨假体锁定柄及其制备方法，该新型胫骨假体锁定柄，包括柄头、柄颈和柄身，柄颈的一端与柄头固定连接，另一端与柄身固定连接；柄身包括柄身主体、柄身圆头、防抽出倒刺和骨长入网孔，柄身主体的一端与柄颈连接，另一端与柄身圆头连接；柄身主体上均匀分布有防抽出倒刺和骨长入网孔，骨长入网孔表面涂覆有促骨生长涂层。本发明在形状上满足个性化胫骨骨髓腔的要求，不仅符合精准医疗的理念、具有骨长入的功能，还方便二次翻修，减轻患者的伤害和痛苦。该方法能根据患者需求实现新型胫骨假体锁定柄的制备，科学合理、且制备时间短。

Description

一种新型胫骨假体锁定柄及其制备方法
技术领域
本发明涉及骨科医疗器械技术领域，具体涉及一种新型胫骨假体锁定柄及其制备方法。
背景技术
近年来，恶性骨肿瘤的发病率逐年上升，且各个年龄段均可发病，对患者的生存和生活质量造成了严重的影响。胫骨近端是恶性骨肿瘤的第二大好发部位，仅次于股骨远端。随着医疗水平的不断提高，保肢手术成为治疗胫骨近端恶性骨肿瘤的主要手段。目前，常用的方法是遵循骨肿瘤手术切除原则，将包含恶性骨肿瘤的胫骨近端进行广泛截骨处理，然后将假体放入指定位置，并选用骨水泥作为骨粘固剂与剩余胫骨粘接，以最大限度地保留胫骨功能，维持患者正常的生命活动。
临床研究表明，假体植入人体之后可能会出现假体松动的问题，还可能由于应力过大，导致骨质疏松等问题的出现；对于处于生长发育阶段的儿童或青少年来说，可能出现双下肢不等长、跛行等现象；传统的一体式假体还会出现翻修复杂、对人体伤害大的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种新型胫骨假体锁定柄及其制备方法，解决现有假体植入人体后出现松动、翻修复杂的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的第一方面提供了一种新型胫骨假体锁定柄，包括柄头、柄颈和柄身，柄颈的一端与柄头固定连接，另一端与柄身固定连接；柄身包括柄身主体、柄身圆头、防抽出倒刺和骨长入网孔，柄身主体的一端与柄颈连接，另一端与柄身圆头连接；柄身主体上均匀分布有防抽出倒刺和骨长入网孔，骨长入网孔表面涂覆有促骨生长涂层。
本发明的第二方面提供了一种新型胫骨假体锁定柄的制备方法，包括以下步骤：
通过医学建模软件根据CT影像建立胫骨三维模型；
对胫骨近端病变组织区域进行截骨处理，形成去除病变组织的胫骨；
通过医学图像处理软件根据去除病变组织的胫骨建立柄身模型、柄头模型和柄颈模型；
通过力学分析软件，对柄身模型进行拓扑优化和结构设计，得到新型胫骨假体锁定柄模型；
将新型胫骨假体锁定柄模型的数据导入3D打印机中，利用3D打印机制造新型胫骨假体锁定柄；
对新型胫骨假体锁定柄进行涂层处理和消毒封装处理。
本发明第二方面提供的新型胫骨假体锁定柄的制备方法用于制备本发明第一方面提供的个性化胫骨假体锁定柄。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的新型胫骨假体锁定柄在形状上满足个性化胫骨骨髓腔的要求，不仅符合精准医疗的理念、具有骨长入的功能，还方便二次翻修，减轻患者的伤害和痛苦；
本发明提供的新型胫骨假体锁定柄的制备方法能根据患者需求实现新型胫骨假体锁定柄的制备，方法科学合理、且制备时间短。
附图说明
图1是本发明提供的新型胫骨假体锁定柄一实施方式的结构示意图；
图2是图1中柄身处的局部放大图；
图3是本发明提供的新型胫骨假体锁定柄一实施方式的装配示意图；
图4是本发明提供的新型胫骨假体锁定柄一实施方式的装配局部剖视图；
图5是本发明提供的新型胫骨假体锁定柄的制备方法一实施方式的流程示意图；
图中：1-新型胫骨假体锁定柄；2-胫骨；3-胫骨上部假体；11-柄头；12-柄颈；13-柄身；121-防旋凹槽；131-柄身主体；132-柄身圆头；133-防抽出倒刺；134-骨长入网孔；135-促骨生长涂层。
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，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的第一方面提供了一种新型胫骨假体锁定柄，如图1和图2，图1是本发明提供的新型胫骨假体锁定柄一实施方式的结构示意图，图2是图1中柄身处的局部放大图。新型胫骨假体锁定柄1包括柄头11、柄颈12和柄身13，柄颈12的一端与柄头11固定连接，另一端与柄身13固定连接。具体地，新型胫骨假体锁定柄1为一体成型结构。柄身13包括柄身主体131、柄身圆头132、防抽出倒刺133和骨长入网孔134；柄身主体131的一端与柄颈12连接，另一端与柄身圆头132连接。其中，柄身圆头132的设置可在假体的植入和使用过程中减少对机体的意外伤害。柄身主体131上均匀分布有防抽出倒刺133，可在假体使用时有效防止抽出和旋转；柄身主体131表面覆盖网孔结构，形成骨长入网孔134，骨长入网孔134表面涂覆有促骨生长涂层135，有利于骨长入，使柄身13与胫骨2结合更牢固，避免柄身13松动。
具体地，防抽出倒刺133为具有椭圆斜截面的二分之一圆柱体结构，圆柱体的底面半径为1.5mm，高为10mm，这种设计有利于使新型胫骨假体锁定柄1的防抽出倒刺133与胫骨骨髓腔21内壁的粗糙结构间通过摩擦力固定，使其与胫骨2的结合更牢固。
如图3和图4，图3是本发明提供的新型胫骨假体锁定柄一实施方式的装配示意图，图4是本发明提供的新型胫骨假体锁定柄一实施方式的装配局部剖视图。装配时，柄头11插入胫骨上部假体3中与胫骨上部假体3可拆卸连接，柄身13插入胫骨骨髓腔21中与胫骨2连接，从而将胫骨上部假体3可拆卸地安装在胫骨2上，后续翻修过程简单、对人体伤害小。具体地，胫骨上部假体3上设置有与柄头11配合的凹槽，柄头11插入凹槽内与胫骨上部假体3可拆卸连接。
优选地，柄头11为空心圆柱体。
优选地，柄颈12包括防旋凹槽121，便于在使用过程中与胫骨上部假体3配合，防止胫骨上部假体3转动。具体地，柄颈12为由靠近柄身13的一端向靠近柄头11的一端收缩的台阶状结构，防旋凹槽121对称形成于柄颈12的侧面的台阶上。
优选地，柄身13为个性化定制，并且经过力学分析软件进行拓扑优化成空心结构，质量轻，应力分布均匀，避免由于应力过度集中，造成骨折、骨质疏松等问题，有利于延长胫骨上部假体3的使用寿命。
优选地，胫骨上部假体3为个性化假体或非个性化假体。进一步地，选用非个性化假体，便于降低假体制作成本。
优选地，骨长入网孔134的结构为旋转体或多面体中的一种或多种。
进一步地，骨长入网孔134的结构为十二面体，孔径为450～550μm，更有利于骨长入。更进一步地，孔径为480～530μm。
优选地，促骨生长涂层135为羟基磷灰石涂层、骨骼生长因子涂层、金属钽涂层等可作用于假体表面的促骨生长涂层。
优选地，柄身13的外径比胫骨骨髓腔21的内径小2～5mm，进一步为3～4mm，在此范围内，可使柄身13插入胫骨骨髓腔21中，且无需不可降解的骨水泥等骨粘固剂填充。
优选地，新型胫骨假体锁定柄1的制造材料为钛合金或不锈钢等可用于制造假体的材料。
本发明的第二方面提供了一种新型胫骨假体锁定柄的制备方法，具体请参阅图5，其包括以下步骤：
S1:通过医学建模软件根据CT影像建立胫骨三维模型；
S2:遵循广泛切除原则，对胫骨近端病变组织区域进行截骨处理，形成去除病变组织的胫骨；
S3:通过医学图像处理软件根据去除病变组织的胫骨建立柄身模型、柄头模型和柄颈模型；
S4:通过力学分析软件，对柄身模型进行拓扑优化和结构设计，得到新型胫骨假体锁定柄模型；
S5:将新型胫骨假体锁定柄模型的数据导入3D打印机中，利用3D打印机制造新型胫骨假体锁定柄；
S6:对新型胫骨假体锁定柄进行涂层处理和消毒封装处理。
其中，通过医学图像处理软件根据去除病变组织的胫骨建立柄身模型、柄头模型和柄颈模型，使柄身的外径比胫骨骨髓腔的内径小3mm，对柄颈靠近柄头的两侧进行切除形成防旋凹槽。
其中，对柄身模型进行拓扑优化和结构设计具体为：通过力学分析软件将柄身拓扑优化成空心结构，质量轻，应力分布均匀；对柄身主体表面进行网孔设计，形成骨长入网孔，网孔结构的厚度为5mm；在柄身主体表面添加六列防抽出倒刺，防抽出倒刺为斜截面为椭圆的二分之一圆柱体，圆柱体的底面半径为1.5mm，高为10mm。
其中，对新型胫骨假体锁定柄进行涂层处理和消毒封装处理为在新型胫骨假体锁定柄的表面涂覆促骨生长涂层促进骨生长，随后对其进行消毒和封装，以供临床使用。
优选地，所用的医学建模软件为Mimics，所用的医学图像处理软件为3-matic，所用的力学分析软件为ANSYS或Abaqus。
现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的新型胫骨假体锁定柄在形状上满足个性化胫骨骨髓腔的要求，不仅符合精准医疗的理念，而且符合胫骨正常的力学特性，使力沿力线方向进行传导；经过拓扑优化的柄身可以避免应力过度集中，而造成骨质疏松、骨折或假体松动的问题，延长假体使用寿命；防抽出倒刺可预防假体松动、旋转和抽出；柄身主体表面的网孔设计和表面涂层，有利于骨长入，使假体与胫骨结合更牢固，解决假体松动的问题；节段型的设计为二次翻修提供了便利，翻修时，该新型胫骨假体锁定柄无需拔出，直接置换胫骨上部假体即可，减少手术复杂程度和手术时长，减轻的患者痛苦和伤害。
本发明提供的新型胫骨假体锁定柄的制备方法能根据患者需求实现新型胫骨假体锁定柄的制备，方法科学合理、且制备时间短。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型胫骨假体锁定柄，其特征在于，包括柄头、柄颈和柄身，所述柄颈的一端与所述柄头固定连接，另一端与所述柄身固定连接；
所述柄身包括柄身主体、柄身圆头、防抽出倒刺和骨长入网孔，所述柄身主体的一端与所述柄颈连接，另一端与所述柄身圆头连接；所述柄身主体上均匀分布有所述防抽出倒刺和所述骨长入网孔，所述骨长入网孔表面涂覆有促骨生长涂层。
2.根据权利要求1所述新型胫骨假体锁定柄，其特征在于，所述柄颈为由靠近柄身的一端向靠近柄头的一端收缩的台阶状结构，防旋凹槽对称形成于所述柄颈的侧面的台阶上。
3.根据权利要求1所述新型胫骨假体锁定柄，其特征在于，所述防抽出倒刺为具有椭圆斜截面的二分之一圆柱体结构，且所述圆柱体的底面半径为1.5mm，高为10mm。
4.根据权利要求1所述新型胫骨假体锁定柄，其特征在于，所述骨长入网孔的结构为旋转体或多面体中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述新型胫骨假体锁定柄，其特征在于，所述骨长入网孔的结构为十二面体，且孔径为450～550μm。
6.根据权利要求1所述新型胫骨假体锁定柄，其特征在于，装配时，所述柄头插入胫骨上部假体中与所述胫骨上部假体可拆卸连接，所述柄身插入胫骨骨髓腔中与胫骨连接。
7.根据权利要求6所述新型胫骨假体锁定柄，其特征在于，所述柄身的外径比胫骨骨髓腔的内径小2～5mm。
8.一种如权利要求1～7中任一项所述新型胫骨假体锁定柄的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过医学建模软件根据CT影像建立胫骨三维模型；
对所述胫骨近端病变组织区域进行截骨处理，形成去除病变组织的胫骨；
通过医学图像处理软件根据所述去除病变组织的胫骨建立柄身模型、柄头模型和柄颈模型；
通过力学分析软件，对所述柄身模型进行拓扑优化和结构设计，得到新型胫骨假体锁定柄模型；
将所述新型胫骨假体锁定柄模型的数据导入3D打印机中，利用3D打印机制造新型胫骨假体锁定柄；
对所述新型胫骨假体锁定柄进行涂层处理和消毒封装处理。
9.根据权利要求8所述新型胫骨假体锁定柄的制备方法，其特征在于，对所述新型胫骨假体锁定柄进行涂层处理和消毒封装处理，具体包括：在所述新型胫骨假体锁定柄的表面涂覆促骨生长涂层，随后对其进行消毒和封装。
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