CN111358598A - 一种组配式个性化桡骨假体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组配式个性化桡骨假体，包括远端关节面、桡骨体、桡骨髓针和锁紧螺栓，所述的桡骨体和桡骨髓针之间的互锁结构为滑块卡槽结构，该滑块卡槽结构在锁紧螺栓锁紧后能够防止桡骨体和桡骨髓针之间的轴向移动和周向转动；所述的桡骨体和远端关节面通过内扣结构锁紧。该组配式个性化桡骨假体通过组配和增材制造的方式实现生产，可以实现提前备货多种规格，多种规格进行组配，从而形成个性化假体中的标准系列。通过系列化设计和提前生产、加上不同规格之间的组合来满足实际病人对于不同假体的需求。从而实现个性化、系列化假体，在满足个性化的同时缩短假体生产供货时间。

Description

一种组配式个性化桡骨假体
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种组配式个性化桡骨假体。
背景技术
3D打印桡骨远端假体用于桡骨远端较大的肿瘤切除后腕关节重建。假体分为桡骨柄和关节面部件。桡骨柄为个性化设计，主要依据人体骨骼形态设计，用于恢复人体解剖结构，除重建缺失肢体外尽量恢复到人体原本美观的外观形态。
桡骨柄假体结构包含一段髓针和一段个性化结构。其中髓针嵌入剩余桡骨近端髓腔，用于固定假体。个性化设计部分通过提取骨骼模型修补设计，桡骨柄整体通过增材制造实现。桡骨柄髓针段带有生物涂层，从内到外依次为钛粉涂层和羟基磷灰石涂层，钛粉涂层厚度100nm-150nm，羟基磷灰石厚度50nm-100nm。下尺桡关节面设有三个螺钉孔，纵向排列，桡骨茎突处设有1个螺钉孔。桡骨假体远端为平面结构，没有锁紧凹槽，用于连接关节面部件。
关节面部件，通过提取病人骨骼数据，修补患侧或者镜像对侧完成关节面设计。通过精雕工艺实现关节面复原，同时保证其形状的个性化。腕关节面掌侧的边缘设有3个螺钉孔，腕关节面背侧的边缘设有3个螺钉孔，所有螺钉孔均为通孔。关节面近端部分有外凸结构，和桡骨柄凹槽匹配，用于锁紧桡骨柄和关节面部件。
现有技术中的桡骨假体、桡骨柄和关节面部件的结构如图1至图3所示。图中，桡骨假体包括桡骨柄1和关节面部件2，关节面部件2顶面有外凸的卡块8，桡骨柄1底面有与卡块8适配的卡槽。将卡块8装在卡槽中即可实现桡骨柄1与关节面部件2的连接。螺钉孔A4、螺钉孔B5、螺钉孔C3和螺钉孔D6均有一部分在桡骨柄1上，另一部分在关节面部件2上，桡骨柄1顶部设有插杆9，方便安装连接。
现有技术中这种3D打印桡骨远端假体的缺点包括以下几个方面：
1、桡骨远端假体中的桡骨柄通体打印，虽然可以实现个性化设计，但是只能依据每一个患者的具体情况进行设计加工，无法快速提供假体。即过强的个性化限制其设计及加工效率。
2、关节面部间的锁紧结构为圆柱形，虽然插入及锁定较为简单，但是不具备抗旋转的能力。
3、桡骨远端假体中的桡骨柄插入髓腔中的部分为钛涂层和羟基磷灰石涂层，虽然是生物型的涂层，有效避免了骨水泥在人体中可能产生的不良后果，但是部分患者并不完全适用生物涂层的假体。
4、虽然桡骨柄依据病人的实际骨骼进行解剖型设计，但是完全解剖型的设计会导致假体偏大，对于需要清除过多软组织的病例，假体偏大会导致缝合困难，最终会产生假体穿出皮肤的现象。
5、桡骨柄部件中的髓针通体为带小锥度的圆柱，不具备较强抗旋转能力。
发明内容
本发明旨在提供一种组配式个性化桡骨假体，所要解决的技术问题至少包括：
1、解决了个性化桡骨假体中金属假体只能通过即时3D打印来解决个性化假体生产的问题。
2、解决桡骨远端关节面部件无法抗旋转的技术问题。
3、解决部分病人无法使用生物型固定的技术问题。
4、解决全解剖型桡骨假体存在过大，可能会导致假体植入后软组织缝合困难的技术问题。
5、解决了生物型固定遂针在体内固定时只能通过压配固定，无法抗旋转的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种组配式个性化桡骨假体，包括远端关节面、桡骨体、桡骨髓针和锁紧螺栓，所述的桡骨体和桡骨髓针之间的互锁结构为滑块卡槽结构，该滑块卡槽结构在锁紧螺栓锁紧后能够防止桡骨体和桡骨髓针之间的轴向移动和周向转动；所述的桡骨体和远端关节面通过内扣结构锁紧。
所述的内扣结构包括设置在桡骨体上的凹槽和设置在远端关节面上的凸块。
所述的凸块包括一段直面和锥面，锥面的端部设置有倒钩结构，所述的凹槽的结构与所述的凸块的结构匹配对应，所述的远端关节面上的凸块压入桡骨体上的凹槽后，由所述的倒扣结构卡紧锁死，防止脱出，其圆角矩形结构具有抗旋转功能，锥面结构使得凸块进入凹槽更加顺利。
所述凸块的底部设置有一个容差凹槽，该容差凹槽提供凸块的压缩式的变形容差，即当压入时，由于凹槽的阻挡，凸块被挤压，要产生相应的变形，凸块上容差凹槽的设置为凸块倒钩部分变形时提供容纳变形的空间，使得凸块压入更容易。
所述远端关节面设置有第一小孔，所述桡骨体上设置有第二小孔，第一小孔和第二小孔一一对应，且在远端关节面和桡骨体配合的平面上近似均匀分布；该第一小孔和第二小孔用于人体桡骨远端肌肉、关节囊和/或软组织的缝合固定。
所述远端关节面为仿生关节面，依据患侧修补或健侧镜像设计，通过精雕工艺实现，和掌骨形成腕关节面。
所述的桡骨髓针为水泥型或生物型。
所述的桡骨髓针附带两个调整垫，用于术中调节截骨长度；所述的调整垫为中空的圆柱形，调整垫的中心沿着轴向设置有通孔，所述的桡骨髓针的一端穿过所述的通孔嵌入桡骨髓腔。
所述的桡骨髓针为机加工件或3D打印带有骨小梁网格结构的零件，通过规范的加工图纸，利用锻造钛合金材质进行加工，能够批量多规格生产备货。
所述的远端关节面为聚乙烯材质；所述的桡骨体、桡骨髓针和锁紧螺栓均为钛合金材质。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的组配式个性化桡骨假体，通过组配和增材制造的方式实现生产，与现有技术相比，可以实现提前备货多种规格，多种规格进行组配，从而形成个性化假体中的标准系列。通过系列化设计和提前生产、加上不同规格之间的组合来满足实际病人对于不同假体的需求。从而实现个性化、系列化假体，在满足个性化的同时缩短假体生产供货时间。
2、组配的方式将假体分解为多个单元，不同单元进行单独设计加工，同时不同单元之间采用固定的结构进行连接，待各部件加工完毕后进行组装，或术中组装。设计效率高同时个性化强，需求化整为零，再从零到整使用。
3、对于需要单独进行加工的规格，纳入已存在的标准系列中，使得个性化假体型号和规格更加的完善。
4、远端的关节面部件虽然同为采用聚乙烯材质以及解剖型结构，但和桡骨体配合的部分采用了圆角矩形的结构，该结构不仅可以实现两部分的锁定，同时可以做到防止两部分假体受外力时可能发生相对的旋转的问题，从而避免了假体植入的失败，以及对于软组织的影响。同时四周设置多个缝合孔，用于术中选择，使得缝合更加容易，小孔选择更加方便。
5、桡骨体远端部分采用个性化设计，靠近端部分为圆柱形一半的结构，该结构用于连接桡骨髓，该结构在术中组配，更加的方便。同时，由于该结构的存在，桡骨体部分可以进行多规格备货，将个性化设计部分和和圆柱体部分进行不同规格的组合，从而实现个性化假体的提前设计使得假体的生产和备货时间大大缩短。
6、桡骨远端假体靠近近端部分的髓针采用机加工的方式，机加工的髓针所采用的原材料是锻造钛合金，其材质的晶体晶格要比以增材制造工艺所形成的髓针更加的具备强度疲劳等优势。
7、桡骨髓针由于直径较细，为了实现抗旋转功能，在髓针上设计浅的螺旋槽，该螺旋槽在插入桡骨髓腔后和骨水泥之间形成固定时具备抗拔出和抗旋转的能力。
8、桡骨髓针采用机加工方式，不仅速度更快，强度更好，而且可以进行多规格生产备货，不仅满足多种组合形式需求，同时，能够缩短假体生产和供货时间。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的具体实施方式一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是现有技术中桡骨假体的结构示意图。
图2是现有技术中桡骨柄的结构示意图。
图3是现有技术中关节面部件的结构示意图。
图4是本发明所述桡骨假体的右视图。
图5是本发明所述桡骨假体的主视图。
图6是本发明所述桡骨假体的剖视图。
图7是本发明所述的桡骨假体的锁紧结构视图。
图8是本发明所述的桡骨体的后视图。
图9是本发明所述的桡骨体的侧视图。
图10是本发明所述的桡骨体的正视图。
图11是本发明所述的桡骨体的剖视图。
图12是本发明所述的远端关节面的正视图。
图13是本发明所述的远端关节面的仰视图。
图14是本发明所述的远端关节面的左视图。
图15是本发明所述的远端关节面的右视图。
图16是本发明所述的远端关节面的俯视图。
图17是本发明所述的桡骨髓针的左视图。
图18是本发明所述的桡骨髓针的正视图。
图19是本发明所述的桡骨髓针的局部剖视图。
图20是本发明所述的锁紧螺栓的正视图。
图21是本发明所述的调整垫的剖视图。
具体实施方式
在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
如图4至图21所示，本发明所述的组配式个性化桡骨假体包括远端关节面1、桡骨体2、桡骨髓针3和锁紧螺栓4，所述的桡骨体和桡骨髓针之间的互锁结构为滑块卡槽结构，该滑块卡槽结构在锁紧螺栓锁紧后能够防止桡骨体和桡骨髓针之间的轴向移动和周向转动；所述的桡骨体和远端关节面通过内扣结构锁紧。
所述的内扣结构包括设置在桡骨体2上的凹槽21和设置在远端关节面1上的凸块11。
所述的凸块11包括一段直面12和锥面13，锥面的端部设置有倒钩结构14，所述的凹槽21的结构与所述的凸块11的结构匹配对应，所述的远端关节面上的凸块压入桡骨体上的凹槽后，由所述的倒扣结构卡紧锁死，防止脱出，其圆角矩形结构17(见图13，凸块11是个长方体带有一段锥面和倒钩结构，且垂直结合面的四条棱进行倒圆角)具有抗旋转功能，锥面结构使得凸块11进入凹槽21更加顺利。
所述凸块11的底部设置有一个容差凹槽15，该容差凹槽15提供凸块的压缩式的变形容差，即当压入时，由于凹槽21的阻挡，凸块被挤压，要产生相应的变形，凸块上容差凹槽的设置为凸块倒钩部分变形时提供容纳变形的空间，使得凸块压入更容易。
所述远端关节面1设置有第一小孔16，所述桡骨体2上设置有第二小孔26，第一小孔16和第二小孔26一一对应，且在远端关节面和桡骨体配合的平面上近似均匀分布，数量不定，依据实际需求及要求可调节。该第一小孔16和第二小孔26用于人体桡骨远端肌肉、关节囊和软组织的缝合固定。
所述远端关节面为仿生关节面，依据患侧修补或健侧镜像设计，通过精雕工艺实现，和掌骨形成腕关节面。
如图12至图16所示，所述远端关节面和桡骨体配合互锁部分有凸块，且凸块为直面+锥面+倒钩+凹槽结构，用于降低安装难度，互锁紧密，且圆角矩形结构使得该部件具备扛旋转能力。
所述的桡骨髓针3为水泥型，亦可设计为生物型。图4、5、17、18、19所示的水泥型桡骨髓针3的带锥圆柱上设置有螺旋槽31，还可在桡骨髓针外表面设置沿轴向的凹槽，用于抗旋转。
所谓的沿轴向的凹槽也就是桡骨髓针3插入髓腔的部分的外表面上设置的不是螺旋槽，而是沿轴向的竖槽，和螺旋槽髓针是两种结构。桡骨髓针的水泥型有很多种结构形式，螺旋槽，竖槽，甚至在髓针上做一些随便的凹槽也可以。这种结构主要是为了在水泥结合后起到把持的作用，防止髓针周向和轴向移动。
所谓水泥型指的是在体内固定时通过放入骨水泥将桡骨髓针和髓腔固定。
生物型髓针可做Ti涂层和Ti+HA涂层两种(即在生物型髓针的外表面涂覆Ti涂层或Ti+HA涂层)。
桡骨髓针3会附带两个调整垫5(见图21)，用于术中调节截骨长度。调整垫5为中空的圆柱形，调整垫的中心沿着轴向设置有通孔51，所述的桡骨髓针3的一端穿过所述的通孔51嵌入桡骨髓腔。桡骨髓针为机加工件，通过规范的加工图纸，利用锻造钛合金材质进行加工，可批量多规格生产备货。
调整垫为选配结构，根据实际要求，亦可作为标配，随假体提供。调整垫为机加工或3D打印带有骨小梁网格结构的零件，该部件为中空圆柱，桡骨髓针穿过其中后再嵌入桡骨髓腔。调整垫用于术中根据实际情况需要多截骨时使用，并非术中必须使用的部件。
调整垫是为了让医生在术中多个选择，比如术前计算好长度后配备1根髓针，两个调整垫，以防止术中需要多截骨，也可以配备不同长度截骨段的髓针，调整垫是组成部分，但不是必须要用上的结构。
所述的远端关节面为聚乙烯材质；所述的桡骨体、桡骨髓针和锁紧螺栓均为钛合金材质。
以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (10)

1.一种组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述的组配式个性化桡骨假体包括远端关节面、桡骨体、桡骨髓针和锁紧螺栓，所述的桡骨体和桡骨髓针之间的互锁结构为滑块卡槽结构，该滑块卡槽结构在锁紧螺栓锁紧后能够防止桡骨体和桡骨髓针之间的轴向移动和周向转动；所述的桡骨体和远端关节面通过内扣结构锁紧。
2.根据权利要求1所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述的内扣结构包括设置在桡骨体上的凹槽和设置在远端关节面上的凸块。
3.根据权利要求2所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述的凸块包括一段直面和锥面，锥面的端部设置有倒钩结构，所述的凹槽的结构与所述的凸块的结构匹配对应，所述的远端关节面上的凸块压入桡骨体上的凹槽后，由所述的倒扣结构卡紧锁死，防止脱出，其圆角矩形结构具有抗旋转功能，锥面结构使得凸块进入凹槽更加顺利。
4.根据权利要求2所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述凸块的底部设置有一个容差凹槽，该容差凹槽提供凸块的压缩式的变形容差，即当压入时，由于凹槽的阻挡，凸块被挤压，要产生相应的变形，凸块上容差凹槽的设置为凸块倒钩部分变形时提供容纳变形的空间，使得凸块压入更容易。
5.根据权利要求1所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述远端关节面设置有第一小孔，所述桡骨体上设置有第二小孔，第一小孔和第二小孔一一对应，且在远端关节面和桡骨体配合的平面上近似均匀分布；该第一小孔和第二小孔用于人体桡骨远端肌肉、关节囊和/或软组织的缝合固定。
6.根据权利要求1所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述远端关节面为仿生关节面，依据患侧修补或健侧镜像设计，通过精雕工艺实现，和掌骨形成腕关节面。
7.根据权利要求1所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述的桡骨髓针为水泥型或生物型。
8.根据权利要求1所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述的桡骨髓针附带两个调整垫，用于术中调节截骨长度；所述的调整垫为中空的圆柱形，调整垫的中心沿着轴向设置有通孔，所述的桡骨髓针的一端穿过所述的通孔嵌入桡骨髓腔。
9.根据权利要求1所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述的桡骨髓针为机加工件或3D打印带有骨小梁网格结构的零件，机加工件通过规范的加工图纸，利用锻造钛合金材质进行加工，能够批量多规格生产备货。
10.根据权利要求1-9任一项所述的组配式个性化桡骨假体，其特征在于，所述的远端关节面为聚乙烯材质；所述的桡骨体、桡骨髓针和锁紧螺栓均为钛合金材质。
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