CN112137767A - 骨科手术中使用的一体式替换舟骨及配套的加工安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及骨科手术中使用的介入设备领域，特别是一种骨科手术中使用的一体式一体式替换舟骨及配套的加工安装方法。旨在解决现有技术中舟骨康复时间长且康复难度大的问题。本发明包括3D打印成型的一体式舟骨，所述一体式舟骨的外表面设有抛光区和缝合区，所述一体式舟骨的内表面设置为多孔结构，所述一体式舟骨与关节骨的接触面设置为抛光区，与肌腱的连接处设置为缝合区，所述缝合区包括与内部多孔结构相连通的蜂窝状网孔，所述网孔间的侧面上设有穿线用辅助定位孔。优点在于：整体力学性能好，最大化拟态了人体舟骨，能够缩短更换舟骨的时间，其次能够保证术后的使用强度和使用的灵活度，这是之前产品所不具备的。
Description
技术领域
本发明涉及骨科手术中使用的一体式替换舟骨领域，特别是一种骨科手术中使用的一体式替换舟骨及配套的加工安装方法。
背景技术
腕舟骨骨折是临床上一种常见的骨折，占全身骨折的 2% ，占腕骨骨折的 70% ～80% ，仅次于桡骨远端骨折。临床上治疗腕舟骨骨折的方法较多，但目前尚无明确的选择标准。若失治、误治，易导致严重畸形愈合、骨不连、无菌性缺血性坏死、肥厚性瘢痕疼痛等并发症的发生。
腕舟骨体型狭长，是远近排腕骨中体积最大的一块腕骨，也是活动性最大的腕骨。腕舟骨是一个复杂的三维解剖结构，其周围有 5 个关节面，腕舟骨远侧关节面呈凹型与头状骨接触，近侧关节面凸出与桡骨相关节，远侧另两个关节面分别与大多角骨和小多角骨相连，内侧关节面与月骨相连。凹陷远端是突起的舟骨结节，有桡侧腕屈肌腱及掌侧桡腕韧带附着。腕舟骨表面 70% ～ 80% 由软骨覆盖，其血供主要来自于桡动脉分支; 桡动脉分支自背侧进入舟状骨腰部，供应舟骨近端 80% 的血供，剩余 20% 由桡动脉掌侧分支进入腕舟骨近端结节部来供应。研究表明腕舟骨的稀薄血液供应是腕舟骨骨折术后缺血性坏死及骨不连的主要原因。舟骨骨折后容易发生舟骨坏死，目前没有好的治疗方法。现在主要采用肌腱球移植或着腕骨融合治疗，效果不满意。
目前对于舟骨坏死，注意要采用肌腱球移植及腕关节融合的办法治疗，术后的腕部力量、疼痛及活动度均不理想。国内外对于舟骨假体研究较少，我国学者有零星的手术报告，研究级别低，没有大规模应用。国外有成熟的硅胶假体，效果不理想，也有金属假体，文献报道参照（Spingardi O，Ｒossello MI． The total scaphoid titaniumarthroplasty:A 15-year experience［J］． Hand( N Y) ，2011，6( 2) : 179-184．）。
由于腕舟骨特殊的外观及功能（要求在狭小的空间有限的活动），传统技术制作的舟骨假体不能满足，已公开的中国专利文献中，申请号为CN201920988387.4，名为一种旋入式球窝关节人工舟骨的专利，公开的技术中，舟骨体是由头、体、尾三部分组成的类似于人体舟骨的不规则外形，支撑体由球头、颈领和柄组成，舟骨体的体部与支撑体的球头相对处开有球形窝，与球头形成球窝关节，该技术构造特点可分散应力，保持桡腕关节间隙，并保留桡腕关节较好的活动度，良好地重建桡腕关节，然而，申请人认为仍旧存在设备整体固定不精确，本体强度难以达到的问题;
也有对定位设备进行改进的方向，比如已公开的中国专利文献中，申请号为CN201810661303.6，名为腕舟骨经皮置钉术用3D定位装置及其制作方法的专利，公开的3D定位装置包括经3D打印形成的面板、底板及导针嘴，面板具有与手腕部掌面皮纹相适配的第一型腔，底板具有与手腕部背面相适配的第二型腔；面板与底板活动连接，第一型腔与第二型腔上下相对；导针嘴形成于面板上且具有与第一型腔相通的导针通道，所述导针通道被构造成可引导导针从舟骨结节穿至舟骨近极，然而，仍旧存在介入设备后期强度不适合患者使用的问题；
也有相关技术人员在人体其他骨关节处提出通过对假体设备的改进实现对介入处组织的保护，比如比如已公开的中国专利文献中，申请号为CN201910104178.3，名为一种距骨分体式全踝假体，提出了胫距关节胫侧部件，还包括转动配合件，所述转动配合件包括可拆卸连接的跟距关节距侧部件和距舟关节距侧部件，利用分体式解决手术视野的难题，然而，依旧没有解决骨关节介入手术中强度难以适应病患的问题，同时，由于骨型不一致，也无法构成有效的技术启示；
还有人员提出名为一种可拆卸距骨假体的专利，其申请号为CN201621249738.2，设计目的在于实现一种可拆卸式的介入结构，距下关节面和距舟关节面为多孔结构，具有生物学功能，便于假体与跟骨、舟骨的快速融合生长，然而其锐利的边缘和材质的设计依然难以改善康复阶段的使用效果。原因主要是金属制作的假体弹性模量高，容易造成假体舟骨其他骨质的损伤，其次是人体舟骨是靠肌腱固定在腕关节内，传统的工艺制作的假体不能实现假体和周围韧带的界面融合，从而使得假体植入后，位置不稳定，影响功能。
综上所述，现阶段的技术中存在如下问题：1.手术时间长，定位困难；2.后期康复状态中往往医护其他骨关节发生冲突，导致二次损伤；3.该关节过于常用，愈合慢，进而有二次病变的隐患。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中术中部件定位难，术后舟骨康复时间长且康复难度大的问题。
本发明的具体方案是：
设计一种骨科手术中使用的一体式替换舟骨，包括3D打印成型的一体式舟骨，所述一体式舟骨的外表面设有抛光区和缝合区，所述一体式舟骨的内表面设置为多孔结构，所述一体式舟骨与关节骨的接触面设置为抛光区，与肌腱的连接处设置为缝合区，所述缝合区包括与内部多孔结构相连通的蜂窝状网孔，所述网孔间的侧面上设有穿线用辅助定位孔。
具体实施中，所述多孔结构包括立体空间上的蜂窝状结构，该蜂窝状结构的孔径自内向外依次递减。
具体实施中，所述蜂窝状结构内还设有骨水泥连通孔组，所述骨水泥连通孔组包括多个收尾依次连接而中心轴交错排布的柱状孔，所述骨水泥连通孔组的两侧各处于所述一体式舟骨两侧的缝合区上。
具体实施中，所述骨水泥连通孔组的两端各设有线孔以通过缝合线。
具体实施中，所述金属孔的尺寸在400nm到200nm之间。
具体实施中，所述组多孔结构内设有加药腔，所述加药腔内设有生物半透膜支撑的药囊，所述药囊内填充骨质生长促进液所述加药腔与纵向断面相连通。
具体实施中，所述药囊为水滴状。
还可以是，还包括缝合区卡扣，所述缝合区卡扣的外轮廓与所述蜂窝状网孔的外轮廓一致，所述缝合区卡扣的中心设有连接用通孔，所述缝合区卡扣自外而内包括与舟骨关节外形一致的拟态外表面壳、柔性材质制成的调节内壳，所述调节内壳与所述蜂窝状网孔间设计有卡扣式连接，其内壁设有束状凹槽以收纳肌腱，所述外表面壳与所述内表面壳间设有生物粘接剂粘接。包括两片对合而成的半月形板，所述半月形板间搭接，搭接处对应设有凸起和凹口，连接用通孔的中心线处于搭接所形成的的交界面上。
一种一体式替换舟骨成型的加工安装方法，使用上述的一体式替换舟骨，包括如下步骤：
（1）.搜集数据，定制一体式舟骨的整体尺寸：对病患的舟骨关节进行扫描，利用扫描数据建模，3D打印成型至1/3高度处，形成半成品A；
（2）.打印加药腔：在半成品A的基础上继续打印，中部流出加药腔，并在加药腔成型至一半时放置药囊，直至加药腔打印完毕，继续打印形成半成品B，同时在骨水泥连通孔组内放置缝合线预留线；
（3）打印缝合区卡扣：以半成品B的缝合区的外轮廓尺寸为依据，以步骤（1）中的尺寸数据为基础，独立打印金属钽制成的拟态外表壳，柔性材料制成的调节内壳，打印出构成卡扣的半月形板；
（4）安装卡扣：在一体式舟骨定位完成后，利用骨水泥连同孔组连连接肌腱对所述一体式舟骨进行定位，半月板的通孔对缝合后的肌腱进行收纳并进行卡装，卡装成型的卡扣扣和于所述一体式舟骨的缝合区两侧。
本发明的有益效果在于：
本发明中的一体式替换舟骨采用新的3D金属钽打印工艺，金属钽保证其强度，3D打印保证其精度；
骨水泥连通孔组进一步为骨质生长和肌腱的缝合提供空间；
金属钽孔孔径的变化设计一方面保证了表面的强度，另一方面保证了内部有足够的空隙填充得以逐步融化的药物以促进后期的关节康复，同时，内部可以设计药囊进一步便于康复，进一步的，减轻了设备的重量，降低病患康复过程中的负担和介入手术后的不适感；
打印的结构更加有针对性，可以针对每个病患做出合理的独有的建模；
部分缝线在打印时预置，降低缝合难度，提高定位效果；
药囊的设计便于术后康复，自内部加药更好吸收同时不影响骨质的生长；
缝合区卡扣的拼装处于整个手术接近尾声的阶段，进一步保护肌腱，以及提高缝合效果，提升术后的患者舒适程度，两层的设计使其可调节互换性高，同时表面尺寸3D打印，相当于以单人需求定制，对单体的适应能力强。
附图说明
图1是本发明结构在试验模拟下安装效果示意图；
图2是本发明结构的立体图；
图3是本发明中主视方向剖视图；
图4是本发明中结构的左视图；
图5是本发明结构的右视图；
图6是本发明另一实施例的结构示意图；
图中各部件名称：1.抛光区；2. 缝合线；3. 骨水泥连通孔组；4. 加药腔；5. 肌腱；6.缝合区卡扣；7. 金属钽孔；8. 卡扣式连接；9. 生物粘接剂；10. 外表面壳；11. 调节内壳；12. 半月形板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种骨科手术中使用的一体式替换舟骨，参见图1至图5，设计包括3D打印成型的一体式舟骨，一体式舟骨的外表面设有抛光区1和缝合区，一体式舟骨的内表面设置为多孔结构，一体式舟骨与关节骨的接触面设置为抛光区1，与肌腱5的连接处设置为缝合区，缝合区包括与内部多孔结构相连通的蜂窝状网孔，网孔间的侧面上设有穿线用辅助定位孔。
多孔结构包括立体空间上的蜂窝状结构，该蜂窝状结构的孔径自内向外依次递减。
蜂窝状结构内还设有骨水泥连通孔组3，骨水泥连通孔组3包括多个收尾依次连接而中心轴交错排布的柱状孔，骨水泥连通孔组3的两侧各处于一体式舟骨两侧的缝合区上。
骨水泥连通孔组3的两端各设有线孔以通过缝合线2。
金属孔的尺寸在400nm到200nm之间。
组多孔结构内设有加药腔4，加药腔4内设有生物半透膜支撑的药囊，药囊内填充骨质生长促进液加药腔4与纵向断面相连通。
药囊为水滴状。工作过程中，替换舟骨安放至规定位置，之后利用缝合区将其与肌腱进行缝合，实现定位，同时抛光区与其他骨节低磨损配合，有利于康复，进一步的，金属钽的结构，内置一定数量的骨水泥，便于骨质在替换件内的生产，药囊进一步促进其生产，上述技术的结合有效缩短术后康复时间。
一种一体式替换舟骨成型的加工安装方法，使用上述的一体式替换舟骨，包括如下步骤：
（1）.搜集数据，定制一体式舟骨的整体尺寸：对病患的舟骨关节进行扫描，利用扫描数据建模，3D打印成型至1/3高度处，形成半成品A；
（2）.打印加药腔4：在半成品A的基础上继续打印，中部流出加药腔4，并在加药腔4成型至一半时放置药囊，直至加药腔4打印完毕，继续打印形成半成品B，同时在骨水泥连通孔组3内放置缝合线2预留线；
（3）打印缝合区卡扣6：以半成品B的缝合区的外轮廓尺寸为依据，以步骤1中的尺寸数据为基础，独立打印金属钽制成的拟态外表壳，柔性材料制成的调节内壳11，打印出构成卡扣的半月形板12；
（4）安装卡扣：在一体式舟骨定位完成后，利用骨水泥连同孔组连连接肌腱5对一体式舟骨进行定位，半月板的通孔对缝合后的肌腱5进行收纳并进行卡装，卡装成型的卡扣扣和于一体式舟骨的缝合区两侧。
实施例2
本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：还包括缝合区卡扣6，缝合区卡扣6的外轮廓与蜂窝状网孔的外轮廓一致，缝合区卡扣6的中心设有连接用通孔，缝合区卡扣6自外而内包括与舟骨关节外形一致的拟态外表面壳10、柔性材质制成的调节内壳11，调节内壳11与蜂窝状网孔间设计有卡扣式连接8，其内壁设有束状凹槽以收纳肌腱5，外表面壳10与内表面壳间设有生物粘接剂9粘接。该设计进一步保证了肌腱连接的稳定性和低损伤性。内外壳的设计，相当于肌腱与缝合区接触的区域均设置柔性连接，降低磨损，束状凹槽对肌腱构成合理的引导，同时搭接的外壳可以更有针对性的加工，同时不影响其互换性。
包括两片对合而成的半月形板12，半月形板12间搭接，搭接处对应设有凸起和凹口，连接用通孔的中心线处于搭接所形成的的交界面上。
3D打印多空钽舟骨假体的技术优势：
1、3D打印多空钽的弹性模量和骨质相近，不会造成周围骨质的损伤；
2、3D打印多空钽可以和周围的肌腱5韧带产生良好的界面融合，周围固定假体的韧带和肌腱5可以长入假体中，起到良好的固定作用。这是传统技术难以实现的，也有一定的意义。
3、腕舟骨是一个复杂的三维解剖结构，常规技术很难做到设计一个和术前一样的假体；我们采用扫描对侧腕关节数据，根据对侧正常的舟骨镜像设计一个患侧的舟骨，实现完美的重建。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)
1.一种骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：包括3D打印成型的一体式舟骨，所述一体式舟骨的外表面设有抛光区和缝合区，所述一体式舟骨的内表面设置为多孔结构，所述一体式舟骨与关节骨的接触面设置为抛光区，与肌腱的连接处设置为缝合区，所述缝合区包括与内部多孔结构相连通的蜂窝状网孔，所述网孔间的侧面上设有穿线用辅助定位孔。
2.如权利要求1所述的骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：所述多孔结构包括立体空间上的蜂窝状结构，该蜂窝状结构的孔径自内向外依次递减。
3.如权利要求1所述的骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：所述蜂窝状结构内还设有骨水泥连通孔组，所述骨水泥连通孔组包括多个收尾依次连接而中心轴交错排布的柱状孔，所述骨水泥连通孔组的两侧各处于所述一体式舟骨两侧的缝合区上。
4.如权利要求3所述的骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：所述骨水泥连通孔组的两端各设有线孔以通过缝合线。
5.如权利要求1所述的骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：所述金属孔的尺寸在400nm到200nm之间。
6.如权利要求1所述的骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：所述组多孔结构内设有加药腔，所述加药腔内设有生物半透膜支撑的药囊，所述药囊内填充骨质生长促进液 所述加药腔与纵向断面相连通。
7.如权利要求1所述的骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：所述药囊为水滴状。
8.如权利要求1所述的骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：还包括缝合区卡扣，所述缝合区卡扣的外轮廓与所述蜂窝状网孔的外轮廓一致，所述缝合区卡扣的中心设有连接用通孔，所述缝合区卡扣自外而内包括与舟骨关节外形一致的拟态外表面壳、柔性材质制成的调节内壳，所述调节内壳与所述蜂窝状网孔间设计有卡扣式连接，其内壁设有束状凹槽以收纳肌腱，所述外表面壳与所述内表面壳间设有生物粘接剂粘接。
9.如权利要求1所述的骨科手术中使用的一体式替换舟骨，其特征在于：包括两片对合而成的半月形板，所述半月形板间搭接，搭接处对应设有凸起和凹口，连接用通孔的中心线处于搭接所形成的的交界面上。
10.一种一体式替换舟骨成型的加工安装方法，使用如权利要求1所述的一体式替换舟骨，其特征在于，包括如下步骤 ：
（1）.搜集数据，定制一体式舟骨的整体尺寸：对病患的舟骨关节进行扫描，利用扫描数据建模，3D打印成型至1/3高度处，形成半成品A；
（2）.打印加药腔：在半成品A的基础上继续打印，中部流出加药腔，并在加药腔成型至一半时放置药囊，直至加药腔打印完毕，继续打印形成半成品B，同时在骨水泥连通孔组内放置缝合线预留线；
（3）打印缝合区卡扣：以半成品B的缝合区的外轮廓尺寸为依据，以步骤（1）中的尺寸数据为基础，独立打印金属钽制成的拟态外表壳，柔性材料制成的调节内壳，打印出构成卡扣的半月形板；
（4）安装卡扣：在一体式舟骨定位完成后，利用骨水泥连同孔组连连接肌腱对所述一体式舟骨进行定位，半月板的通孔对缝合后的肌腱进行收纳并进行卡装，卡装成型的卡扣扣和于所述一体式舟骨的缝合区两侧。
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