CN112773568A - 一种3d打印的骨连接棒系统 - Google Patents
一种3d打印的骨连接棒系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112773568A CN112773568A CN202011614181.9A CN202011614181A CN112773568A CN 112773568 A CN112773568 A CN 112773568A CN 202011614181 A CN202011614181 A CN 202011614181A CN 112773568 A CN112773568 A CN 112773568A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bone
- section
- printed
- femoral head
- threaded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 238
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 19
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 claims description 38
- 230000001338 necrotic effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 15
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 15
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 7
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 6
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 230000008468 bone growth Effects 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 4
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 claims description 4
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 2
- 230000037118 bone strength Effects 0.000 claims 1
- CVPJXKJISAFJDU-UHFFFAOYSA-A nonacalcium;magnesium;hydrogen phosphate;iron(2+);hexaphosphate Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Fe+2].OP([O-])([O-])=O.OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O CVPJXKJISAFJDU-UHFFFAOYSA-A 0.000 claims 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 11
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 210000001694 thigh bone Anatomy 0.000 description 4
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- 108010048734 sclerotin Proteins 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- KMQAPZBMEMMKSS-UHFFFAOYSA-K calcium;magnesium;phosphate Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O KMQAPZBMEMMKSS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
- A61F2/2846—Support means for bone substitute or for bone graft implants, e.g. membranes or plates for covering bone defects
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30721—Accessories
- A61F2/30749—Fixation appliances for connecting prostheses to the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2/30771—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
- A61F2/4601—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for introducing bone substitute, for implanting bone graft implants or for compacting them in the bone cavity
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
- A61F2/4644—Preparation of bone graft, bone plugs or bone dowels, e.g. grinding or milling bone material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
- A61F2/4657—Measuring instruments used for implanting artificial joints
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
- A61F2002/2825—Femur
- A61F2002/2828—Femoral head
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
- A61F2002/2835—Bone graft implants for filling a bony defect or an endoprosthesis cavity, e.g. by synthetic material or biological material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
- A61F2002/30621—Features concerning the anatomical functioning or articulation of the prosthetic joint
- A61F2002/30622—Implant for fusing a joint or bone material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
- A61F2002/30667—Features concerning an interaction with the environment or a particular use of the prosthesis
- A61F2002/30677—Means for introducing or releasing pharmaceutical products, e.g. antibiotics, into the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2/30771—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves
- A61F2002/30772—Apertures or holes, e.g. of circular cross section
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
- A61F2002/30943—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using mathematical models
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
- A61F2002/30948—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using computerized tomography, i.e. CT scans
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2002/30985—Designing or manufacturing processes using three dimensional printing [3DP]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
- A61F2/4657—Measuring instruments used for implanting artificial joints
- A61F2002/4666—Measuring instruments used for implanting artificial joints for measuring force, pressure or mechanical tension
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Geometry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Surgery (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，提供了一种3D打印的骨连接棒系统，包括：骨连接棒本体，其包括依次布置的螺纹段一、圆柱段和球面段，设置于3D打印的骨连接棒本体中心的贯通螺纹段一、圆柱段和球面段的贯通孔一；还包括若干个贯通所述螺纹段一和圆柱段的若干个营养孔；圆柱段包括交替设置的骨小梁区和实体区；若干个营养孔环绕所述贯通孔一对称设置，若干个营养孔与骨小梁区交叉，为骨小梁区提供营养。本发明有益效果为：贯通孔一和营养孔为新骨的生长提供足够的营养，在新骨的生长中持续减压，交替设置的骨小梁区和实体区为新骨生长提供充足的支撑，利于人体新骨生长和骨质恢复，解决了在骨的自然生长过程中，骨生长缓慢且又不能持续减压的问题。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，是涉及一种3D打印的骨连接棒系统。
背景技术
股骨头关节面塌陷或股骨头坏死是临床常见的疾病。目前常采用钻孔减压的方式进行治疗，在手术过程中需要对死骨进行清除后再充填支撑塌陷或坏死的股骨头植入件。在中晚期股骨头坏死的治疗中，较多采用带或不带血管的骨瓣进行转移治疗，通过大量的实验及临床证实，单纯骨移植存在生物力学支撑不足，骨吸收等缺点，因而需要具有可提供生物力学支撑的骨植入物。
多孔医用金属植入材料具有治疗骨组织创伤和股骨组织坏死等重要而特殊的用途，现常见的这类材料有多孔不锈钢、多孔钛等。作为骨组织创伤和股骨组织坏死治疗使用的多孔植入材料，其孔隙度应达到30～85％，而且孔隙最好全部连通和均匀分布，或根据需要孔隙部分连通和均匀分布，使之既与人体的骨组织生长相一致，又减轻了材料本身的重量，以适合人体植入使用。而难熔金属钽，由于它具有优秀的生物相容性和力学性能，其多孔材料有望作为替代前述等传统医用金属生物材料，成为主要作为骨组织坏死治疗的生物材料。由于金属钽对人体的无害、无毒、无副作用，以及随着国内外医学的飞速发展，对钽作为人体植入材料认知的进一步深入，人们对人体植入用多孔金属钽材料的需求变得越来越迫切，对其要求也越来越高。其中作为多孔医用植入金属钽，如果能具有很高的均匀分布连通孔隙以及与人体相适应的物理机械性能，则是保证新生骨组织正常生长的重要连接件构成材料。
目前，采用现有的多孔钽材料制成的用于股骨头关节面塌陷或股骨头坏死部位充填的医用植入件，是一种一端带有螺纹的棒状实体物，业内人士习惯称其为“多孔钽棒”，在临床治疗中嵌入式植入，靠骨的自然生长挤压达到固定。这种结构的“多孔钽棒”在手术中不便准确定位，且在手术中植入它时，专用手术工具夹持它的螺纹段并用力旋入，造成螺纹后端固定在股骨头皮质骨的螺纹部分减少，导致“多孔钽棒”固定不稳定，术后易脱位；在骨的自然生长过程中，骨生长缓慢且又不能持续减压。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D打印的骨连接棒系统，以解决背景技术中提出的技术问题中至少一项。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种3D打印的骨连接棒系统，包括骨连接棒本体，所述骨连接棒本体包括：依次布置的螺纹段一、圆柱段和球面段，设置于所述3D打印的骨连接棒本体中心的贯通所述螺纹段一、圆柱段和球面段的贯通孔一；
所述3D打印的骨连接棒本体还包括贯通所述螺纹段一和圆柱段的若干个营养孔；所述圆柱段包括交替设置的骨小梁区和实体区一；若干个所述营养孔环绕所述贯通孔一对称设置，若干个所述营养孔与所述骨小梁区交叉。
优选的，所述螺纹段一为与人体皮质骨锁合固定的实体结构。
优选的，每个所述骨小梁区的宽度为3-5mm，每个所述实体区的宽度为3-5mm，所述骨小梁区的孔径为100μm-400μm，且不均匀分布。
优选的，所述营养孔的数量为4-8个，所述球面段不设置所述营养孔，所述营养孔的直径为1-2mm，所述贯通孔一的直径为3mm。
优选的，所述圆柱段的中间部分为实体区二，所述螺纹段一的直径大于所述圆柱段的直径，所述圆柱段的直径等于所述球面段的直径。
优选的，所述3D打印的骨连接棒本体的抗压强度与人体皮质骨强度相同，所述3D打印的骨连接棒本体的材质为磷酸三钙或镁白磷钙石。
优选的，所述3D打印的骨连接棒本体还包括用于将所述3D打印的骨连接棒本体拧入骨头的动力槽。
优选的，所述辅助定位装置包括：
前盖：所述前盖为月牙状，所述前盖中部固定设有隔板，所述前盖与隔板贯穿设有固定孔一，所述前盖沿所述固定孔一左右对称设有若干螺纹孔二，所述若干螺纹孔二沿所述前盖弧面均布设置，所述螺纹孔二与所述螺纹段螺纹连接；
后壳：所述后壳为半圆盖结构，所述后壳内侧上下贯穿设有固定孔二所述固定孔二与所述固定孔一垂直贯通，所述后壳外侧倾斜贯穿设有固定孔三，所述后壳左右两侧对称设有固定孔四；
所述前盖与所述后壳固定连接构成辅助定位装置，所辅助定位装置内部设有第一空腔，所述第一空腔与目标股骨头契合，通过所述固定孔一、固定孔二、固定孔三和固定孔四与目标股骨头连接。
优选的，所述骨连接棒本体的制作方法包括以下步骤：
步骤1，制作股骨头病灶模型，首先通过CT采集数据，然后采用3D打印技术打印出患者1:1比例的股骨头病灶；
步骤2，将步骤1制作的股骨头病灶模型植入辅助定位装置，以骨性标志点为定位基准，对病灶侧参照正常侧以及人体解剖标准进行计算机计算，设计并通过3D打印技术制造股骨头植入辅助定位装置。
步骤3，在制作股骨头病灶模型的预手术位置进行定位，利用锯骨管进行骨锯，锯骨管的底部距骨开道，顶部的T型手柄转动带动锯骨管内旋转动，使得坏死股骨进入锯骨管中，旋出锯骨管，完成取骨的阶段；
步骤4，3D打印设计好的骨连接棒本体，所述营养孔内放置骨生长营养药剂，将3D打印的骨连接棒通过辅助定位装置旋入坏死股骨的中空部分，在3D打印的骨连接棒的螺纹段一上设一预紧力传感器，用于检测3D打印的骨连接棒与股骨头皮质骨之间的预紧力，设置控制器，将控制器与预紧力传感器电性连接；
步骤5，利用预紧力传感器的检测值和公式(1)计算出螺纹段一与股骨头皮质骨的接触应力：
其中，S为螺纹段一与股骨头皮质骨的接触应力，L为螺纹段一的螺距，μ1为螺纹段一的螺纹处与股骨头皮质骨的摩擦系数，α为螺纹段一的螺纹升角，F为预紧力传感器的检测值，n为螺牙个数，R1为螺纹段一的外螺纹直径，R2为螺纹段一的内螺纹直径，c1为螺纹段一的等效直径，X为螺纹段一的长度；
步骤6，控制器根据步骤5计算出的螺纹段一与股骨头皮质骨的接触应力和公式(2)计算出3D打印的骨连接棒的合格系数，若合格系数小于0，则代表螺纹段一与股骨头皮质骨固定不稳定，术后易脱位，提醒制作者改变螺纹段一来提高螺纹段一与股骨头皮质骨的固位力，若合格系数大于0，则代表3D打印的骨连接棒固定稳定，可以使用此3D打印的骨连接棒；
其中，K为合格系数，A1为螺纹段一的横截面积，A2为圆柱段的横截面积，A为螺纹段一与股骨头皮质骨的接触面积，T为螺纹段一的剪切模量，θ为螺纹段一的热膨胀系数差，μ2为圆柱段与坏死股骨中空部位的摩擦系数，c2为圆柱段的直径。
步骤7，将步骤2中的辅助定位装置植入目标股骨头中，将步骤6中的合格系数大于0的3D打印的骨连接棒用于安装进目标股骨头的指定位置后，取出辅助定位装置，完成后续缝合工作，生长营养液按时间溶化，对应治疗周期实现对新生骨组织生长导向的引导。
优选的，所述卡紧装置设置在所述螺纹段一和所述圆柱段之间，所述卡紧装置包括：
壳体：所述壳体上端设有螺纹孔一，所述壳体下端设有通孔，所述壳体左右两侧对称设有开口槽，所述开口槽上下端对称设有卡块，所述壳体下端与所述圆柱段上端固定连接，所述壳体内部设有第二空腔；
螺纹段二：所述螺纹段二与所述螺纹孔一螺纹连接，所述螺纹段二上端面与所述螺纹段一下端面固定连接，所述螺纹段二的下端贯穿所述螺纹孔一与固定板上端转动连接，所述固定板设置在所述第二空腔内部；
滑动轴：所述滑动轴设置在所述第二空腔内部，所述滑动轴上端与所述固定板下端固定连接，所述滑动轴与所述通孔滑动连接，所述滑动轴左右两侧对称设有若干支铰座一，所述若干支铰座一上下均布设置在所述滑动轴侧端，所述支铰座一与推杆转动连接；
两个滑动块：所述两个滑动块沿所述滑动轴对称设置在所述第二空腔左右两侧，所述滑动块与所述第二空腔的上下端滑动连接，所述滑动块靠近所述滑动轴一侧上下均布设有若干支铰座二，所述支铰座二与所述推杆转动连接，所述滑动块远离所述滑动轴一侧固定设有支铰座三；
两个伸缩板：所述两个伸缩板分别设置在左右两侧所述的开口槽内部，所述伸缩板与所述开口槽上下端面滑动连接，所述伸缩板靠近所述第二空腔一侧上下对称滑动设有两个固定块一，所述固定块一上端设有凹槽，所述固定块一与支铰杆转动连接，所述支铰杆与所述支铰座三转动连接；
贯通孔二：所述贯通孔二贯通所述螺纹段二、固定板和所述滑动轴，所述贯通孔二与所述贯通孔一对应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一实施例提供的3D打印的骨连接棒本体的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的3D打印的骨连接棒本体的左示图；
图3为本发明一实施例提供的卡紧装置与3D打印的骨连接棒本体结构图；
图4为本发明一实施例提供的卡紧装置结构图；
图5为本发明一实施例提供的改进后的卡紧装置结构图；
图6为本发明一实施例提供的壳体结构图；
图7为本发明一实施例提供的辅助定位装置结构示意图；
图8为本发明一实施例提供的辅助定位装置侧视图。
其中，图中附图标记为：1、螺纹段一，2、圆柱段，3、骨小梁区，4、实体区一，5、球面段，6、贯通孔一，7、营养孔，8、实体区二，9、动力槽；10、螺纹段二；11、壳体；1101、开口槽；1102、卡块；1103、通孔；1104、螺纹孔一；1105、第二空腔；12、固定块一；13、固定块二；14、支铰座三；15、推杆；16、支铰座二；17、滑动块；18、支铰杆；19、滑动轴；20、固定板；21、支铰座一；22、弹簧；23、伸缩板；24、贯通孔二；25、固定孔一；26、前盖；27、螺纹孔二；28、后壳；29、固定孔三；30、固定孔四；31、固定孔二；32、第一空腔。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例一
本实施例的目的在于提供了一种3D打印的骨连接棒系统，参考图1-图2，包括骨连接棒本体，所述骨连接棒本体包括：依次布置的螺纹段一1、圆柱段2和球面段5，设置于3D打印的骨连接棒本体中心的贯通螺纹段一1、圆柱段2和球面段5的贯通孔一6；
所述3D打印的骨连接棒本体还包括贯通所述螺纹段一1和圆柱段2的若干个营养孔7；所述圆柱段2包括交替设置的骨小梁区3和实体区一4；若干个所述营养孔7环绕所述贯通孔一6对称设置，若干个所述营养孔7与所述骨小梁区3交叉，为所述骨小梁区3提供营养。其中骨连接棒采用3D打印制成，材料可为多孔钽材料(即骨连接棒为多孔钽棒)。
上述技术方案的工作原理为：
3D打印的骨连接棒通过螺纹段一1与人体皮质骨连接紧固，一段时间后，骨小梁区3不断有骨质被吸收，新的骨质长入，而骨小梁区3在圆柱段2是与实体区一4交替出现的，从而在骨小梁区3长入人体骨头时，实体区一4依然稳定，从而在骨小梁区3和实体区一4之间形成生物锁合，形成中期的固定，最后随着可降解可吸收颗粒和球面段被吸收及新骨长出，实现永远的长期固定。
上述技术方案的有益效果为：
贯通孔一6可以促进骨头外部的营养物质导入，利于可降解可吸收颗粒被吸收，从而长出新骨，避免了坏死区域的进一步增大，本发明中的3D打印的骨连接棒中的营养孔7为骨小梁区提供营养，3D打印的骨连接棒本体的抗压强度与人体皮质骨强度相同，生物力学支撑充足，骨吸收后会长出新骨，更加利于人体骨质恢复；解决了在骨的自然生长过程中，骨生长缓慢且又不能持续减压的技术问题。
实施例二
根据实施例一所述的一种3D打印的骨连接棒系统，参考图1-图2，所述螺纹段一1为与人体皮质骨锁合固定的实体结构。
上述技术方案的有益效果为：
螺纹段一1为与人体皮质骨锁合固定的实体结构，具有足够的强度，从而保证外部影响可以到达骨小梁区3。
实施例三
根据实施例一或二所述的一种3D打印的骨连接棒系统，参考图1-图2，每个所述骨小梁区3的宽度为3-5mm，每个所述实体区一4的宽度为3-5mm，所述骨小梁区3的孔径为100μm-400μm，且不均匀分布。
上述技术方案的有益效果为：
每个骨小梁区3宽度为3mm-5mm，保障可吸收的骨量，每个实体区一4的宽度为3mm-5mm，保障人体长出的骨与实体区一4的锁合强度。骨小梁区3的孔径为100μm-400μm，不均匀分布，利于骨质更快更好的长入及吸收。
实施例四
根据实施例一至三中任一项所述的一种3D打印的骨连接棒系统，参考图1-图2，所述圆柱段2的中间部分为实体区二8，所述螺纹段一1的直径大于所述圆柱段2的直径，所述圆柱段2的直径等于所述球面段5的直径。
上述技术方案的有益效果为：
圆柱段2的中间部分为实体区二8，可以保证整个3D打印的骨连接棒的强度，螺纹段一1的直径大于圆柱段2的直径，圆柱段2的直径等于球面段5的直径。
实施例五
根据实施例一至四中任一项所述的一种3D打印的骨连接棒系统，参考图1-图2，所述营养孔7的数量为4-8个，所述球面段5不设置所述营养孔7，所述营养孔7的直径为1-2mm，所述贯通孔一6的直径为3mm。
上述技术方案的有益效果为：
营养孔7没有到达球面段5，以保证3D打印的骨连接棒本体的强度；贯通孔一6直径为3mm，用于导向及营养物质的流入，还可以起到减压的作用，营养孔7直径为1mm-2mm，用于通过导管效应，促进营养物质的引入。
实施例六
根据实施例一至五中任一项所述的一种3D打印的骨连接棒系统，参考图1-图2，所述3D打印的骨连接棒本体的抗压强度与人体皮质骨强度相同，所述3D打印的骨连接棒本体的材质为磷酸三钙或镁白磷钙石。
上述技术方案的有益效果为：
3D打印的骨连接棒本体的材质为磷酸三钙或镁白磷钙石等材质，生物力学支撑充足，骨吸收后会长出新骨，更加利于人体骨质恢复。
实施例七
根据实施例一至六中任一项所述的一种3D打印的骨连接棒系统，参考图1-图2，所述3D打印的骨连接棒本体还包括用于将所述3D打印的骨连接棒本体拧入骨头的动力槽9。
上述技术方案的有益效果为：
设置动力槽9方便将3D打印的骨连接棒植入坏死股骨中，将螺纹段1完全旋入，防止3D打印的骨连接棒固定不稳定，术后脱位。
实施例八
根据实施例一至七中任一项所述的一种3D打印的骨连接棒系统，参考图5-图6，还包括一种辅助定位装置，所述辅助定位装置与目标股骨头连接，所述辅助定位装置包括：
前盖26：所述前盖26为月牙状，所述前盖26中部固定设有隔板32，所述前盖26与隔板32贯穿设有固定孔一25，所述前盖26沿所述固定孔一25左右对称设有若干螺纹孔二27，所述若干螺纹孔二27沿所述前盖26弧面均布设置，所述螺纹孔二27与所述螺纹段1螺纹连接；
后壳28：所述后壳28为半圆盖结构，所述后壳28内侧上下贯穿设有固定孔二31，所述固定孔二31与所述固定孔一25垂直贯通，所述后壳28外侧倾斜贯穿设有固定孔三29，所述后壳28左右两侧对称设有固定孔四30；
所述前盖26与所述后壳28固定连接构成辅助定位装置，所辅助定位装置内部设有第一空腔32，所述第一空腔32与目标股骨头契合，通过所述固定孔一25、固定孔二31、固定孔三29和固定孔四30与目标股骨头连接。
上述技术方案的有益效果为：
通过设置辅助定位装置，提高3D打印的骨连接棒在手术中的定位准确性，使得植入股骨头皮质骨的3D打印的骨连接棒能够有效的起到支撑作用，防止3D打印的骨连接棒固定不稳定，能够使得骨小梁区3更准确的长入人体骨头，提高骨小梁区3和实体区一4之间的生物锁合性，更加有利于人体骨质的恢复，提高结构医用植入体手术成功率。
实施例九
根据实施例一至八中任一项所述的一种3D打印的骨连接棒，所述骨连接棒本体的制作方法包括以下步骤：
步骤1，制作股骨头病灶模型，首先通过CT采集数据，然后采用3D打印技术打印出患者1:1比例的股骨头病灶，使医生有一个更加直观的认识，更好的在术前制定手术方案。
步骤2，将步骤1制作的股骨头病灶模型植入辅助定位装置，以骨性标志点为定位基准，对病灶侧参照正常侧以及人体解剖标准进行计算机计算，设计并通过3D打印技术制造股骨头植入辅助定位装置。
步骤3，在制作股骨头病灶模型的预手术位置进行定位，利用锯骨管进行骨锯，锯骨管的底部距骨开道，顶部的T型手柄转动带动锯骨管内旋转动，使得坏死股骨进入锯骨管中，旋出锯骨管，完成取骨的阶段；
步骤4，3D打印设计好的骨连接棒本体，所述营养孔7内放置骨生长营养药剂，将3D打印的骨连接棒通过辅助定位装置旋入坏死股骨的中空部分，在3D打印的骨连接棒的螺纹段一1上设一预紧力传感器，用于检测3D打印的骨连接棒与股骨头皮质骨之间的预紧力，设置控制器，将控制器与预紧力传感器电性连接；
步骤5，利用预紧力传感器的检测值和公式(1)计算出螺纹段一1与股骨头皮质骨的接触应力：
其中，S为螺纹段一1与股骨头皮质骨的接触应力，L为螺纹段一1的螺距，μ1为螺纹段一1的螺纹处与股骨头皮质骨的摩擦系数，α为螺纹段一1的螺纹升角，F为预紧力传感器的检测值，n为螺牙个数，R1为螺纹段一1的外螺纹直径，R2为螺纹段一1的内螺纹直径，c1为螺纹段一1的等效直径，X为螺纹段一1的长度；
步骤6，控制器根据步骤5计算出的螺纹段一与股骨头皮质骨的接触应力和公式(2)计算出3D打印的骨连接棒的合格系数，若合格系数小于0，则代表螺纹段一与股骨头皮质骨固定不稳定，术后易脱位，提醒制作者改变螺纹段一1，可以为改变螺牙粗细，减小螺距，改变螺纹处的摩擦系数，从而提高螺纹段一1与股骨头皮质骨的固位力，若合格系数大于0，则代表3D打印的骨连接棒固定稳定，可以使用此3D打印的骨连接棒；
其中，K为合格系数，A1为螺纹段一1的横截面积，A2为圆柱段2的横截面积，A为螺纹段一1与股骨头皮质骨的接触面积，T为螺纹段一1的剪切模量，θ为螺纹段一1的热膨胀系数差，μ2为圆柱段2与坏死股骨中空部位的摩擦系数，c2为圆柱段2的直径。
步骤7，将步骤2中的辅助定位装置植入目标股骨头中，将步骤6中的合格系数大于0的3D打印的骨连接棒用于安装进目标股骨头的指定位置后，取出辅助定位装置，完成后续缝合工作，生长营养液按时间溶化，对应治疗周期实现对新生骨组织生长导向的引导。
该技术方案为在手术前检测打印棒的方案，属于制作模型实验装置。
上述技术方案的有益效果为：
首选通过CT采集数据和3D打印技术打印出患者1:1比例股骨头病灶，可以使医生有一个更加直观的认识，更好的在术前制定手术方案，通过打印出的股骨头病灶模型，方便设计辅助定位装置，可以辅助定位装置可以与股骨头病灶模型契合，提高手术时3D打印的骨连接棒植入坏死股骨的精确度，提高手术的成功率，也方便制作3D打印的骨连接棒，将3D打印的骨连接棒预先植入股骨头病灶模型，判断3D打印的骨连接棒是否可以与股骨头皮质骨固位稳定；
首先利用预紧力传感器检测出3D打印的骨连接棒与股骨头皮质骨之间的预紧力，控制器根据预紧力传感器的检测值和公式(1)计算出螺纹段1与股骨头皮质骨的接触应力，然后利用计算出的螺纹段1与股骨头皮质骨的接触应力和公式(2)计算出3D打印的骨连接棒的合格系数，公式(2)中考虑到θ，θ为热膨胀系数差，取值为e-6，使得计算结果更加可靠，若合格系数小于0，则代表螺纹段一1与股骨头皮质骨固定不稳定，术后易脱位，提醒制作者应使得螺牙更细，减小螺距，提升螺纹处的摩擦系数，若合格系数大于0，则代表3D打印的骨连接棒固定稳定，可以使用此3D打印的骨连接棒，从而提高手术的成功率，防止3D打印的骨连接棒固位不稳定，导致3D打印的骨连接棒脱位，导致骨无法自然生长或者生长效果较差，无法达到治疗目的。
实施例十
根据实施例一至九中任一项所述的一种3D打印的骨连接棒系统，参考图4-图5，还包括一种改进后的卡紧装置，所述改进后的卡紧装置设置在所述螺纹段一1和所述圆柱段2之间，所述改进后的卡紧装置包括：
壳体11：所述壳体11上端设有螺纹孔一1104，所述壳体11下端设有通孔1103，所述壳体11左右两侧对称设有开口槽1101，所述开口槽1101上下端对称设有卡块1102，所述壳体11下端与所述圆柱段2上端固定连接，所述壳体11内部设有第二空腔1101；
螺纹段二10：所述螺纹段二10与所述螺纹孔一1104螺纹连接，所述螺纹段二20上端面与所述螺纹段一1下端面固定连接，所述螺纹段二20的下端贯穿所述螺纹孔一1104与固定板20上端转动连接，所述固定板20设置在所述第二空腔1105内部；
滑动轴19：所述滑动轴19设置在所述第二空腔1101内部，所述滑动轴19上端与所述固定板20下端固定连接，所述滑动轴19与所述通孔1103滑动连接，所述滑动轴19左右两侧对称设有若干支铰座一21，所述若干支铰座一21上下均布设置在所述滑动轴19侧端，所述支铰座一21与推杆15转动连接；
两个滑动块17：所述两个滑动块17沿所述滑动轴19对称设置在所述第二空腔1105左右两侧，所述滑动块17与所述第二空腔1105的上下端滑动连接，所述滑动块17靠近所述滑动轴19一侧上下均布设有若干支铰座二16，所述支铰座二16与所述推杆15转动连接，所述滑动块17远离所述滑动轴19一侧固定设有支铰座三14；
两个伸缩板23：所述两个伸缩板23分别设置在左右两侧所述的开口槽1101内部，所述伸缩板23与所述开口槽1101上下端面滑动连接，所述伸缩板23靠近所述第二空腔1105一侧上下对称滑动设有两个固定块一12，所述固定块一12上端设有凹槽1201，所述固定块二13与支铰杆18转动连接，所述支铰杆18与所述支铰座三14转动连接；可选的，所述固定块一12可直接与伸缩板滑动连接；或：所述固定块一12远离所述伸缩板23一侧与弹簧22固定连接，所述弹簧22远离所述伸缩板23一侧与固定块二13固定连接；
贯通孔二24：所述贯通孔二24贯通所述螺纹段二10、固定板20和所述滑动轴19，所述贯通孔二24与所述贯通孔一6对应。
上述技术方案的工作原理为：
将圆柱段2插入坏死股骨的中空部分后，在将螺纹段1旋入股骨头皮质骨时，螺纹段1带动螺纹段二10旋入螺纹孔一1104中，直到螺纹段1的下端与壳体11上端贴合，在螺纹段二10旋入螺纹孔一1104的过程中，推动固定板20向下移动，固定板20推动滑动轴19向下移动，滑动轴19在通孔1103中移动，直到滑动轴19的下端面与壳体11的下端面齐平，滑动轴19外径与通孔1103内径相同，在滑动轴19向下移动的过程中，倾斜设置在支铰座一21和支铰座二16中间的推杆15在滑动轴19向下移动的过程中转动，推动对称设置在第二空腔1105左右两侧的滑动块17向外移动，推动伸缩板23向外移动，伸缩板23受到股骨的阻碍，使得两支铰杆18分别上下转动，带动两固定块二13分别上下移动，使得固定块一12在伸缩板23上滑动，直到固定块一12上的凹槽1201与卡块1102契合。
上述技术方案的有益效果为：
螺纹段一1与壳体11之间的间隙等于滑动轴19底面与壳体11底面之间的间隙，滑动轴19外径与通孔1103内径相同，螺纹段二10旋入螺纹孔一1104中，螺纹段一1与壳体11可以完全契合，防止杂质进入壳体11内部对夹紧装置造成损坏，贯通孔二24贯通螺纹段二10、固定板20和滑动轴19，将贯通孔二24与贯通孔一6对应，使得贯通孔一6和贯通孔二24连接构成贯通孔，可以促进骨头外部的营养物质导入，利于可降解可吸收颗粒被吸收，从而长出新骨，避免了坏死区域的进一步增大，且起到减压的作用，提高治疗效果，且在螺纹段二10旋入的过程中可以推动伸缩板23对坏死股骨的中空部位造成挤压，弹簧22在挤压过程中受到压缩，在弹性作用下使得伸缩板23对坏死股骨的中空部位持续造成挤压，且在挤压的过程中固定块一12在伸缩板23上滑动，直到固定块一12上的凹槽1201与卡块1102契合，使得伸缩板23对坏死股骨的中空部位加压过程中始终保持稳固，防止弹簧22弹性疲劳无法无法完全支撑伸缩板23对坏死股骨的中空部位持续造成挤压，通过设置夹紧装置防止螺纹段1固定在股骨头皮质骨的螺纹部分减少，导致3D打印的骨连接棒固定不稳定，术后脱位，影响治疗效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种3D打印的骨连接棒系统，其特征在于：包括骨连接棒本体，所述骨连接棒本体包括：依次布置的螺纹段一(1)、圆柱段(2)和球面段(5)，设置于所述3D打印的骨连接棒本体中心的贯通所述螺纹段一(1)、圆柱段(2)和球面段(5)的贯通孔一(6)；
所述3D打印的骨连接棒本体还包括贯通所述螺纹段一(1)和圆柱段(2)的若干个营养孔(7)；所述圆柱段(2)包括交替设置的骨小梁区(3)和实体区一(4)；若干个所述营养孔(7)环绕所述贯通孔一(6)对称设置，若干个所述营养孔(7)与所述骨小梁区(3)交叉。
2.如权利要求1所述的3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，所述螺纹段一(1)为与人体皮质骨锁合固定的实体结构。
3.如权利要求1所述的3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，每个所述骨小梁区(3)的宽度为3-5mm，每个所述实体区一(4)的宽度为3-5mm，所述骨小梁区(3)的孔径为100μm-400μm，且不均匀分布。
4.如权利要求1所述的3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，所述营养孔(7)的数量为4-8个，所述球面段(5)不设置所述营养孔(7)，所述营养孔(7)的直径为1-2mm，所述贯通孔一(6)的直径为3mm。
5.如权利要求1所述的3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，所述圆柱段(2)的中间部分为实体区二(8)，所述螺纹段一(1)的直径大于所述圆柱段(2)的直径，所述圆柱段(2)的直径等于所述球面段(5)的直径。
6.如权利要求1所述的3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，所述3D打印的骨连接棒本体的抗压强度与人体皮质骨强度相同，所述3D打印的骨连接棒本体的材质为磷酸三钙或镁白磷钙石。
7.如权利要求1所述的3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，所述3D打印的骨连接棒本体还包括用于将所述3D打印的骨连接棒本体拧入骨头的动力槽(9)。
8.如权利要求1所述的一种3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，还包括一种辅助定位装置，所述辅助定位装置与目标股骨头连接，所述辅助定位装置包括：
前盖(26)：所述前盖(26)为月牙状，所述前盖(26)中部固定设有隔板(32)，所述前盖(26)与隔板(32)贯穿设有固定孔一(25)，所述前盖(26)沿所述固定孔一(25)左右对称设有若干螺纹孔二(27)，所述若干螺纹孔二(27)沿所述前盖(26)弧面均布设置，所述螺纹孔二(27)与所述螺纹段(1)螺纹连接；
后壳(28)：所述后壳(28)为半圆盖结构，所述后壳(28)内侧上下贯穿设有固定孔二(31)，所述固定孔二(31)与所述固定孔一(25)垂直贯通，所述后壳(28)外侧倾斜贯穿设有固定孔三(29)，所述后壳(28)左右两侧对称设有固定孔四(30)；
所述前盖(26)与所述后壳(28)固定连接构成辅助定位装置，所辅助定位装置内部设有第一空腔(32)，所述第一空腔(32)与目标股骨头契合，通过所述固定孔一(25)、固定孔二(31)、固定孔三(29)和固定孔四(30)与目标股骨头连接。
9.如权利要求1所述的一种3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，所述骨连接棒本体的制作方法包括以下步骤：
步骤1，制作股骨头病灶模型，首先通过CT采集数据，然后采用3D打印技术打印出患者1:1比例的股骨头病灶；
步骤2，将步骤1制作的股骨头病灶模型植入辅助定位装置，以骨性标志点为定位基准，对病灶侧参照正常侧以及人体解剖标准进行计算机计算，设计并通过3D打印技术制造股骨头植入辅助定位装置；
步骤3，在制作股骨头病灶模型的预手术位置进行定位，利用锯骨管进行骨锯，锯骨管的底部距骨开道，顶部的T型手柄转动带动锯骨管内旋转动，使得坏死股骨进入锯骨管中，旋出锯骨管，完成取骨的阶段；
步骤4，3D打印设计好的骨连接棒本体，所述营养孔(7)内放置骨生长营养药剂，将3D打印的骨连接棒通过辅助定位装置旋入坏死股骨的中空部分，在3D打印的骨连接棒的螺纹段一(1)上设一预紧力传感器，用于检测3D打印的骨连接棒与股骨头皮质骨之间的预紧力，设置控制器，将控制器与预紧力传感器电性连接；
步骤5，利用预紧力传感器的检测值和公式(1)计算出螺纹段一(1)与股骨头皮质骨的接触应力：
其中，S为螺纹段一(1)与股骨头皮质骨的接触应力，L为螺纹段一(1)的螺距，μ1为螺纹段一(1)的螺纹处与股骨头皮质骨的摩擦系数，α为螺纹段一(1)的螺纹升角，F为预紧力传感器的检测值，n为螺牙个数，R1为螺纹段一(1)的外螺纹直径，R2为螺纹段一(1)的内螺纹直径，c1为螺纹段一(1)的等效直径，X为螺纹段一(1)的长度；
步骤6，控制器根据步骤5计算出的螺纹段一(1)与股骨头皮质骨的接触应力和公式(2)计算出3D打印的骨连接棒的合格系数，若合格系数小于0，则代表螺纹段一(1)与股骨头皮质骨固定不稳定，术后易脱位，提醒制作者改变螺纹段一(1)来提高螺纹段一(1)与股骨头皮质骨的固位力，若合格系数大于0，则代表3D打印的骨连接棒固定稳定，可以使用此3D打印的骨连接棒；
其中，K为合格系数，A1为螺纹段一(1)的横截面积，A2为圆柱段(2)的横截面积，A为螺纹段一(1)与股骨头皮质骨的接触面积，T为螺纹段一(1)的剪切模量，θ为螺纹段一(1)的热膨胀系数差，μ2为圆柱段(2)与坏死股骨中空部位的摩擦系数，c2为圆柱段(2)的直径；
步骤7，将步骤2中的辅助定位装置植入目标股骨头中，将步骤6中的合格系数大于0的3D打印的骨连接棒用于安装进目标股骨头的指定位置后，取出辅助定位装置，完成后续缝合工作，生长营养液按时间溶化，对应治疗周期实现对新生骨组织生长导向的引导。
10.如权利要求1所述的一种3D打印的骨连接棒系统，其特征在于，还包括一种卡紧装置，所述卡紧装置设置在所述螺纹段一(1)和所述圆柱段(2)之间，所述卡紧装置包括：
壳体(11)：所述壳体(11)上端设有螺纹孔一(1104)，所述壳体(11)下端设有通孔(1103)，所述壳体(11)左右两侧对称设有开口槽(1101)，所述开口槽(1101)上下端对称设有卡块(1102)，所述壳体(11)下端与所述圆柱段(2)上端固定连接，所述壳体(11)内部设有第二空腔(1101)；
螺纹段二(10)：所述螺纹段二(10)与所述螺纹孔一(1104)螺纹连接，所述螺纹段二(20)上端面与所述螺纹段一(1)下端面固定连接，所述螺纹段二(20)的下端贯穿所述螺纹孔一(1104)与固定板(20)上端转动连接，所述固定板(20)设置在所述第二空腔(1105)内部；
滑动轴(19)：所述滑动轴(19)设置在所述第二空腔(1101)内部，所述滑动轴(19)上端与所述固定板(20)下端固定连接，所述滑动轴(19)与所述通孔(1103)滑动连接，所述滑动轴(19)左右两侧对称设有若干支铰座一(21)，所述若干支铰座一(21)上下均布设置在所述滑动轴(19)侧端，所述支铰座一(21)与推杆(15)转动连接；
两个滑动块(17)：所述两个滑动块(17)沿所述滑动轴(19)对称设置在所述第二空腔(1105)左右两侧，所述滑动块(17)与所述第二空腔(1105)的上下端滑动连接，所述滑动块(17)靠近所述滑动轴(19)一侧上下均布设有若干支铰座二(16)，所述支铰座二(16)与所述推杆(15)转动连接，所述滑动块(17)远离所述滑动轴(19)一侧固定设有支铰座三(14)；
两个伸缩板(23)：所述两个伸缩板(23)分别设置在左右两侧所述的开口槽(1101)内部，所述伸缩板(23)与所述开口槽(1101)上下端面滑动连接，所述伸缩板(23)靠近所述第二空腔(1105)一侧上下对称滑动设有两个固定块一(12)，所述固定块一(12)上端设有凹槽(1201)，所述固定块一(12)与支铰杆(18)转动连接，所述支铰杆(18)与所述支铰座三(14)转动连接；
贯通孔二(24)：所述贯通孔二(24)贯通所述螺纹段二(10)、固定板(20)和所述滑动轴(19)，所述贯通孔二(24)与所述贯通孔一(6)对应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011614181.9A CN112773568B (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种3d打印的骨连接棒系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011614181.9A CN112773568B (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种3d打印的骨连接棒系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112773568A true CN112773568A (zh) | 2021-05-11 |
| CN112773568B CN112773568B (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=75754073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011614181.9A Active CN112773568B (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种3d打印的骨连接棒系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112773568B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115998487A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-04-25 | 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 | 骨支撑假体 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6328765B1 (en) * | 1998-12-03 | 2001-12-11 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Methods and articles for regenerating living tissue |
| CN107174327A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-19 | 倪晓辉 | 股骨头坏死支撑棒 |
| CN107260293A (zh) * | 2011-03-29 | 2017-10-20 | 史密夫和内修有限公司 | 具有髓内支撑物的骨折固定系统 |
| CN109481089A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 重庆润泽医药有限公司 | 一种多孔钽钽棒 |
| CN111346265A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-30 | 北京市春立正达医疗器械股份有限公司 | 一种3d打印钽棒 |
| CN211131341U (zh) * | 2019-08-13 | 2020-07-31 | 莆田学院附属医院 | 一种基于3d打印的多孔轻量化股骨颈空心螺钉 |
| CN216090938U (zh) * | 2020-12-30 | 2022-03-22 | 北京市春立正达医疗器械股份有限公司 | 一种3d打印棒 |
-
2020
- 2020-12-30 CN CN202011614181.9A patent/CN112773568B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6328765B1 (en) * | 1998-12-03 | 2001-12-11 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Methods and articles for regenerating living tissue |
| CN107260293A (zh) * | 2011-03-29 | 2017-10-20 | 史密夫和内修有限公司 | 具有髓内支撑物的骨折固定系统 |
| CN107174327A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-19 | 倪晓辉 | 股骨头坏死支撑棒 |
| CN109481089A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 重庆润泽医药有限公司 | 一种多孔钽钽棒 |
| CN211131341U (zh) * | 2019-08-13 | 2020-07-31 | 莆田学院附属医院 | 一种基于3d打印的多孔轻量化股骨颈空心螺钉 |
| CN111346265A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-30 | 北京市春立正达医疗器械股份有限公司 | 一种3d打印钽棒 |
| CN216090938U (zh) * | 2020-12-30 | 2022-03-22 | 北京市春立正达医疗器械股份有限公司 | 一种3d打印棒 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115998487A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-04-25 | 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 | 骨支撑假体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112773568B (zh) | 2023-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104434287B (zh) | 颈前路颅颈固定装置 | |
| Barrey et al. | Biomechanical evaluation of cervical lateral mass fixation: a comparison of the Roy-Camille and Magerl screw techniques | |
| CN108514465A (zh) | 填充有人工骨的椎间融合器 | |
| CN108742810A (zh) | 一种股骨近端防旋髓内钉系统 | |
| Ono et al. | Evaluation of a high density polyethylene fixing system for hydroxyapatite ceramic implants | |
| CN112773568A (zh) | 一种3d打印的骨连接棒系统 | |
| CN216090938U (zh) | 一种3d打印棒 | |
| CN108577956A (zh) | 股骨近端仿生力臂重建支撑防旋髓内钉系统 | |
| CN216933423U (zh) | 一种用于胫骨的锁定板 | |
| CN1057440C (zh) | 碳纤维增强聚醚醚酮螺柱状颈椎内固定器 | |
| CN215458556U (zh) | 一种椎弓根螺钉 | |
| CN108403265A (zh) | 一种上颈椎人工椎体支撑装置 | |
| CN105266929B (zh) | 一种可组装异体皮质骨轴向融合器 | |
| CN114010296A (zh) | 胫骨远端用锁定板 | |
| CN208640981U (zh) | 一种上颈椎人工椎体支撑装置 | |
| CN211325893U (zh) | 一种多孔钽支撑棒 | |
| CN208989263U (zh) | 3d打印人工椎体内固定装置 | |
| CN206214168U (zh) | 人工椎体固定系统 | |
| CN201394068Y (zh) | 股骨头坏死支撑器 | |
| CN102125458A (zh) | 支撑股骨头防止塌陷的羟基磷灰石涂层空芯钛棒 | |
| CN201664351U (zh) | 新型腰椎关节突关节融合器 | |
| CN207886319U (zh) | 榫卯式胸腰椎椎间固定器 | |
| CN218356307U (zh) | 截骨术固定系统及间隙撑开螺钉 | |
| CN201822898U (zh) | 一种经过椎弓根在椎体内安装内植物的组合器械 | |
| CN217907949U (zh) | 脊柱用关节面和皮质双锚定的中空导向性骶1螺钉 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |