CN113040890A - 一种基于3d打印技术的个性化颌面接骨板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，所述个性化颌面接骨板包括依次连接的上接骨板、连接板和下接骨板，所述上接骨板的一端与连接板的一端垂直连接，所述下接骨板的一端与连接板的另一端垂直连接，所述上接骨板包括一个或多个依次连接的连接单元，所述连接单元包括固定板和配合板，所述固定板的一端与配合板连接，在配合板上设有固定孔，固定板远离配合板的一端与连接板连接，所述下接骨板与上接骨板的结构相同，所述个性化颌面接骨板一体成型，个性化颌面接骨板具有与骨面匹配的解剖面型，可以使上颌骨与下颌骨精确固定，同时可以降低制作成本，省略在术中弯制接骨板的步骤，避免产生金属疲劳、涂层脱落、应力集中等不良后果。

Description

一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板及其制作方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板及其制作方法。
背景技术
金属接骨板广泛应用于颌面外科，目前临床主要使用商品化钛合金接骨板，其具有生物相容性高、力学性能优越等特点。然而，由于颌面部形状不规则且解剖结构复杂, 某些手术颌骨移动位置多变、角度复杂，临床上常需要对商品化接骨板进行弯制, 以使其匹配骨面, 但却往往效果不佳，无法实现良好贴合。此外，弯制后的接骨板产生金属疲劳、涂层脱落和应力集中，导致接骨板松动、折断及引发骨吸收等并发症，同时影响手术精确性，浪费手术时间。因此，一种完全匹配骨表面的个性化接骨板具有很高的临床应用价值。
钛及钛合金一直是生命科学领域最常用的金属原料，被广泛应用于各个医疗学科。其中，Ti-6Al-4V合金以其良好的生物相容性，优异的力学性能成为最主要的钛合金。但是，Ti-6Al-4V合金强度大，成品钛板难以进行弯制等二次加工，难以满足口腔颌面外科领域应用。
金属3D打印技术现已成熟，可以直接加工任何几何形状的产品，且具有制作周期短、成本低的优势。钛合金3D打印技术的发展为颌面外科金属接骨板的个性化制作提供了技术条件，使的一期精确成型、避免二次弯制的个性化颌面外科Ti-6Al-4V金属接骨板成为可能。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板及其制作方法，使上颌骨与下颌骨精确固定，同时可以降低制作成本，省略在术中弯制接骨板的步骤，避免产生金属疲劳、涂层脱落、应力集中等不良后果。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，所述个性化颌面接骨板包括依次连接的上接骨板、连接板和下接骨板，在所述上接骨板和下接骨板上设有若干个固定孔；
所述个性化颌面接骨板一体成型，个性化颌面接骨板具有与骨面匹配的解剖面型。
进一步地，所述个性化颌面接骨板在设固定孔的部位变宽。
进一步地，所述连接板与上接骨板呈一定角度布置，所述连接板与下接骨板呈一定角度布置。
进一步地，所述上接骨板的一端与连接板的一端垂直连接，所述下接骨板的一端与连接板的另一端垂直连接。
进一步地，所述个性化颌面接骨板采用钛合金制成。
进一步地，所述个性化颌面接骨板的外表面有阳极氧化涂层。
一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板的制作方法，包括以下步骤：
（1）采用螺旋CT进行患者头面部扫描，收集数据；根据所得数据，通过眶下缘连线和面部正中骨缝连线确定对称平面，摆正头面部位置和方向，并在模拟骨块的移动方向和距离后，获得理想的面型；得到术前和模拟手术后的颌骨位置的数据；
（2）确定目标接骨位置，在该位置设计形状、大小、方向适宜的完全贴合于骨面的接骨板，并通过计算机处理完成接骨板的数字化模型构建；
（3）将接骨板的数字化模型导入金属3D打印机，设置打印机参数，用激光选区融化金属粉末为原料打印出个性化接骨板；
（4）将个性化接骨板从金属基底块切割，去除支撑，打磨、抛光获得个性化金属接骨板。
进一步地，在所述步骤（1）中CT扫描收集的数据为DICOM格式数据；将所述步骤（1）中术前和模拟手术后的颌骨位置的数据形成STL格式。
进一步地，在所述步骤（3）中的金属粉末为钛合金粉末。
进一步地，对所述步骤（4）中的个性化钛合金接骨板进行阳极氧化表面涂层处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、个性化钛合金接骨板可以根据参数调节需要的接骨板的长、宽、厚、形态等，避免了专门使用模具制备，大幅降低成本。
2、基于3D打印技术的个性化钛合金接骨板可以更好地贴合骨面，更适合口腔颌面外科等应用。
3、与目标骨面完全贴合的接骨板，可以省去在手术中弯制接骨板的步骤，避免了金属疲劳、涂层脱落和应力集中等不良后果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中制作个性化钛合金接骨板的流程模块图。
附图标识：1-上接骨板，2-下接骨板，3-固定孔，4-连接板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图2对本发明作详细说明。
实施例1
一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，所述个性化颌面接骨板包括依次连接的上接骨板1、连接板4和下接骨板2，所述上接骨板1的一端与连接板4的一端垂直连接，所述下接骨板2的一端与连接板4的另一端垂直连接，在所述上接骨板1和下接骨板2上设有若干个固定孔3，个性化颌面接骨板在设固定孔3的部位变宽；
其中，所述上接骨板1可以为一个或多个依次连接的连接单元，所述连接单元包括固定板和配合板，所述固定板的一端与配合板连接，所述配合板为圆板，在配合板上设有固定孔3，所述固定孔3的孔径与固定板的宽度相同，固定板远离配合板的一端与连接板4连接，所述下接骨板2与上接骨板1的结构相同；
所述个性化颌面接骨板一体成型，个性化颌面接骨板具有与骨面匹配的解剖面型。
本实施例的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板的制作方法，包括以下步骤：
（1）采用螺旋CT进行患者头面部扫描，收集DICOM格式数据；根据所得数据，通过眶下缘连线和面部正中骨缝连线确定对称平面，摆正头面部位置和方向，并在模拟骨块的移动方向和距离，获得理想的面型，术前和模拟手术后的颌骨位置的数据形成STL格式；
（2）确定目标接骨位置，在该位置设计形状、大小、方向适宜的完全贴合于骨面的接骨板，并通过计算机处理完成接骨板的数字化模型构建；
（3）将接骨板的数字化模型导入金属3D打印机，设置打印机参数，用激光选区融化钛合金粉末为原料打印出个性化接骨板；
（4）将个性化接骨板从金属基底块切割，去除支撑，打磨、抛光获得个性化钛合金接骨板；
（5）对个性化钛合金接骨板进行阳极氧化表面涂层处理，从而进一步提高其生物活性。
完成正颌外科手术的具体步骤如下：
（1）手术前先对3D打印的个性化钛合金接骨板消毒灭菌；
（2）于患者已经剥离软组织的上颌骨骨面，使用骨钻按照预设的定位孔在上颌骨骨面钻孔，使用往复锯沿预定的截骨线离断上颌骨骨块；
（3）离断上颌骨剩余骨连接，获取上颌骨的近牙列部分(上颌骨)与远牙列部分(颅骨)，以3D打印个性化接骨板为导航板将上颌骨近牙列部分与远牙列部分移动至目标位置，所述目标位置即步骤（2）在上颌骨上钻的所有孔与上颌骨接骨板上的所有固位孔完全对准的位置，然后用固位螺钉分别穿过各上颌骨接骨板上的各固位孔进入上颌骨上的各孔，将上颌骨近牙列部分与远牙列部分予以固定；
（4）使用骨钻沿下颌左侧的预设孔在患者的下颌骨左侧骨面钻孔，使用往复锯沿下颌左侧预设的截骨线离断部分下颌骨左侧骨块；
（5）使用骨钻沿下颌右侧的预设孔在患者的下颌骨右侧骨面钻孔，使用往复锯沿下颌右侧预设的截骨线离断部分下颌骨右侧骨块；
（6）离断下颌骨剩余骨连接，获取下颌骨近牙列部分(下颌骨前部)与远牙列部分(左侧下颌骨升支和右侧下颌骨升支)，以3D打印个性化接骨板为导航板将下颌骨近牙列部分与远牙列部分移动至目标位置，所述目标位置即步骤（4）、步骤（5）在下颌骨近上钻的所有孔与各下颌骨接骨板上的所有固位孔完全对准的位置，然后用固位螺钉分别穿过各下颌骨接骨板上的各固位孔进入下颌骨上的各孔，将下颌骨近牙列部分与远牙列部分予以固定；
（7）使用骨钻沿颏部预设的孔在患者的下颌骨前部骨面和颏部骨面钻孔，使用往复锯沿颏部预定截骨线离断患者的颏部骨块；
（8）离断颏部剩余骨连接，获取颏部的近牙列部分(下颌骨)与远牙列部分(颏部)，以颏部3D打印个性化接骨板为导航板将颏部近牙列部分与远牙列部分移动至目标位置，所述目标位置即步骤(7)在颏部近牙列部分与远牙列部分上钻的所有孔与颏部接骨板上的所有固位孔完全对准的位置，然后用固位螺钉分别穿过颏部接骨板上的各固位孔进入颏部近牙列部分与远牙列部分上的各孔，将颏部近牙列部分与远牙列部分予以固定；
（9）之后按照传统手术步骤完成余下的工作。
本发明可以使上颌骨与下颌骨精确固定，同时可以降低制作成本，省略在术中弯制接骨板的步骤，避免产生金属疲劳、涂层脱落、应力集中等不良后果。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，其特征在于：所述个性化颌面接骨板包括依次连接的上接骨板（1）、连接板（4）和下接骨板（2），在所述上接骨板（1）和下接骨板（2）上设有若干个固定孔（3）；
所述个性化颌面接骨板一体成型，个性化颌面接骨板具有与骨面匹配的解剖面型。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，其特征在于：所述个性化颌面接骨板在设固定孔（3）的部位变宽。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，其特征在于：所述连接板（4）与上接骨板（1）呈一定角度布置，所述连接板（4）与下接骨板（2）呈一定角度布置。
4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，其特征在于：所述上接骨板（1）的一端与连接板（4）的一端垂直连接，所述下接骨板（2）的一端与连接板（4）的另一端垂直连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，其特征在于：所述个性化颌面接骨板采用钛合金制成。
6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板，其特征在于：所述个性化颌面接骨板外表面有阳极氧化涂层。
7.根据权利要求1到6中任意一项所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）采用螺旋CT进行患者头面部扫描，收集数据；根据所得数据，通过眶下缘连线和面部正中骨缝连线确定对称平面，摆正头面部位置和方向，并在模拟骨块的移动方向和距离后，获得理想的面型；得到术前和模拟手术后的颌骨位置的数据；
（2）确定目标接骨位置，在该位置设计形状、大小、方向适宜的完全贴合于骨面的接骨板，并通过计算机处理完成接骨板的数字化模型构建；
（3）将接骨板的数字化模型导入金属3D打印机，设置打印机参数，用激光选区融化金属粉末为原料打印出个性化接骨板；
（4）将个性化接骨板从金属基底块切割，去除支撑，打磨、抛光获得个性化金属接骨板。
8.根据权利要求6所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板的制作方法，其特征在于：在所述步骤（1）中CT扫描收集的数据为DICOM格式数据；将所述步骤（1）中术前和模拟手术后的颌骨位置的数据形成STL格式。
9.根据权利要求6所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板的制作方法，其特征在于：在所述步骤（3）中的金属粉末为钛合金粉末。
10.根据权利要求6或9所述的一种基于3D打印技术的个性化颌面接骨板的制作方法，其特征在于：对所述步骤（4）中的个性化金属接骨板进行阳极氧化表面涂层处理。
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