CN114469457A - 卡槽式3d打印“骶-髂-髋”半骨盆假体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卡槽式3D打印“骶‑髂‑髋”半骨盆假体，包括与患者的骶髂关节相匹配的骶髂关节面假体和防脱位髋关节假体，骶髂关节面假体包括骶髂关节卡槽支撑部、髂骨接触部和与防脱位髋关节假体相连接的连接部，骶髂关节卡槽支撑部、髂骨接触部和连接部一体成型，骶髂关节卡槽支撑部及其卡槽支撑部周缘连接有3D打印骨长入界面；连接部的下部为圆柱体结构，连接部与防脱位髋关节假体连接；防脱位髋关节假体为半球形髋臼窝结构。本发明实现骶骨‑髂骨‑髋关节的连接，重建了下肢力线的传导，轻松重建骨盆肿瘤切除后患者的行走功能，3D打印骨长入界面，可以实现假体与骶髂关节的生物连接，提高假体的使用寿命。

Description

卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体
技术领域：
本发明涉及医用假体领域，更具体的说涉及一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体。
背景技术：
骨盆恶性肿瘤是骨科常见肿瘤之一，随着诊疗技术的提高和手术技术的进步，骨盆肿瘤的治疗取得了长足的进展，肿瘤切除保肢手术可以实现，逐步成为骨盆肿瘤治疗的标准化诊疗方案。约40％的骨盆肿瘤累及髋臼至骶髂关节，骶髂关节是肿瘤的一个良好的分割界面，如果骨盆肿瘤的切除沿骶髂关节面离断，即可以完整切除肿瘤,又能达到根治肿瘤目的。骶髂关节是一个纵向关节面，切除肿瘤后保肢手术，需要建立骶骨-髂骨-髋关节连接功能，这也是一直是困扰业界的关键问题。骶骨-髂骨-髋关节的连接是可以重建一侧肢体行走功能的主要支柱。现有骨盆假体及常规关节器械无法实现这一连接功能的良好重建。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种卡槽式3D 打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，从最大程度保存自体骨量，依据正常骶髂关节面的形状，保留软骨下骨，保存正常的骨强度，设计可以同正常骶髂关节骨长入的3D卡槽式界面，最小化的髂骨的形状，可以延伸正常髋臼的假体，实现骶骨-髂骨-髋关节的连接功能。
本发明的技术解决措施如下：
一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，包括与患者的骶髂关节相匹配的骶髂关节面假体和防脱位髋关节假体，所述骶髂关节面假体包括骶髂关节卡槽支撑部、髂骨接触部和与防脱位髋关节假体相连接的连接部，所述骶髂关节卡槽支撑部、髂骨接触部和连接部一体成型，骶髂关节卡槽支撑部及其卡槽支撑部周缘连接有3D打印骨长入界面；所述髂骨接触部的形状为弧形，其与人体髂骨离断面相配合；所述连接部的下部为圆柱体结构，所述连接部与所述防脱位髋关节假体连接；所述防脱位髋关节假体为半球形髋臼窝结构。
作为优选，所述连接部的下端设有自其下表面上内延伸形成的卡槽孔；所述防脱位髋关节假体上部设有与卡槽孔相配合的圆柱卡块。
作为优选，所述3D打印骨长入界面的厚度为1mm～5mm。
作为优选，所述骶髂关节卡槽支撑部上设有多组能够顺正常骨生物力学设计的螺纹孔a；所述髂骨接触部上设有多组能够顺正常骨生物力学设计的螺纹孔b。
作为优选，所述骶髂关节卡槽支撑部上设有三组定位柱，3D打印骨长入界面上设有三组与所述的定位柱相配合的定位孔，定位柱能够穿过定位孔使3D打印骨长入界面与骶髂关节卡槽支撑部定位连接，且3D打印骨长入界面能够贴附骶骨关节面。
作为优选，所述螺纹孔a穿过骶髂关节卡槽支撑部上的定位柱，且螺钉穿过骶髂关节卡槽支撑部及其定位柱使假体固定。
作为优选，所述螺纹孔b内能够穿过螺钉使假体与髂骨连接，螺钉方向为顺正常骨生物力学设计，减少螺钉剪切受力。
本发明的有益效果在于：
本发明的卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，从最大程度保存自体骨量，依据正常骶髂关节面的形状，保留软骨下骨，保存正常的骨强度，设计可以同正常骶髂关节骨长入的3D卡槽式界面，最小化的髂骨的形状，可以延伸正常髋臼的假体，实现骶骨-髂骨-髋关节的连接功能。骶骨-髂骨-髋关节的连接是可以重建一侧肢体行走功能的主要支柱。现有骨盆假体及常规关节器械无法实现这一连接功能的良好重建。
本发明可以通过一个假体组件实现骶骨-髂骨-髋关节的连接，重建了下肢力线的传导，轻松重建骨盆肿瘤切除后患者的行走功能；将骶髂关节接触面设计卡槽式3D打印骨长入界面，可以实现假体与骶髂关节的生物连接，提高假体的使用寿命；在骶髂关节卡槽周缘也设计成3D打印骨长入界面，通过骶髂关节周围植骨，可以连通卡槽周围形成环形成骨愈合区，进一步提高骶髂关节假体的稳定性；骶髂关节是一个纵向平面，卡槽式设计在骶骨的前下方设计成卡槽平托，并使用顺生物力学螺钉固定，为初始稳定和早期假体负重提供有力的支撑；由于人体骶髂关节形状固定且类似，我们可以设计不同大小型号的骶髂关节面假体与患者的骶髂关节相匹配，可以实现批量生产；髋臼窝设计嵌入式双动聚乙烯防脱位髋关节假体，可以提供髋关节正常活动度的同时防止髋关节脱位发生。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的假体安装后的正面结构示意图。
图2为本发明的假体安装后的背面结构示意图。
图3为本发明的假体安装后的侧面结构示意图。
图4为本发明的假体螺钉固定后的正面结构示意图。
图5为本发明的假体螺钉固定后的俯视结构示意图。
图6为本发明的假体螺钉固定后的仰视结构示意图。
图7为本发明的分解结构示意图之一。
图8为本发明的分解结构示意图之二。
图9为本发明的结构示意图之一。
图10为本发明的结构示意图之二。
具体实施方式：
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；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。
另外，在本发明的实施例中所提到的术语“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，描述中的“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或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。
一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，见附图1～10，包括与患者的骶髂关节相匹配的骶髂关节面假体1和防脱位髋关节假体2，所述骶髂关节面假体包括骶髂关节卡槽支撑部101、髂骨接触部102和与防脱位髋关节假体相连接的连接部103，所述骶髂关节卡槽支撑部、髂骨接触部和连接部一体成型，骶髂关节卡槽支撑部及其卡槽支撑部周缘连接有3D打印骨长入界面3，3D打印骨长入界面与骶骨4及髂骨5对应部分完美贴合，便于镶嵌相邻的骨质表面，能够实现假体的早期稳定性，增加骨长入几率。3D打印骨长入界面通过周围包边结构与骨性结构准确、牢固结合在一起，并借助螺钉加强固定，完成假体接触面与骨质表面的精确结合，3D打印骨长入界面的设计可以提供持久的生物学重建，提高假体的使用寿命。
本申请的半骨盆假体是基于术前的CT和MRI三维图像融合数字模型进行术前规划，确定手术切除范围，获得骨盆截骨平面、髋臼位置等参数，依据这些参数设计出针对具体患者的个体化定制假体，完成设计后进行计算机仿真模拟安装，利用金属3D打印设备制备假体实物。手术中利用3D打印的导板或计算机辅助导航系统完成精确切除，截骨平面能与假体接触面完美贴合。
本申请的骶髂关节卡槽支撑部采用卡槽式骨托，骶髂关节是一个纵向平面，卡槽式设计在骶骨的前下方设计成卡槽平托，并使用顺生物力学螺钉固定，为初始稳定和早期假体负重提供有力的支撑，提供负重时肢体的支撑，通过一个假体组件实现骶骨-髂骨-髋关节的连接，重建了下肢力线的传导，轻松重建骨盆肿瘤切除后患者的行走功能。在骶髂关节卡槽周缘也设计成3D打印骨长入界面，通过骶髂关节周围植骨，可以连通卡槽周围形成环形成骨愈合区，进一步提高骶髂关节假体的稳定性。
所述髂骨接触部的形状为弧形，其与人体髂骨离断面相配合；所述连接部的下部为圆柱体结构，所述连接部与所述防脱位髋关节假体连接；所述防脱位髋关节假体为半球形髋臼窝结构。防脱位髋关节假体设计嵌入式双动聚乙烯防脱位髋关节假体，可以提供髋关节正常活动度的同时防止髋关节脱位发生。
防脱位髋关节假体通过术前影像学资料设计而成，术中完成精确切除后的截骨平面能与防脱位髋关节假体接触面完美贴合，在骶骨及髂骨对应部分完美贴合时，半球形髋臼窝结构的中心位置能够与患者原髋臼中心位置重合，完成髋臼的重建，恢复患者髋关节的功能。
所述连接部的下端设有自其下表面上内延伸形成的卡槽孔；所述防脱位髋关节假体上部设有与卡槽孔相配合的圆柱卡块。
所述3D打印骨长入界面的厚度为1mm～5mm。
所述骶髂关节卡槽支撑部上设有多组能够顺正常骨生物力学设计的螺纹孔a104；所述髂骨接触部上设有多组能够顺正常骨生物力学设计的螺纹孔b105。
所述骶髂关节卡槽支撑部上设有三组定位柱106，3D打印骨长入界面上设有三组与所述的定位柱相配合的定位孔301，定位柱能够穿过定位孔使3D打印骨长入界面与骶髂关节卡槽支撑部定位连接，且 3D打印骨长入界面能够贴附骶骨关节面。
所述螺纹孔a穿过骶髂关节卡槽支撑部上的定位柱，且螺钉穿过骶髂关节卡槽支撑部及其定位柱使假体固定，增强假体植入后的牢固性。
所述螺纹孔b内能够穿过螺钉使假体与髂骨连接，螺钉方向为顺正常骨生物力学设计，减少螺钉剪切受力，增强假体植入后的牢固性。
所述骶髂关节卡槽支撑部、髂骨接触部和连接部一体成型，上述结构通过计算机力学分析设计而成，通过优化使制造材料最省、质量最轻、承重能力最强，可通过3D打印技术一体成型。
本申请的半骨盆假体不仅能够在外观上同正常人体骨性结构有很好的贴合，而且能够实现精确安装3D打印半骨盆假体，从而能够缩短植入手术时间，减少植入手术中的出血，精确重建半骨盆，半圆形髋臼杯的中心位置也能和术前患者髋臼中心位置重合，获得较好的髋关节功能和早期稳定性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，其特征在于：包括与患者的骶髂关节相匹配的骶髂关节面假体和防脱位髋关节假体，所述骶髂关节面假体包括骶髂关节卡槽支撑部、髂骨接触部和与防脱位髋关节假体相连接的连接部，所述骶髂关节卡槽支撑部、髂骨接触部和连接部一体成型，骶髂关节卡槽支撑部及其卡槽支撑部周缘连接有3D打印骨长入界面；所述髂骨接触部的形状为弧形，其与人体髂骨离断面相配合；所述连接部的下部为圆柱体结构，所述连接部与所述防脱位髋关节假体连接；所述防脱位髋关节假体为半球形髋臼窝结构。
2.按照权利要求1所述的一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，其特征在于：所述连接部的下端设有自其下表面上内延伸形成的卡槽孔；所述防脱位髋关节假体上部设有与卡槽孔相配合的圆柱卡块。
3.按照权利要求1所述的一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，其特征在于：所述3D打印骨长入界面的厚度为1mm～5mm。
4.按照权利要求1所述的一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，其特征在于：所述骶髂关节卡槽支撑部上设有多组能够顺正常骨生物力学设计的螺纹孔a；所述髂骨接触部上设有多组能够顺正常骨生物力学设计的螺纹孔b。
5.按照权利要求4所述的一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，其特征在于：所述骶髂关节卡槽支撑部上设有三组定位柱，3D打印骨长入界面上设有三组与所述的定位柱相配合的定位孔，定位柱能够穿过定位孔使3D打印骨长入界面与骶髂关节卡槽支撑部定位连接，且3D打印骨长入界面能够贴附骶骨关节面。
6.按照权利要求5所述的一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，其特征在于：所述螺纹孔a穿过骶髂关节卡槽支撑部上的定位柱，且螺钉穿过骶髂关节卡槽支撑部及其定位柱使假体固定。
7.按照权利要求4所述的一种卡槽式3D打印“骶-髂-髋”半骨盆假体，其特征在于：所述螺纹孔b内能够穿过螺钉使假体与髂骨连接，螺钉方向为顺正常骨生物力学设计，减少螺钉剪切受力。
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