CN207492840U - 一种基于3d打印的髋关节骨水泥旷置模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具,包括相互对称的外模A和外模B，外模A、外模B内均设置有与所需制备髋关节形状相适应的型腔，外模A和外模B的型腔内分别嵌有内模A和内模B，内模A、内模B内分别设置有与所需制备髋关节形状相适应的内模A型腔和内模B型腔，外模A、内模A、内模B和外模B组合后形成定型模具，定型模具的髋关节骨柄端和圆形活动关节端分别通过固定装置固定。本实用新型结构简单，易于操作，同时还能保证占位器的匹配度，制作工时短，成本低。

Description

一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具。

背景技术

人工髋关节置换后感染被公认为是髋关节成形术中一个灾难性的并发症。虽然髋关节置换的感染率已经下降到1％甚至更低，但是随着髋关节置换的普及和数量的增加，这一并发症给患者造成巨大的痛苦和沉重的经济负担。髋关节置换后感染虽然有很多治疗方法，但是其中取出原来假体彻底清创，使用含抗生素骨水泥占位器维持软组织张力，为局部提供高浓度抗生素，待感染控制后再行第二期翻修的方法，是目前公认的人工髋关节置换后感染治疗的“金标准”。现阶段含抗生素骨水泥占位器主要是由医生在手术中徒手捏制成原假体大小的占位器，置入原假体的位置。由于手工制作，使得占位器尺寸和实际假体尺寸有较大差异匹配度较差，从而对于疗效很难达到预期目标。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，解决了现有髋关节翻修所使用占位器尺寸和实际假体尺寸有较大差异匹配度较差，从而对于疗效很难达到预期目标的目的。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，包括相互对称的外模A和外模B，外模A、外模B内均设置有与所需制备髋关节形状相适应的型腔，外模A和外模B的型腔内分别嵌有内模A和内模B，内模A、内模B内分别设置有与所需制备髋关节形状相适应的内模A型腔和内模B型腔，外模A、内模A、内模B和外模B组合后形成定型模具，定型模具的髋关节骨柄端和圆形活动关节端分别通过固定装置固定。

本实用新型的特点还在于，

外模A和外模B相对的侧面设置有卡紧固定装置。

卡紧固定装置包括设置在外模A型腔周边的定位柱和设置在外模B型腔周边的定位孔，定位柱和定位孔的位置和数量相对应，定位柱卡入定位孔使外模A和外模B相互固定。

定位柱设置有7个，其中6个定位柱在外模A型腔周边两两对称设置，另1个定位柱位于两对定位柱之间，且靠近活动关节端。

内模A和内模B型腔周边设置有内模A定位孔和内模B定位孔，内模A定位孔和内模B定位孔的数量和位置均与定位柱的数量和位置相适应。

固定装置包括上固定块和下固定块，上固定块和下固定块内分别设置有上固定槽和下固定槽，组合后外模A和外模B上、下两端分别卡套固定于上固定槽和下固定槽中。

外模A、内模A、内模B和外模B骨柄端开有注射口，内外模组合后，内模A注射口和内模B注射口形成与型腔相通的内模注射孔，上固定槽上开有贯穿的注射孔，注射孔位置与内模注射孔位置相对应。

外模A、外模B型腔尺寸大于所需制备的髋关节尺寸，内模A型腔和内模B型腔尺寸与所需制备的髋关节尺寸相适应。

本实用新型的有益效果是，

1.本实用新型模具并非通用模具，而是根据不同患者所使用的不同厂家的股骨柄个性化逆向设计，最大程度上保证成型的骨水泥占位器与原金属股骨柄外形大小的一致性，确保正常植入；

2.本实用新型模具独有的内模结构设计，方便成型后的骨水泥占位器的取出；

3.本实用新型模具为3D打印成型工艺，工时短，成本低，可在手术前做好骨水泥占位器的成型消毒工作，术中直接使用，缩短手术时间。

附图说明

图1是本实用新型基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具的结构示意图；

图2是本实用新型模具外模A、B的结构示意图；

图3是本实用新型模具内模A的结构示意图；

图4是本实用新型模具内模B的结构示意图；

图5是本实用新型模具上固定块的结构示意图；

图6是本实用新型模具下固定块的结构示意图；

图7是组合完成的本实用新型模具结构示意图。

图中，1.外模A，1-1.定位柱，2.外模B，2-1.定位孔，3.内模A，3-1.内模A注射口，3-2.内模A定位孔，3-3.内模A型腔，4.内模B，4-1.内模B注射口，4-2.内模B定位孔，4-3.内模B型腔，5.上固定块，5-1.上固定槽，5-2.注射孔，6.下固定块，6-1.下固定槽，7.克氏针，8.型腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具的结构，如图1所示，包括相互对称的外模A1和外模B2，外模A1、外模B2内均设置有与所需制备髋关节形状相适应的型腔8，外模A1和外模B2的型腔内分别嵌有内模A3和内模B4，内模A3、内模B4内分别设置有与所需制备髋关节形状相适应的内模A型腔3-3和内模B型腔4-3，外模A1、内模A3、内模B4和外模B2组合后形成定型模具，定型模具的髋关节骨柄端和圆形活动关节端分别通过固定装置固定。

外模A1、外模B2型腔8尺寸大于所需制备的髋关节尺寸，内模A型腔3-3和内模B型腔4-3型腔尺寸与所需制备的髋关节尺寸相适应。

外模A1和外模B2相对的侧面设置有卡紧固定装置。如图2所示，卡紧固定装置包括设置在外模A1型腔周边的定位柱1-1和设置在外模B2型腔周边的定位孔2-1，定位柱1-1和定位孔2-1的位置和数量相对应，定位柱1-1卡入定位孔2-1使外模A1和外模B2相互固定。

定位柱1-1设置有7个，其中6个定位柱1-1在外模A1型腔周边两两对称设置，另1个定位柱1-1位于两对定位柱1-1之间，且靠近活动关节端。定位孔2-1的设置方式与定位柱1-1相同。

如图3、4所示，内模A3和内模B4型腔周边设置有贯穿模具的内模A定位孔3-2和内模B定位孔4-2，内模A定位孔3-2和内模B定位孔4-2的数量和位置均与定位柱1-1、定位孔2-1的数量和位置相适应。

如图5、6所示，固定装置包括上固定块5和下固定块6，上固定块5和下固定块6内分别设置有上固定槽5-1和下固定槽6-1，组合后外模A1和外模B2上、下两端分别卡套固定于上固定槽5-1和下固定槽6-1中。

外模A1、内模A3、内模B4和外模B2骨柄端开有注射口，内外模组合后，内模A注射口3-1和内模B注射口4-1形成与型腔相通的内模注射孔，上固定槽5-1上开有贯穿的注射孔5-2，注射孔5-2位置与内模注射孔位置相对应。

组合后完成后的髋关节骨水泥旷置模具如图7所示。

本实用新型髋关节骨水泥旷置模具的制作方法如下：

1.通过CT或者MRI扫描得到患者髋关节部位的数据，利用三维重建软件提分离出股骨柄假体部分，并重建其三维实体模型。

2.创建一实体，将此前设计好的股骨柄假体放置其中心位置，实体需完全容纳股骨柄假体，并确保在周边预留20～30mm的距离。

3.将实体与股骨柄假体进行布尔运算，即得到与股骨柄假体形状完全一致的型腔，再将该体沿经向中心位置分割，得到左右对称的半型腔模具。

4.分别将左右两半模具的型腔面向外侧加厚0.3～0.7mm，同时将原始的型腔面减去0.3～0.7mm的壁厚，即得到如图1所示外模A1、内模A3、外模B2、内模B4，其中内模A3可嵌入外模A1中，内模B4可嵌入外模B3中。

5.在外模A1型腔面周边设计七个定位柱1-1，在外模B型腔面周边设计七个凹位(即定位孔2-1)，同时在内模A3和内模B4相应的位置设计过孔(即定位孔3-2和定位孔4-2)，使外模A1、内模A3、内模B2、外模B4能够装卡在一起。

6.在模具上下两端各做一个固定块，使其能包裹住模具的上下两端，起到紧固作用。

7.在上固定块和模具上端面做一开口，用以注入骨水泥。

8.将外模A1、内模A3、外模B2、内模B4、上固定块5、下固定6块均以STL格式导出，并利用3D打印机打印成型。

9.克氏针需预弯成如图1所示形状，待灌注骨水泥时使用。

本实用新型髋关节骨水泥旷置模具的使用方法如下：

1.分别将内模A3、内模B4嵌入外模A1、外模B2之中，并水平放置于台面。

2.将配置好的骨水泥缓慢倒入A、B模具的型腔之中，注意不要没过型腔平面。

3.将预弯好的克氏针7放置在任意一侧骨水泥表面，确保其位置在股骨颈中心。

4.将A、B两半模具合并装卡，并通过上下固定块5、6紧固装配。

5.将模具开口端向上放置，并通过注射孔5-2注射少量骨水泥将模具型腔填实。

6.待骨水泥完全凝固后依次取下上下固定块、外模A1、外模B2、内模A3、内模B4，即得到所需的骨水泥股骨柄假体，去除分型边缘毛刺消毒后即可植入使用。

Claims (8)

1.一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，其特征在于，包括相互对称的外模A(1)和外模B(2)，外模A(1)、外模B(2)内均设置有与所需制备髋关节形状相适应的型腔(8)，外模A(1)和外模B(2)的型腔内分别嵌有内模A(3)和内模B(4)，内模A(3)、内模B(4)内分别设置有与所需制备髋关节形状相适应的内模A型腔(3-3)和内模B型腔(4-3)，外模A(1)、内模A(3)、内模B(4)和外模B(2)组合后形成定型模具，定型模具的髋关节骨柄端和圆形活动关节端分别通过固定装置固定。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，其特征在于，所述外模A(1)和外模B(2)相对的侧面设置有卡紧固定装置。

3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，其特征在于，所述卡紧固定装置包括设置在外模A(1)型腔周边的定位柱(1-1)和设置在外模B(2)型腔周边的定位孔(2-1)，定位柱(1-1)和定位孔(2-1)的位置和数量相对应，定位柱(1-1)卡入定位孔(2-1)使外模A(1)和外模B(2)相互固定。

4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，其特征在于，所述定位柱(1-1)设置有7个，其中6个定位柱(1-1)在外模A(1)型腔周边两两对称设置，另1个定位柱(1-1)位于两对定位柱(1-1)之间，且靠近活动关节端。

5.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，其特征在于，所述内模A(3)和内模B(4)型腔周边设置有内模A定位孔(3-2)和内模B定位孔(4-2)，内模A定位孔(3-2)和内模B定位孔(4-2)的数量和位置均与定位柱(1-1)的数量和位置相适应。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，其特征在于，所述固定装置包括上固定块(5)和下固定块(6)，上固定块(5)和下固定块(6)内分别设置有上固定槽(5-1)和下固定槽(6-1)，组合后外模A(1)和外模B(2)上、下两端分别卡套固定于上固定槽(5-1)和下固定槽(6-1)中。

7.根据权利要求6所述的一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，其特征在于，所述外模A(1)、内模A(3)、内模B(4)和外模B(2)骨柄端开有注射口，内外模组合后，内模A注射口(3-1)和内模B注射口(4-1)形成与型腔相通的内模注射孔，上固定槽(5-1)上开有贯穿的注射孔(5-2)，注射孔(5-2)位置与内模注射孔位置相对应。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于3D打印的髋关节骨水泥旷置模具，其特征在于，所述外模A(1)、外模B(2)型腔(8)尺寸大于所需制备的髋关节尺寸，内模A型腔(3-3)和内模B型腔(4-3)尺寸与所需制备的髋关节尺寸相适应。