CN208942489U - 一种3d打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，其通过3D打印一体成型，包含：骨缺损填充本体，其接近骨体的一面设置有多孔层，其背面设置有骨水泥髋臼杯，该骨水泥髋臼杯侧壁设置有闭孔钩；骨缺损填充本体的髋翼部设置有若干第一通孔，骨水泥髋臼杯内设置有若干第二通孔，以配合固定钉使得翻修假体与患者骨盆部骨体固定。本实用新型将3D打印技术应用于骨盆骨缺损的评估、重建假体的设计与制造以及术中假体的精确安装等方面，简化了手术过程，缩短了手术时间，并可实现假体的即可稳定性，提高假体的存活率、延长假体的使用时间，在由髋关节假体松动导致的复杂、巨大的骨盆骨缺损重建中取得良好的治疗效果。

Description

一种3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体

技术领域

本实用新型涉及个体化医用内植物领域，尤其涉及一种具有即刻力学稳定性、支撑固定和骨长入能力的3D打印骨盆翻修假体。

背景技术

人工全髋关节置换术是治疗终末期髋关节疾病的有效方法，全球范围内，初次全髋关节置换术的数量正逐年增加，即使手术十分成功，仍有部分患者由于各种原因如假体松动、关节不稳定以及关节感染等，而需要进行髋关节翻修术。有报道显示，2005年全美髋关节翻修术的数量为40800台，预计到2030将增至96700台，增长约137％。

髋关节置换术后假体周围骨溶解、感染等是髋关节置换术后失败及翻修的主要原因，而翻修是否成功的关键是对骨溶解、感染等引致的骨盆大范围、不规则解剖形态的骨缺损的重建。

此前，对髋关节假体周围骨盆大范围骨缺损的处理，一是大量同种异体骨或自体骨植骨，二是应用骨水泥，假体均用标准假体或翻修假体。这些处理方式存在的主要问题如下：前者，植骨的骨改建时间过长，无法提供早期的假体稳定性，且植骨修复改建易出现翻修假体位移；后者，骨水泥尽管早期稳定性尚可，但由于存在与骨无法愈合的界面，迟早会发生界面松动。

在翻修过程中，翻修假体的骨整合需要两方面条件：(1)必须获得良好的初始稳定性，假体与骨之间的微移动应小于50um，大于150um的微移动则会导致骨吸收和纤维组织长入，并最终造成假体松动。(2)假体与宿主骨间有足够的接触面积，大多数医生认为在X线片上髋臼应至少覆盖50%以上的假体。但当骨缺损十分严重，破坏了髋臼的结构性支撑，甚至造成骨盆连续性中断，导致髋臼假体试模仅能实现部分初始稳定性，或完全没有初始稳定性。尽管可以采用钢板将髋臼前后柱固定，或者使用髋臼增强环，并且在骨缺损处植骨。最终结局取决于骨盆中断处是否愈合，如果发生不愈合，一切内固定只能起到临时支撑作用，最终都会松动和失败。因此，需要更加可靠、有效的方案来实现髋臼巨大骨缺损的重建，进而保全患者的患肢功能，提高生活质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种人工髋关节置换术后髋臼周围巨大骨缺损翻修重建假体，且假体表面功能化（表面优良的金属骨小梁空隙利于骨长入），无需植骨或仅少量植骨，其具备良好的力学支撑与初始稳定性，同时保证后期内植物-骨界面的有效骨长入；使患者能够早期康复锻炼，而且中远期疗效优良，具有重要的临床应用价值。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，该翻修假体通过3D打印一体成型，包含：骨缺损填充本体，该骨缺损填充本体接近骨体的一面设置有多孔层，其背面设置有骨水泥髋臼杯，该骨水泥髋臼杯侧壁设置有闭孔钩；所述的骨缺损填充本体的髋翼部设置有若干第一通孔，以配合固定钉使得翻修假体与患者骨盆部骨体固定，所述的骨水泥髋臼杯内设置有若干第二通孔，以配合固定钉使得翻修假体与患者骨盆部骨体固定。

较佳地，所述的固定钉包含：普通螺钉或锁定螺钉，可根据固定部位的骨质选择皮质骨螺钉或松质骨螺钉。

较佳地，所述的骨缺损填充本体拟患者骨盆翻修部位形状和结构。

较佳地，所述的骨缺损填充本体的内部设置有避空减重区，用于配重，使得翻修假体的重量与原生骨盆该部位的重量一致，提高稳定性，改善用户体验。

较佳地，所述的多孔层根据骨长入的需要设定孔隙率和孔径。所述的多孔层形成金属骨小梁空隙。

较佳地，所述的多孔层的孔隙率为50-80%，孔径为400μm-800μm。

较佳地，所述的骨盆翻修假体是由钛合金材料制成的。

本实用新型还提供了一种根据上述的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体的制备方法，该方法包含以下具体步骤：

步骤1，进行术前常规影像学检查，采集数据，并导入处理系统；

步骤2，进行数据处理，计算骨缺损的位置和边界；

步骤3，基于现代影像技术及计算机辅助设计技术对需要骨盆翻修的骨缺损区进行三维重建，得到骨盆翻修假体的各项参数，包含形状、尺寸结构；

步骤4，采用3D打印机，根据上述参数打印、一体成型金属骨盆翻修假体。

较佳地，所述的影像学检查包括X线、CT及MRI检查。

较佳地，步骤3中，还包含将三维重建得到的骨盆翻修假体通过计算机辅助设计技术模拟术后安装，以优化骨盆翻修假体的各项参数。

本实用新型对于不同原因的骨缺损患者进行术前常规影像学检查，包括X线、CT及MRI检查，将相关数据录入电脑并进行软件数据处理，计算骨缺损的范围和边界。基于现代影像技术及计算机辅助设计技术对特定需要修复的骨缺损区进行三维重建，利用3D打印技术制造兼具骨缺损填充固定支撑与骨长入功能的钛合金个体化骨盆翻修假体。其中，通过设计与骨缺损区域形态高度吻合的内植入体来实现内植物的支撑功能，将金属植入体表面进行多孔设计以确保假体-骨界面的骨长入；同时，为了加强植入体的初始稳定性，在其内部加入固定螺钉的设计。手术植入3D打印的内植物，术后定期随访并进行影像学评价，证明骨缺损区域填充确切，骨长入良好。

本实用新型提供的3D打印个体化骨盆翻修假体具有以下优势：（1）采用3D打印技术制备的骨盆翻修假体能够做到与骨盆假体周围骨溶解区域的不规则形态高度一致，其采用的钛合金材料制备，其弹性模量与正常骨骼接近，具有良好的力学适配及形态适配性；（2）个体化骨盆翻修假体可以根据骨溶解的不同部位及固定强度的需要进行个性化的螺孔设计，通过锁定螺钉、皮质骨螺钉、松质骨螺钉固定，尤其是闭孔钩的独特设计，有利于增强骨盆翻修假体的初始稳定性及即刻稳定性；（3）3D打印工艺可以使骨盆翻修假体表面设计形成微孔结构，合适的孔隙率与孔径，有利于内植物-骨界面的骨长入，以确保植入体的长期稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体的结构示意图（主视图）

图2为本实用新型的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体的侧视图。

图3为本实用新型的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体的计算机模拟安装示意图。

图4为本实用新型的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体安装后的影像图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1-图2所示，为本实用新型提供了一种3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，该翻修假体通过3d打印一体成型，包含：骨缺损填充本体10，该骨缺损填充本体接近骨体的一面设置有多孔层11，其背面设置有骨水泥髋臼杯12，该骨水泥髋臼杯12侧壁设置有闭孔钩13；所述的骨缺损填充本体的髋翼部设置有若干第一通孔14，以配合固定钉使得翻修假体与患者骨盆部骨体固定，所述的骨水泥髋臼杯内设置有若干第二通孔15，以配合固定钉使得翻修假体与患者骨盆部骨体固定。

所述的固定钉包含：普通螺钉或锁定螺钉，可根据固定部位的骨质选择皮质骨螺钉或松质骨螺钉。

所述的骨缺损填充本体拟患者骨盆翻修部位形状和结构。

所述的骨缺损填充本体的内部设置有避空减重区16。

所述的多孔层11根据骨长入的需要设定孔隙率和孔径。所述的多孔层的孔隙率为50-80%，孔径为400μm-800μm。

本实用新型的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体的制备方法包含以下具体步骤：

步骤1，进行术前常规影像学检查，采集数据，并导入处理系统；

步骤2，进行数据处理，计算骨缺损的位置和边界；

步骤3，基于现代影像技术及计算机辅助设计技术对需要骨盆翻修的骨缺损区进行三维重建，得到骨盆翻修假体的各项参数，包含形状、尺寸结构；

步骤4，采用3D打印机，根据上述参数打印、一体成型金属骨盆翻修假体。

所述的影像学检查包括X线、CT及MRI检查。

上述步骤3中，还包含将三维重建得到的骨盆翻修假体通过计算机辅助设计技术模拟术后安装，如图3所示，以实现术后精确安装，节约手术时间，简化手术过程，以避免正式安装出现翻修假体的不匹配需再处理。

本实用新型制备的翻修假体安装方法如下：首先，将翻修假体具有多孔层的一面紧密贴合患者待翻修假体部位的骨体，通过普通螺钉或锁定螺钉分别固定髋翼部位及髋后（通过骨水泥髋臼杯），再经闭孔钩加强固定，使得骨水泥髋臼杯与髋臼紧密结合，如拧紧，从而完成翻修假体的安装。术后影像图如图4所示。

综上所述，本实用新型将巨大骨盆（主要是髂翼与髋臼）骨缺损重建与髋臼重建一体化，设计出个性化、一体化髋臼周围巨大缺损的翻修重建假体，且假体表面功能化（表面优良的金属骨小梁空隙利于骨长入），无需植骨或仅少量植骨，并将3D打印技术应用于骨缺损的评估、重建假体的设计与制造以及术中假体的精确安装等方面，简化了手术过程，缩短了手术时间，并可实现假体的即可稳定性，延长假体的存活率。在由髋关节假体松动导致的复杂、巨大的骨盆骨缺损重建中取得良好的治疗效果。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，其特征在于，其为3D打印一体成型的翻修假体，包含：骨缺损填充本体，该骨缺损填充本体接近骨体的一面设置有多孔层，该骨缺损填充本体的另一面设置有骨水泥髋臼杯，该骨水泥髋臼杯侧壁设置有闭孔钩；所述的骨缺损填充本体的髋翼部设置有若干第一通孔，以配合固定钉使得翻修假体与患者骨盆部骨体固定，所述的骨水泥髋臼杯内设置有若干第二通孔，以配合固定钉使得翻修假体与患者骨盆部骨体固定。

2.如权利要求1所述的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，其特征在于，所述的固定钉包含：普通螺钉或锁定螺钉。

3.如权利要求1所述的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，其特征在于，所述的骨缺损填充本体拟患者骨盆翻修部位形状和结构。

4.如权利要求1所述的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，其特征在于，所述的骨缺损填充本体的内部设置有避空减重区。

5.如权利要求1所述的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，其特征在于，所述的多孔层根据骨长入的需要设定孔隙率和孔径。

6.如权利要求5所述的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，其特征在于，所述的多孔层的孔隙率为50-80%，孔径为400μm-800μm。

7.如权利要求1所述的3D打印个体化的一体成型金属骨盆翻修假体，其特征在于，所述的骨盆翻修假体为钛合金假体。