CN209900184U

CN209900184U - 一种个体化3d打印多功能义眼座结构

Info

Publication number: CN209900184U
Application number: CN201821033955.7U
Authority: CN
Inventors: 叶娟; 王嫦君; 苟中入; 宁晴瑶; 汪伊洁
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-01-07
Anticipated expiration: 2028-07-02

Abstract

本实用新型公开了一种个体化3D打印多功能义眼座结构。义眼座表面具有多孔结构，多孔结构的孔为圆形孔，且表面的多孔结构呈梯度化布置，多孔结构中的各孔在义眼座表面间隔布置；义眼座上设有用于固定四条眼外肌的特殊结构，特殊结构为两个相互贯通且靠近布置的椭圆孔，眼外肌上预置的缝线穿过两个椭圆孔后在相互贯通处相互打结固定，布置在义眼座的北纬度30°分别和经度0°、90°、180°和270°的四个交点处，义眼座由义眼座数字化模型利用3D打印技术直接打印出。本实用新型义眼座与健眼匹配度高，降低眼座植入术后暴露、感染的风险；具有良好的活动度，与个体化义眼片配合达到良好仿真效果，具有良好的临床应用价值。

Description

一种个体化3D打印多功能义眼座结构

技术领域

本实用新型涉及医用材料，特别是涉及一种个体化3D打印多功能义眼座结构。

背景技术

眼球摘除术是目前治疗绝对期青光眼、眼球严重破裂伤、眼内恶性肿瘤最终的手术治疗方案，但术后眼球缺失所致的永久性视力丧失、上睑塌陷、和眼窝凹陷，给患者带来沉重的精神和心理负担。选择眼座植入术植入合适的义眼座弥补眶内容物缺失并配戴合适的义眼片，是修复眼球缺失、恢复面部外观较为理想的治疗方案。

临床上使用的眼座多为固定形状的球形眼座，无法根据患者自身眼眶的特点进行个体化的选择。目前国内导致眼球摘除术的主要原因是眼外伤，复杂眼外伤的患者往往合并有眼眶骨折，眼眶软组织挫伤，以及锐器切割伤后的疤痕挛缩畸形等。因此，根据患者眼眶骨性结构和眶内软组织结构的特点，设计个体化的义眼座并将其植入患者眶内，可以尽可能地弥补患侧眶内容物的缺失，达到与健侧眼眶的匹配，进而可以最大程度地恢复患者的面部外观。

3D打印(3D Printing)技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping andManufacturing，简称RP或RP&M)，是一种将“去除材料”的传统加工方法变为“增加材料”加工方法的新技术。3D打印技术自1987年被首次提出以来，在世界范围内得到了很快的发展并取得广泛的应用。该方法可以快速、高精度、个体化地将计算机模型、CT扫描数据制造成任意形状和结构的植入体。因此，采用先进的数字医学图像的分析和处理技术，对眼眶骨性结构和眼眶内软组织进行测量，精确地读取如眼外肌、眼眶脂肪等软组织的影像学细微变化，准确重建眼眶组织结构和容积变化，可以实现眼眶硬组织、软组织的精准三维建模和测量。通过以3DMed软件作为开发平台，以Graph Cut分割算法为基础，设计构建一种能够应用于临床、具有方便交互方式的、针对眼眶软组织(如眼外肌、眼眶脂肪等)分割的医学图像分割方法，可进行眼眶骨性组织、眼外肌和眶内脂肪等软组织的可视化三维重建和体积测量，并在此基础上进行数据分析和转换，设计出眼座大小形态最为合适的个体化眼座数字化模型，利用3D打印快速成型技术直接打印出该多孔眼座。

另一方面，眼座暴露、感染是眼座植入术后最常见的并发症，而眼座血管化不足是眼座感染、暴露的主要原因。多孔眼座植入后，新生血管及纤维结缔组织沿多孔孔道从外周向内渗入的过程即为眼座血管化。眼座材料的血管化效率不仅与义眼座材料构成有关，也与多孔眼座的孔道贯通性和孔道微结构相关。研究表明多孔支架材料的内部孔径大小，形态及排列方式，支架材料的孔隙率，均可直接影响细胞粘附、增殖、迁移等行为。正常眼球重量一般为7克，义眼片重量约为2克，理想的义眼座重量应低于5克，密度应低于1.2g/cm³，因此较高的孔隙率可有效减轻义眼座的重量，有利于充分保留义眼的活动度。借助于3D打印技术，确保了多孔眼座的内部孔道完全贯通和高孔隙率的性能。传统的多孔支架制作方法多为减量制造模式，主要有有机泡沫浸渍法、冷冻干燥法、造孔剂法、气体发泡法和热诱发相分离法等，存在操作复杂，孔径不均一，贯通性不良，孔隙难以有效控制等不足，而3D打印技术则属于增量制造技术，在支架的快速成型，内部孔道贯通性，孔隙尺度的可控性上存在无可比拟的优势。运用3D打印技术可有效解决孔道贯通性，孔道尺度可调性和较高孔隙率几者协同的问题，提高了多孔眼座的生物学功效，促进眼座的快速血管化，并使眼座的整体质量更轻，进而提高了眼座的活动度，使患者获得更为逼真的外观效果。

在表面结构设计上，传统的义眼座表面的多孔孔径均一，虽然多孔眼座有利于纤维血管长入，但是多孔的表面相对粗糙，可对其表面覆盖的结膜产生切割和摩擦作用，而采用梯度前表面孔径的设计，可大大降低义眼座前表面粗糙度，有效减少义眼座对其表面结膜组织的磨损，降低眼座暴露的发生率。另外，传统的义眼座表面也缺少眼外肌附着的部位。为了使眼外肌可以固定在义眼座上，常用的方法为采用包裹材料(如巩膜壳，真皮组织，脱细胞角膜基质，涤纶外科修补材料等等)包裹义眼座，再将眼外肌缝合固定在包裹材料上，但是包裹材料致密，不利于血管组织长入，因而延缓了眼座的血管化，并且在眼座植入术中进行包裹处理，使手术操作变得复杂，延长了手术时间，造成额外的组织损伤，不利于术后恢复，也增加了术后感染的隐患。因此，在表面结构设计上预先设计出特殊的可用于眼外肌附着的结构，并借助于3D打印技术实现个体化设计的义眼座，可简单方便地在术中固定眼外肌，缩短手术时间，减少组织损伤，有效地提高了眼座的活动度。

实用新型内容

为了克服目前临床上常规义眼座不能针对患者自身的特点进行个体化选择的缺点，本实用新型提供了一种个体化3D打印多功能义眼座结构，可有效提高义眼座的生物学性能，促进眼座的快速血管化，增加患侧与健侧的匹配度，提高义眼座的活动度，最终改善患者的容貌外观，改善患者的生活质量。

本实用新型采用3D打印技术制备出个体化的多孔眼座。通过调控多孔眼座的整体形状，表面结构以及内部孔道结构而形成具有不同功能和用途的义眼座。本实用新型的义眼座具有个体化的特点，首先通过获得患者的眼眶骨性结构和软组织结构，并结合对侧健眼，设计出相对应的义眼座形状和大小。同时，根据不同的性能要求，在数字化开发平台上设计出含有义眼座直肌缝合固定结构，梯度化表面结构和精准的内部孔道结构的数字化模型，最后借助于3D打印技术实现上述的外形精确，孔隙可控的个体化多孔义眼座。

本实用新型采用的具体技术方案是：

一、一种3D打印多功能义眼座：

所述的义眼座表面具有多孔结构，且表面的多孔结构呈梯度化布置，多孔结构中的各孔在义眼座表面间隔布置。表面具有多孔结构是指表面布置有孔结构。

所述的义眼座表面的多孔结构呈梯度化布置，具体是：义眼座前表面从北纬度45°～北纬度90°区域范围内的各孔孔径呈逐渐增大布置，以提高前表面的光滑度，减少对前表面所覆盖的结膜的切割和摩擦作用，降低眼座暴露的风险。

所述的多孔结构的孔为圆形孔。

所述的义眼座上设有用于固定四条眼外肌的特殊结构，特殊结构为两个相互贯通且靠近布置的椭圆孔，眼外肌贴在椭圆孔上，眼外肌上预置的缝线穿过两个椭圆孔后在相互贯通处相互打结固定，特殊结构布置在义眼座的北纬度30°分别和经度0°、90°、180°和270°的四个交点处，使得四条眼外肌分别固定于四个交点处。

所述义眼座的多孔结构在义眼座内部通过内部孔道完全贯通，多孔结构根据组织生长和血管化的要求进行调节。

所述的义眼座通过3D打印技术制备获得，3D打印技术为注浆成型3D打印、热塑成型3D打印、积层3D打印和喷墨3D打印的一种或几种组合。

所述义眼座的合成材料为羟基磷灰石、磷酸钙、硅酸钙、碳酸钙、氧化铝、生物活性玻璃、玻璃陶瓷、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和硅橡胶的一种或几种的混合物。

所述的义眼座是由包含有义眼座的整体形状和大小，表面结构，内部孔道结构等信息的义眼座数字化模型，经过模型转换，利用3D打印技术直接打印出。

所述的义眼座的形状和大小是根据患者的眼眶骨性结构和眶内软组织结构特征，并结合对侧健眼的眼眶结构而构建。

所述的义眼座数字化模型是通过CT扫描获取患者患眼和健眼的眼眶骨性结构和眶内软组织的医学数字成像和通信(DICOM)数据，对眼眶骨性结构和眶内软组织结构的医学数字成像和通信(DICOM)数据进行分割、三维建模和分析，构建获得个体化的数字化模型。

本实用新型根据患侧眼眶特征并结合对侧健眼设计义眼座形状和大小，构建含有义眼座形状、大小、表面结构和内部孔道信息的义眼座数字模型，并利用3D打印技术直接打印出个体化义眼座。

本实用新型义眼座与健眼匹配度高，光滑的眼座前表面设计，可降低眼座植入术后暴露、感染的风险；同时本义眼座将四条直肌原位固定，具有良好的活动度，与个体化的义眼片配合，可达到仿真的效果，具有良好的临床应用价值。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型义眼座根据患者患侧和健侧的眼眶骨性结构和软组织结构进行个体化设计，使患眼与健眼匹配度高，有效的补充了眼眶容积的缺损，改善了患者的外观。

本实用新型义眼座采用3D打印技术，实现了义眼座表面结构的前表面梯度化孔隙和内部孔道结构的可控设计，降低了眼座前表面的粗糙度，促进了眼座的快速血管化，可有效降低眼座暴露、感染的风险。

本实用新型义眼座具有特殊设计的眼外肌固定位点，可方便地将眼外肌缝合在眼座上，提高眼座的活动度。同时，3D打印的高孔隙率义眼座，整体质量更轻，可进一步提高眼座的活动度，使患者获得更加逼真的外观效果。

附图说明

图1为本实用新型义眼座的立体示意图；

图2为本实用新型义眼座的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，义眼座1表面具有多孔结构2，多孔结构的孔为圆形孔，且前表面的多孔结构2呈梯度化布置，多孔结构2中的各孔在义眼座表面间隔布置。

如图2所示，义眼座表面的多孔结构呈梯度化布置，具体是：义眼座前表面从北纬度45°～北纬度90°区域范围内的各孔孔径呈逐渐增大布置，以提高前表面的光滑度，减少对前表面所覆盖的结膜的切割和摩擦作用，降低眼座暴露的风险。

如图1所示，义眼座1上设有用于固定四条眼外肌的特殊结构3，特殊结构3为两个相互贯通且靠近布置的椭圆孔，眼外肌贴在椭圆孔上，眼外肌上预置的缝线穿过两个椭圆孔后在相互贯通处相互打结固定，特殊结构布置在义眼座的北纬度30°分别和经度0°、90°、180°和270°的四个交点处，使得四条眼外肌分别固定于四个交点处，从而四个特殊结构将四条眼外肌分别固定在眼座表面的位置。

义眼座1的多孔结构2在义眼座内部通过内部孔道完全贯通，多孔结构根据组织生长和血管化的要求进行调节。孔道尺度分别为200um、300um、400um、500um、600um、700um、800um。孔道形态分别为圆形孔、方形孔、三角形孔和近球形孔，孔隙率为70％～85％。

本实用新型通过调控多孔眼座的整体形状，表面结构以及内部孔道结构，形成具有不同功能和用途的义眼座。

具体实施的义眼座1是由义眼座数字化模型利用3D打印技术直接打印出。

义眼座数字化模型是通过CT扫描获取患者患眼和健眼的眼眶骨性结构和眶内软组织的医学数字成像和通信(DICOM)数据，对眼眶骨性结构和眶内软组织结构的医学数字成像和通信(DICOM)数据进行处理构建获得个体化的数字化模型。

Claims

1.一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述的义眼座(1)表面具有多孔结构(2)，且表面的多孔结构(2)呈梯度化布置，多孔结构(2)中的各孔在义眼座表面间隔布置；

所述的义眼座表面的多孔结构呈梯度化布置，具体是：义眼座前表面从北纬度45°～北纬度90°区域范围内的各孔孔径呈逐渐增大布置；

所述的义眼座(1)上设有用于固定四条眼外肌的特殊结构(3)，特殊结构(3)为两个相互贯通且靠近布置的椭圆孔，眼外肌贴在椭圆孔上，眼外肌上预置的缝线穿过两个椭圆孔后在相互贯通处相互打结固定，特殊结构布置在义眼座的北纬度30°分别和经度0°、90°、180°和270°的四个交点处，使得四条眼外肌分别固定于四个交点处。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述的多孔结构的孔为圆形孔。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：

所述义眼座(1)的多孔结构(2)在义眼座内部通过内部孔道完全贯通。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：

所述的义眼座(1)通过3D打印技术制备获得，3D打印技术为注浆成型3D打印、热塑成型3D打印、积层3D打印和喷墨3D打印的一种或几种组合。