CN221205795U - 新型定制式3d打印解剖型全腕关节假体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，包括腕骨组件和桡骨组件；腕骨组件包括多孔钽腕骨托和钴铬钼合金腕关节凸；腕骨托上位于其中部设置有头状骨中心钉，其两侧分别设置有万向螺钉，在靠近头状骨中心钉的掌侧位置处设置有能够与头状骨的掌侧面配合的掌侧夹板；腕骨托上的头状骨中心钉、掌侧夹板和万向螺钉形成交叉锁定和多维固定，增强了腕骨组件的稳定性及旋转活动稳定性；腕关节凸的形态在椭球型关节面的基础上，模拟舟月骨的高度、形态以及活动轨迹进行改良，从而改良腕关节假体的旋转活动中心，加强其运动稳定性；腕关节臼具有个性化的掌倾角与尺偏角，以改善假体腕关节的运动，并采用组合式结构与桡骨柄固定在一起。

Description

新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体。

背景技术

全腕关节置换术治疗类风湿腕关节炎已发展多年，用腕关节置换术治疗重度类风湿关节炎不仅能缓解疼痛，还能保留一定的关节活动。目前临床上腕关节假体缺乏解剖型假体的设计，传统的腕关节假体结构可能导致假体不稳定、松动下沉、假体组件严重磨损甚至断裂、旋转中心不适应、软组织不平衡、腕管综合征等多种并发症的诱因。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，可改善腕关节假体在植入后的长期稳定性、使用效果不佳的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，包括组配式的腕骨组件；腕骨组件包括腕骨托和腕关节凸，腕骨托上位于其中部设置有头状骨中心钉，位于头状骨中心钉两侧分别设置有万向螺钉，腕骨托上在靠近头状骨中心钉的掌侧位置处设置有能够与头状骨的掌侧面配合的掌侧夹板。

进一步的，腕骨托两端分别朝上方倾斜设置，位于腕骨托上在靠近两端的位置分别设置有用于连接万向螺钉的螺钉孔，使安装在螺钉孔上的万向螺钉朝头状骨中心钉方向倾斜设置。

进一步的，腕骨托上端面与腕骨的截骨面相配合。

进一步的，还包括桡骨组件，桡骨组件包括桡骨柄和设置于桡骨柄远端的腕关节臼，腕关节臼上设置有凹槽，腕关节凸配合设置在凹槽内。

进一步的，腕关节凸设置在凹槽的远端，腕关节突表面为椭球面，腕关节突在椭球型关节面的基础上，模拟构建舟月骨的形态以及活动轨迹，模拟患者正常的舟月骨关节面，凹槽内表面为与腕关节凸配合的椭球面。

进一步的，腕关节臼具有个性定制化的掌倾角与尺偏角。

进一步的，腕关节臼与桡骨柄之间为可拆卸式连接。

进一步的，腕关节臼与桡骨柄之间通过一组或多组插接组件连接，插接组件包括设置于腕关节臼上的限位销/限位槽以及配合设置于桡骨柄上限位槽/限位销，限位销与限位槽之间插接配合。

进一步的，腕骨托为采用多孔钽金属的结构件，腕关节凸为采用钴铬钼合金的结构件，腕关节臼为采用高交联超高分子量聚乙烯的结构件，桡骨柄为采用多孔钽金属的结构件。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1）腕骨托充分压合贴附于截骨面，在腕骨托上分别设置头状骨中心钉、万向螺钉和掌侧夹板，在将头状骨中心钉植入到头状骨髓内时，使掌侧掌侧夹板配合设置于头状骨的掌侧面，此时头状骨中心钉、掌侧掌侧夹板和万向螺钉对腕骨托形成交叉锁定和多维固定，提高了腕骨托及腕骨组件植入的长期稳定性；同时万向螺钉及头状中心钉的固定不超过腕掌关节，保留腕掌关节的活动度。

2）通过3D打印定制具有个性化掌倾角与尺偏角的聚乙烯腕关节臼，和与之相配合的腕关节凸；在腕关节凸椭球型关节面的基础上，模拟患者正常的舟月骨关节面，通过3D个性化打印，制作出模拟舟月骨的高度、形态以及活动轨迹的腕关节凸；以此组成的假体腕关节达到改良腕关节假体旋转活动中心的可能，加强运动的稳定性。

3）桡骨组件上桡骨柄与腕关节臼的连接方式采用组合式结构，方便后期腕关节凸及腕关节臼的更换。

4）腕骨托和桡骨柄结构件为无骨水泥固定的3D打印多孔钽金属，具有更为良好力学性能、耐腐蚀性、生物相容性与骨生物活性，孔隙率可达 75％～80％，并且弹性模量与正常人体骨质相似，不易形成应力集中，因此有助于宿主骨界面结合，促进了假体部件的骨长入、骨整合，增加假体的整体稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型中腕骨组件结构示意图。

图2为本实用新型中腕关节假体正视图。

图3为本实用新型中腕关节假体右视图。

图4为本实用新型中腕关节假体爆炸图。

图5为本实用新型中腕关节假体另一视角爆炸图。

图6为本实用新型腕关节假体在植入状态的正面示意图。

图7为本实用新型腕关节假体在植入状态的侧面示意图。

其中：1-腕骨托，11-头状骨中心钉，12-掌侧夹板，13-万向螺钉，2-腕关节凸，3-腕关节臼，4-桡骨柄，5-限位销，6-限位槽。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

现有的腕关节假体在应用于临床后，经过长期的随访发现，假体松动、断裂以及腕关节不稳等并发症较之前有明显的降低。但有学者研究发现，患者在植入手术后，5年后的满意率为84%，10年后却下降到不能接受的35% (Froschauer, Zaussinger et al. 2019)。植入假体出现不稳定、松动与下沉、假体组件严重磨损甚至断裂、骨溶解、旋转中心不适应、软组织不平衡、金属病、腕管综合征等多种并发症的问题。

针对以上的问题，本实用新型中提出了一种新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，在一实施例中，如图1和2所示，该腕关节假体包括腕骨组件和桡骨组件。

腕骨组件包括腕骨托1和腕关节凸2，其中：

腕骨托1采用多孔钽金属通过3D打印制作，采用3D打印制作方式使腕骨托1上端面与腕骨的截骨面相配合，使腕骨托1与截骨面之间能够形成良好的配合，多孔钽能够促进骨长入，加强远端腕骨组件稳定性。

腕关节凸2采用钴铬钼合金通过3D打印制作，腕关节凸2一侧设置为椭球面，腕关节凸2的具体形态按照正常舟月骨的高度、形态以及活动轨迹进行模拟。

腕骨托1的一端与腕关节凸2连接，腕骨托1另一端中部设置有头状骨中心钉11，在头状骨中心钉11两侧分别设置有向头状骨中心钉11方向靠近的万向螺钉13。

头状骨中心钉11采用多孔钽通过3D打印制作，手术时在导针的引导下，植入头状骨髓内，不穿透头状骨，多孔钽可促进骨长入，加强远端腕骨组件稳定性。

两颗万向螺钉13由钛合金制作，两颗万向螺钉13分别固定于钩骨及大、小多角骨，交叉锁定，将腕骨托1固定在腕骨上，保证腕骨组件的初期稳定性，长度未不超过腕掌关节，保留腕掌关节的活动度。

在头状骨中心钉11掌侧设置有一块掌侧夹板12；掌侧夹板12与腕骨托1固定连接，头状骨中心钉11植入手掌的头状骨髓内，掌侧夹板12固定于头状骨的掌侧面，掌侧夹板12和头状骨中心钉11配合可使腕骨托1在手掌内达到多维固定，增强假体的旋转活动稳定性；掌侧夹板12同样采用多孔钽，与腕骨托1整体打印成型。

腕骨托1两端分别朝上方倾斜设置，位于腕骨托1上在靠近两端的位置分别设置有用于连接万向螺钉13的螺钉孔，使安装在螺钉孔上的万向螺钉13朝头状骨中心钉11方向倾斜设置。

桡骨组件包括桡骨柄4和设置于桡骨柄4一端的腕关节臼3，腕关节臼3上设置有凹槽，腕关节凸2配合设置在凹槽内。

腕关节臼3采用高交联超高分子量聚乙烯通过3D打印制作；通过有限元三维模拟测量，制作适合患者的掌倾角与尺偏角的腕关节臼3，从而能够改善假体腕关节的运动。

桡骨柄4采用多孔钽金属通过3D打印整体成型，按术前对桡骨远端进行模拟截骨后得出的数据规划制作；手术操作时将桡骨远端截骨后，将桡骨柄4固定于桡骨髓内，桡骨柄4的形态稍尺偏，应对手腕屈曲或尺偏活动时的尺侧应力增加，从而能够减少关节面的磨损；同时多孔钽金属能够促使骨长入，使桡骨柄在掌内更加稳固。

在进行全腕关节置换前，收集患者患侧及健侧的腕关节高分辨率计算机断层扫描(CT)数据，构建计算机三维有限元模型，对健侧腕关节模型的掌倾角、尺偏角、舟月骨高度及桡-舟月骨关节曲率、面积等解剖参数进行测量，获得正常腕关节镜像数据；若双腕都患病可通过计算机反向修复技术重建患者的正常腕关节形态。再对患侧三维有限元模型进行术前模拟截骨，确定近远端截骨面，按照新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体设计方案，进行患者个性化的调整，使用3D打印技术，按具体材质定制对应的解剖型全腕关节假体。

在进行全腕关节置换手术操作时，根据模拟术前截骨设计进行更加精准的截骨操作，去除病灶的部位，同时给关节假体预留出置换和活动的空间，然后进行关节假体的置换。

如图2至图7所示，在一实施例中，首先对桡骨远端进行术前截骨设计，三维模型确定截骨位置，测量出桡骨截骨面的数据尺寸，根据测得数据并结合正常腕关节掌倾角和尺偏角的参数，调整桡骨组件的参数，然后利用3D打印设备制作匹配的腕关节臼3和桡骨柄4；置换手术时，根据预先模拟截骨的位置进行实际截骨操作；截骨处理后，桡骨柄4植入桡骨内，与桡骨固定连接；腕关节臼3与桡骨柄4端部活动连接，方便后期对腕关节臼3的更换；腕关节臼3表面设置为曲面结构，腕关节臼3表面是按照人体腕骨关节臼的掌倾角和尺偏角而制作的椭球型曲面结构，以达到更良好的解剖设计，使假体关节更加稳定；腕关节臼3的椭球面与腕关节凸2的椭球面相配合。

腕关节臼3与桡骨柄4之间为可拆卸式连接。具体地，腕关节臼3与桡骨柄4之间通过一组或多组插接组件连接。如图4和5所示，腕关节臼3上设置有限位销5，桡骨柄4上设置有与腕关节臼3上的限位销5相配合的限位槽6，限位销5可插入限位槽6使腕关节臼3在桡骨柄4上固定；桡骨柄4和腕关节臼3之间采用插拔的方式连接，这种连接方式使得腕关节臼3在手术操作过程中便于安装，同时也便于后期对腕关节臼3的更换。

优选的，腕关节臼3上可同时设置有限位销5和限位槽6，桡骨柄4上与其对应的设置有限位槽6和限位销5，二者之间形成交叉锁定，使腕关节臼3在桡骨柄4上更加稳固。

为了使桡骨组件安装的更加稳固，优选的将桡骨柄4设置为椭圆扁平状结构，扁平的桡骨柄4能够与桡骨内部相配合，桡骨柄4固定于桡骨髓内，在正位上时桡骨柄4的形态稍尺偏，应对手腕屈曲或尺偏活动时的尺侧应力增加，减少关节面的磨损；并且多孔钽金属可促进骨长入，可增加桡骨柄4的稳定性，使桡骨柄4在桡骨内部不会发生晃动，能够减少关节置换后产生并发症的风险。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，本实用新型的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“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实用新型中的具体含义。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，包括组配式的腕骨组件；所述腕骨组件包括腕骨托和腕关节凸，所述腕骨托上位于其中部设置有头状骨中心钉，位于头状骨中心钉两侧分别设置有万向螺钉，所述腕骨托上在靠近头状骨中心钉的掌侧位置处设置有能够与头状骨的掌侧面配合的掌侧夹板。

2.如权利要求1所述的新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，所述腕骨托两端分别朝上方倾斜设置，位于腕骨托上在靠近两端的位置分别设置有用于连接万向螺钉的螺钉孔，使安装在螺钉孔上的万向螺钉朝头状骨中心钉方向倾斜设置。

3.如权利要求1所述的新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，所述腕骨托上端面与腕骨的截骨面相配合。

4.如权利要求1所述的新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，还包括桡骨组件，所述桡骨组件包括桡骨柄和设置于桡骨柄远端的腕关节臼，所述腕关节臼上设置有凹槽，所述腕关节凸配合设置在凹槽内。

5.如权利要求4所述的新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，所述腕关节凸设置在凹槽的远端，所述腕关节突表面为椭球面，所述腕关节突在椭球型关节面的基础上，模拟构建舟月骨的形态以及活动轨迹，模拟患者正常的舟月骨关节面，所述凹槽内表面为与腕关节凸配合的椭球面。

6.如权利要求4所述的新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，所述腕关节臼具有个性定制化的掌倾角与尺偏角。

7.如权利要求4所述的新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，所述腕关节臼与桡骨柄之间为可拆卸式连接。

8.如权利要求7所述的新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，所述腕关节臼与桡骨柄之间通过一组或多组插接组件连接，所述插接组件包括设置于腕关节臼上的限位销/限位槽以及配合设置于桡骨柄上限位槽/限位销，所述限位销与限位槽之间插接配合。

9.如权利要求4所述的新型定制式3D打印解剖型全腕关节假体，其特征在于，所述腕骨托为采用多孔钽金属的结构件，所述腕关节凸为采用钴铬钼合金的结构件，所述腕关节臼为采用高交联超高分子量聚乙烯的结构件，所述桡骨柄为采用多孔钽金属的结构件。