WO2016206500A1 - 应用三维打印技术订制的股骨头坏死修补模块及其制作方法 - Google Patents

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白金广
孙海滨
刘素萍
吕尚军
朱书朝
史春宝
解凤宝
张朋
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    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/32—Joints for the hip
    • A61F2/36—Femoral heads ; Femoral endoprostheses

Definitions

  • Femoral head necrosis repair module customized by three-dimensional printing technology and manufacturing method thereof
  • the present invention relates to a femoral head prosthesis, and more particularly to a repair module for repairing a necrotic, collapsed portion of a femoral head.
  • the femoral head prosthesis is a surgical implant of the femoral head portion of the human hip joint that is repaired against a necrotic, collapsed femoral head for use as an excessive joint.
  • the existing femoral head prosthesis is progressive, but in practice it has been found to have several disadvantages in its structure, resulting in limitations of the femoral head prosthesis.
  • a method for manufacturing a femoral head necrosis repair module by using a three-dimensional printing technology comprising the following steps:
  • the patient's femoral head was reconstructed by computed tomography, and a femoral head prosthesis model was made on the stereogram of the computer to simulate the femoral head of the patient on the femoral head prosthesis model;
  • a repairing module for filling the femoral head of the patient with necrotic collapse is prepared;
  • the material of the repairing module may be a titanium alloy material or a polyethylene material.
  • Femoral head necrosis repair module A repairing module for filling the femoral head of the patient with necrotic collapse is simulated on the femoral head prosthesis, the repairing module is wedge-shaped, the side of the femoral head prosthesis is the trabecular bone, the trabecular bone is in contact with the femoral head, and the femoral head is The bone can grow into the repair module; the outer surface of the femoral head prosthesis is a polished surface to prevent particles from being generated by friction and wear.
  • the protrusion is cylindrical, and the plurality of protrusions are arranged in parallel on the repairing module, and the lengths of the two adjacent protrusions are different.
  • the trabecular bone has micropores thereon.
  • the surface is polished to form a polished surface to reduce the generation of abrasion and wear particles
  • the joint contact surface is a trabecular bone structure, which increases the roughness and facilitates bone growth
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a repair module of the present invention
  • Figure 2 is a left side view of the patching module in Figure 1.
  • the method includes the following steps: performing a computed tomography reconstruction of the femoral head of the patient (ie, CT) Scanning and rebuilding), making a disc, the technician creates a 1:1 on the computer's stereo graphics An equal proportion of the femoral head prosthesis model with a necrotic portion to simulate the femoral head of the patient on the femoral head prosthesis model; the necrotic collapse portion of the femoral head prosthesis model on the computer stereogram is cut off; According to the three-dimensional image of the bone part of the femoral head and the bone boundary obtained after removing the necrotic collapse part, a repairing module for filling the femoral head of the patient with necrotic collapse is prepared; after the software conversion, the 3D printer
  • the material of the repairing module 1 of the present invention can be made of a titanium alloy material, and a repairing module for filling a patient's femoral head with a titanium alloy material is prepared.
  • the fixing module 1 is provided with fixing holes 5 on both sides thereof, and the fixing member passes through the fixing hole 5 through the repairing module 1 to insert the repairing module 1 into the patient's femoral head. Polishing the surface of the repair module 1 in the repair module A plurality of micropores are provided on both sides of the 1st, and the patient's femur skull can be grown into the repair module 1 to repair the module 1 Securely attached to the femoral head.
  • the fixing member is obliquely passed out from the inside to the outside and upwards to fix the repairing module, and the fixing member can adopt a screw, but is not limited to using a screw.
  • the material of the repairing module 1 of the present invention can be made of polyethylene material, and the repairing module for filling the patient's femoral head with polyethylene material is adopted. , repair module 1 through the bone cement injection to fix the repair module on the patient's femoral head.
  • the repairing module 1 of the present invention has a wedge shape, and the two sides of the repairing module 1 in contact with the patient's joint are trabecular bones 4
  • the trabecular bone 4 has micropores, which increases the roughness of the femoral repair module 1. After contact with the femoral head, the femoral skull can grow into the repairing mold block 1 to repair the bone of the module for permanent fixation.
  • Repair module The outer surface of 14 is a polished surface 3 to prevent the generation of particles by friction and wear.
  • the outer top surface of the repairing module 1 is provided with a plurality of protrusions 2, and the protrusions 2 can be inserted into the femoral head to fix the repairing module 1.
  • the side of the repairing module 1 is provided with a fixing hole 5, which is a through hole in the trabecular bone, and the fixing member can pass through the fixing hole 5
  • the repair module 1 is fixed on the femoral head to stably insert the protrusion into the femoral head for good stability.
  • the fixing member can be a screw, and the screw passes through the fixing hole to fix the repairing module in the femoral head.
  • the protrusion 2 has a cylindrical shape, and the plurality of protrusions 2 are arranged in parallel on the repairing module 1, and the adjacent two protrusions 2 The length is not the same.
  • the shape of the repair module 1 can be utilized CT The scanned data is customized, and a repaired module prosthesis conforming to the femoral head of the patient's necrotic collapse is performed before the operation, and the femoral head of the necrotic collapse part of the femoral head is removed, and the good femoral head without lesions is retained, and the module prosthesis is repaired. Installed into the patient's good femoral head.
  • the invention adopts the three-dimensional printing technology to customize the preparation method of the femoral head necrosis repair module, has good wear resistance and biocompatibility; has good stability by embedded barb and screw fixation; the surface is formed by grinding Polished surface to reduce the occurrence of wear and wear particles; joint contact surface is trabecular bone structure, which increases roughness and facilitates bone growth; CT The scanning data is customized according to the shape of the repairing module of the femoral head of the necrotic collapse part, and the repairing module prosthesis which is highly conforming to the femoral head of the patient is made; the existing femoral head necrosis needs to be replaced with the current state of the hip joint, and the femur is not needed. Stalk and full acetabulum.

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Abstract

一种应用三维打印技术订制的股骨头坏死修补模块（1）及其制作方法，该方法包括如下步骤：对病患股骨头进行计算机断层扫描重建，在计算机的立体图形上制作出股骨头假体模型，以在股骨头假体模型上模拟出病患股骨头的情况；切除股骨头假体模型中的坏死塌陷部分；根据切除坏死塌陷部分后获取的病患股骨头的骨骼部分三维图像以及骨质边界，制作出用于填补病患坏死塌陷部分股骨头的修补模块（1）；使用三维打印机打印出修补模块（1）；该修补模块（1）具有良好的耐磨性、生物相容性和稳定性。

Description

应用三维打印技术订制的股骨头坏死修补模块及其制作方法 应用三维打印技术订制的股骨头坏死修补模块及其制作方法 技术领域
本发明涉及一种股骨头假体，尤其涉及一种用于修补坏死、塌陷部分股骨头的修补模块。
背景技术
股骨头假体为人体髋关节股骨头部分的外科植入物，针对坏死的、塌陷的股骨头进行修补，作为过度关节使用。
现有的股骨头假体具有进步性，但是在实际使用时却发现其结构中还存在若干缺点，导致该股骨头假体具有局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固定牢固、可修补股骨头坏死塌陷部分的修补模块。
为实现上述目的，本发明的一种 应用三维打印技术订制股骨头坏死修补模块的制作方法 的具体技术方案为：
一种应用三维打印技术订制股骨头坏死修补模块的制作方法，该方法包括如下步骤：
对病患股骨头进行计算机断层扫描重建，在计算机的立体图形上制作出股骨头假体模型，以在股骨头假体模型上模拟出病患股骨头的情况；
切除股骨头假体模型中的坏死塌陷部分；
根据切除坏死塌陷部分后获取的病患股骨头的骨骼部分三维图像以及骨质边界，制作出用于填补病患坏死塌陷部分股骨头的修补模块；
使用三维打印机打印出修补模块；
其中，修补模块的材料可采用钛合金材料或聚乙烯材料。
一种 股骨头坏死修补模块 ，在股骨头假体上模拟出用于填补病患坏死塌陷部分股骨头的修补模块，修补模块呈楔形，股骨头假体的侧面为骨小梁，骨小梁与股骨头相接触，股骨头骨质可长入修补模块中；股骨头假体的外表面为抛光面，以防摩擦和磨损导致产生颗粒。
  1. 进一步，修补模块的外顶面设置有多个凸起，凸起可插入股骨头上以固定修补模块。
  1. 进一步，修补模块的侧面上设置有固定孔，固定孔为骨小梁上的通孔，固定件通过穿过固定孔将修补模块固定在股骨头上。
进一步，所述凸起呈圆柱形，多个凸起平行排列设置在修补模块上，相邻的两个凸起的长度不相同。
进一步，所述骨小梁上具有微孔。
本发明的一种应用三维打印技术订制股骨头坏死修补模块的制作方法的优点在于：
1 ）具有良好的耐磨性和生物相容性；
2 ）通过嵌入式的倒刺和螺钉固定，具有良好的稳定性；
3 ）表面通过打磨形成抛光面，减少摩损和磨损颗粒的产生；
4 ）关节接触面为骨小梁结构，增加了粗糙度，便于骨生长；
5 ）可利用 CT 扫描资料根据坏死塌陷部分股骨头对修补模块的形状进行订制，做出高度符合病患的修补模块假体；
6 ）克服了现有股骨头坏死需要置换一套髋关节的现状，不需要股骨柄和全髋臼。
附图说明
图 1 为本发明的修补模块的结构示意图；
图 2 为图 1 中的修补模块 的左视图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种 应用三维打印技术订制股骨头坏死修补模块的制作方法 做进一步详细的描述。
如图 1 和图 2 所示，其示为本发明的一种 应用三维打印技术订制股骨头坏死修补模块的制作方法 ，可针对股骨头坏死中坏死范围小于 50% 的病患，该方法包括如下步骤：对病患的股骨头进行计算机断层扫描重建（即为 CT 扫描重建），制作成光盘，技术员在计算机的立体图形上制作出 1:1 等比例的具有坏死部分的股骨头假体模型，以在股骨头假体模型上模拟出病患股骨头的情况；将计算机立体图形上的股骨头假体模型中坏死塌陷部分进行契形切除；根据切除坏死塌陷部分后获取的病患股骨头的骨骼部分三维图像以及骨质边界，制作出用于填补病患坏死塌陷部分股骨头的修补模块；经过软件转换后通过三维打印机（即 3D 打印机）打印出修补模块 1 ；将修补模块 1 固定在病患股骨头上。其中，本发明运用三维打印（即 3D 打印）技术根据 1:1 的比例制作出等比例的病患坏死塌陷部分股骨头的修补模块假体。
本发明中的修补模块 1 的材料可采用钛合金材料，针对采用钛合金材料制作填充病患股骨头的修补模块 1 ，修补模块 1 的两侧设有固定孔 5 ，固定件通过固定孔 5 穿出修补模块 1 以将修补模块 1 插入病患的股骨头上。将修补模块 1 的表面抛光，在修补模块 1 的两侧面设置多个微孔，病患股骨头骨质可长入修补模块 1 中以将修补模块 1 与股骨头牢固固定在一起。其中，将固定件从内向外、朝上方斜穿出修补模块以固定修补模块，固定件可采用螺钉，但并不仅限于使用螺钉。
本发明中的修补模块 1 的材料可采用聚乙烯材料，针对采用聚乙烯材料制作填充病患股骨头的修补模块 1 ，修补模块 1 通过骨水泥注入以将修补模块固定病患的股骨头上。
见附图 1 及 2 ，本发明的修补模块 1 呈楔形，修补模块 1 上与病患关节相接触的两侧面为骨小梁 4 ，骨小梁 4 上具有微孔，增加了股修补模块 1 的粗糙度，与股骨头相接触后股骨头骨质可长入修补模 1 块中，以便修补模块的骨长入从而实现永久固定；修补模块 14 的外表面为抛光面 3 ，以防摩擦和磨损导致产生颗粒。
进一步，修补模块 1 的外顶面设置有多个凸起 2 ，凸起 2 可插入股骨头上以固定修补模块 1 。
进一步，修补模块 1 的侧面上设置有固定孔 5 ，固定孔 5 为骨小梁上的通孔，固定件可穿过固定孔 5 将修补模块 1 固定在股骨头上，以将凸起稳定插入在股骨头中，具有良好的稳定性。其中，固定件可为螺钉，螺钉穿过固定孔将修补模块固定在股骨头中。
此外，凸起 2 呈圆柱形，多个凸起 2 平行排列设置在修补模块 1 上，相邻的两个凸起 2 的长度不相同。
进一步，修补模块 1 的形状可利用 CT 扫描资料进行定制，在手术前做出符合病患坏死塌陷部分股骨头的修补模块假体，将股骨头中坏死塌陷部分股骨头切除，保留未发生病变的良好股骨头，再将修补模块假体安装入病患良好股骨头中。
本发明的应用三维打印技术订制股骨头坏死修补模块的制作方法，具有良好的耐磨性和生物相容性；通过嵌入式的倒刺和螺钉固定，具有良好的稳定性；表面通过打磨形成抛光面，减少摩损和磨损颗粒的产生；关节接触面为骨小梁结构，增加了粗糙度，便于骨生长；可利用 CT 扫描资料根据坏死塌陷部分股骨头对修补模块的形状进行订制，做出高度符合病患股骨头的修补模块假体；克服了现有股骨头坏死需要置换一套髋关节的现状，不需要股骨柄和全髋臼。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

  1. 一种应用三维打印技术订制股骨头坏死修补模块的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
    对病患股骨头进行计算机断层扫描重建，在计算机的立体图形上制作出股骨头假体模型，以在股骨头假体模型上模拟出病患股骨头的情况；
    切除股骨头假体模型中的坏死塌陷部分；
    根据切除坏死塌陷部分后获取的病患股骨头的骨骼部分三维图像以及骨质边界，制作出用于填补病患坏死塌陷部分股骨头的修补模块（1）；
    使用三维打印机打印出修补模块（1）；
    其中，修补模块（1）的材料可采用钛合金材料或聚乙烯材料 。
  2. 根据权利要求1所述的修补模块的制作方法，其特征在于，采用钛合金材料制作填充股骨头的修补模块（1），修补模块（1）的两侧设有固定孔（5），固定件通过固定孔（5）穿出修补模块（1）以将修补模块插入病患的股骨头上。
  3. 根据权利要求2所述的修补模块的制作方法，其特征在于，还包括：将修补模块（1）的表面抛光，在修补模块（1）的两侧面设置多个微孔，病患股骨头骨质可长入修补模块中以将修补模块与股骨头固定在一起。
  4. 根据权利要求3所述的修补模块的制作方法，其特征在于，将固定件从内向外、朝上方斜穿出修补模块以固定修补模块（1），固定件采用螺钉。
  5. 根据权利要求1所述的修补模块的制作方法，其特征在于，采用聚乙烯材料制作填充股骨头的修补模块，修补模块通过骨水泥注入以将修补模块固定病患的股骨头上。
  6. 一种应用三维打印技术订制的股骨头坏死修补模块，其特征在于，所述修补模块（1）呈楔形，修补模块（1）上与病患关节相接触面为骨小梁（4），骨小梁（4）与股骨头相接触，股骨头骨质可长入修补模块中；修补模块（1）的外表面为抛光面（3），以防摩擦和磨损导致产生颗粒。
  7. 根据权利要求6所述的修补模块，其特征在于，修补模块（1）的外顶面设置有多个凸起（2），凸起（2）可插入股骨头上以固定修补模块（1）。
  8. 根据权利要求6所述的修补模块，其特征在于，修补模块（1）的侧面上设置有固定孔（5），固定孔（5）为骨小梁（4）上的通孔，固定件通过穿过固定孔（5）将修补模块（1）固定在股骨头上。
  9. 根据权利要求7所述的修补模块，其特征在于，所述凸起(2)呈圆柱形，多个凸起(2)平行排列设置在修补模块(1)上，相邻的两个凸起(2)的长度不相同。
  10. 根据权利要求6~9中任意一项所述的修补模块，其特征在于：所述骨小梁（4）上具有微孔。
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