[發明專利]一種3D打印個體化定制全腕關節及其制作方法

在審

• 申請號: 201610014924.6
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105434085A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 王金成;韓青;秦彥國;于濤;鄒運;王曉楠
• 申請（專利權）人: 王金成;韓青
• 主分類號: A61F2/42
• 分類號: A61F2/42;B33Y10/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 鄭海

1.一種3D打印個體化定制全腕關節，其特征在于：包括橈骨側關節柄(1)、掌側固定托盤(2)、掌側關節面(3)和橈骨遠端關節面(4)；所述掌側固定托盤(2)下方設置立柱(5)和螺釘，螺釘方向指向立柱，橈骨側關節柄與橈骨遠端關節面連接，掌側關節面(3)位于橈骨遠端關節面(4)下方，掌側關節面覆蓋在掌側固定托盤(2)表面，掌側關節面與橈骨遠端關節面之間為活動連接。

2.根據權利要求1所述的3D打印個體化定制全腕關節，其特征在于：所述掌側關節面(3)的上表面為凸起的半橢球形滑道接觸面，下表面為用于和掌側固定托盤進行組裝的超高交聯聚乙烯襯墊，所述下表面設置用于和掌側固定托盤進行固定的固定孔。

3.根據權利要求1所述的3D打印個體化定制全腕關節，其特征在于：所述立柱(5)的直徑為8mm，長度為25mm，錐度為1：3。

4.根據權利要求1-3之一所述的3D打印個體化定制全腕關節，其特征在于：所述掌側固定托盤(2)表面的形狀為橢圓形，所述橈骨遠端關節面的材料為鈷鉻鉬合金。

5.一種3D打印個體化定制全腕關節的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1:根據髓腔直徑大小和形態設計并打印橈骨側關節柄，具體步驟為在醫學三維重建軟件Mimics中利用患者CT掃描的DICOM格式數據對健側橈骨進行重建，將患側與健側相對比后，確定健側所需選取的位置和范圍，導出stp文件后，將stp文件導入工業軟件中，鏡像后與患側對比，將患側缺失的部分進行相差，近端裁剪，遠端按照健側腕關節寬度進行簡化設計，所述橈骨側關節柄的末端形成一個用于固定連接橈骨遠端關節面的仿生底座，底座中心位置留置安裝橈骨遠端關節面的凹槽，采用金屬3D打印技術對醫用Ti6Al4V合金進行打印，形成橈骨側關節柄毛坯，打印完成后超聲去除毛坯中的多余粉末；

S2:設計橈骨遠端關節面，橈骨遠端關節面采用凹陷的半橢球形滑道接觸面，滑道主要運動方向為仿生模式的左右滑動和上下滑動，所述橈骨遠端關節面與橈骨側關節柄相連接的部位采用凸起的柱狀設計，使之與橈骨側關節柄凹槽匹配，對設計完畢的橈骨遠端關節面采用金屬3D打印技術對鈷鉻鉬合金進行打印，形成橈骨遠端關節面毛坯，超聲去除打印完成后的橈骨遠端關節面毛坯中的多余粉末；

S3:將橈骨遠端關節面和橈骨側關節柄的接觸部位拋光后，將二者組合；

S4:設計制作掌側關節面，具體步驟為：將掌側關節面的上表面設計為與橈骨遠端關節面對應的凸出半橢球形滑道接觸面，滑道主要運動方向為仿生模式的左右滑動和上下滑動，掌側關節面與掌側固定托盤接觸的下表面設置用于和掌側固定托盤進行組裝的超高交聯聚乙烯襯墊，下表面還設置有用于和掌側固定托盤進行固定的固定孔，打印設計完畢的掌側關節面；

S5:設計制作掌側固定托盤，具體步驟為將患側掌骨導入到工業軟件中，在工業軟件中以殘存掌骨為基準，建立坐標軸，根據患者掌骨的大小，繪制掌側固定托盤，根據剩余掌骨的位置，調整掌側固定托盤上立柱和螺釘的位置，設計完成后采用金屬3D打印技術對醫用Ti6Al4V合金粉末進行打印，形成掌側固定托盤毛坯件，超聲去除毛坯中的多余粉末，對掌側固定托盤毛坯件進行打磨；

S6:將掌側關節面安裝到掌側固定托盤上，將組合后的橈骨遠端關節面和橈骨側關節柄與組合后的掌側關節面和掌側固定托盤進行連接，其中橈骨側關節柄和橈骨遠端關節面在假體生產時已經安裝完畢，掌側關節面和掌側固定托盤是在術中進行組裝。

6.如權利要求5所述的3D打印個體化定制全腕關節的制作方法，其特征在于：步驟S1中獲取DICOM格式數據的方法為：采集患者雙側腕關節的CT斷層并在缺損部位近端和遠端完整掃描圖像，獲取Dicom格式圖像。

7.如權利要求5所述的3D打印個體化定制全腕關節的制作方法，其特征在于：步驟S1中確定健側所需選取的位置和范圍的方法為：將健側和患側近端對齊，平行放在一起，在患側骨缺損的位置劃線截取，所畫截取線同時經過健側，從而截取患側在健側對應的部位。

8.如權利要求5所述的3D打印個體化定制全腕關節的制作方法，其特征在于：步驟S1中所述的工業軟件是指UG、SolidWorks或ProE。