[發明專利]精準定制膝關節假體的方法

在審

• 申請號: 201711043450.9
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107822745A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 李威
• 申請（專利權）人: 李威
• 主分類號: A61F2/38
• 分類號: A61F2/38
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙)33261
• 代理人: 朱孔妙

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，具體為一種精準定制膝關節假體的方法。

背景技術

人工全膝關節置換術是一種人工關節置換外科手術，是指切除人機體已無法自行修復的關節面，用人工關節部件替代損壞的關節，矯正肢體力線，消除膝關節疼痛，維持關節穩定性，恢復膝關節功能的一種治療方法。

人工膝關節置換術有二十多年歷史，近幾年膝關節置換術的發展很快，解決了一些以往很棘手的技術難題。膝關節骨性關節炎和類風濕性關節炎是膝關節最常見的關節炎，在關節炎晚期，出現嚴重關節畸形和活動障礙，此時就需要進行全膝關節表面置換術治療。全膝關節表面置換術不僅能明顯減輕癥狀，還能矯正畸形和改善關節功能，在歐美發達國家，人工關節置換手術已是最常見的手術之一。我國近年來膝關節置換術的發展也非常迅速。

膝關節置換術通常有四個部件：股骨組件，脛骨平臺，脛骨墊片和髕骨部件。脛骨組件在脛骨適當切除后置于患者的脛骨遠端。脛骨平臺通常是金屬的，脛骨墊片通常是聚乙烯或高交聯聚乙烯等耐磨材料。

雖然TKA對于諸如骨關節炎和風濕性關節炎的嚴重膝關節疾病是十分成功的外科治療選擇，然而許多研究已經說明目前的TKA植入物沒有將膝關節運動恢復到正常/健康狀態，假體的幾何形狀和材料的選取是影響對側軟骨磨損程度的兩大因素，而前者更為重要，進而限制了手術后的患者功能。因此，依舊有改進治療影響膝關節的疾病和損傷的膝關節假體以及方法的需求。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種定制化膝關節假體的脛骨組件及制造方法。

為實現上述目的，本發明提供一種定制膝關節假體的方法，包括數據錄入，軟件處理，膝關節假體組件的三維模型建立，個性化特征參數測量，參數化建模，模擬置換與驗證，所述膝關節假體包括股骨組件和/或脛骨組件。

進一步地，所述方法包括：

步驟1、CT/MRI數據導入患者膝關節股骨的DICOM格式的CT/MRI 斷層掃描圖像；

步驟2、獲得基于患者膝關節股骨的CT/MRI斷層掃描圖像，所述圖像為DICOM格式，運用醫學影像軟件Mimics，依據軟組織與骨骼在圖像中表現不同的灰度的特點進行圖像分割、修補處理后，進行三維重構以獲得股骨和/或脛骨的三維數字化模型；

步驟3、分別建立股骨組件和/或脛骨組件的機械軸，然后在機械軸的垂直面上找到股骨組件和/或脛骨組件的外科上髁線，以股骨機械軸和/或脛骨機械軸為Z軸、外科上髁線為X軸，根據右手笛卡爾坐標系定則建立三維坐標系，利用距離測量工具確定股骨內、外側髁突關節面，利用距離測量工具確定脛骨內、外側隔室關節面，并在對應關節面上擬合股骨和/或脛骨遠端各形態參數值；

步驟4、在步驟3所述股骨和/或脛骨遠端各形態參數值的基礎上，進行草圖繪制、拉伸、裁剪、倒角等操作，之后添加固定結構，所述固定結構包括但不限于固定圓柱體和/或后端連接柱體，最終得到精準化的符合解剖結構的參數化膝關節股骨假體和/或脛骨假體；

步驟5、依照手術方案確定的截骨面，在三維軟件中進行模擬股骨和/ 或脛骨遠端截骨，通過布爾運算等操作得到股骨和/或脛骨遠端截骨模型，在軟件系統模塊中用系統工具將截骨后的股骨遠端模型和/或脛骨遠端模型與股骨假體和/或脛骨假體的三維坐標系匹配一致，完成關節置換裝配操作，對置換后的模型進行匹配性驗證。

更進一步地，所述股骨組件包括內側髁突和外側髁突，所述內側髁突和所述外側髁突不對稱，內側髁突的支承表面具有三個不同的圓弧，每個圓弧具有不同的半徑，外側髁突的支承表面具有三個不同的圓弧，每個圓弧具有不同的半徑，在內側髁突與外側髁突之間布置有滑車溝。

再進一步地，所述脛骨組件包脛骨墊片內側隔室直線，脛骨內側隔室圓弧，脛骨外側隔室直線，脛骨外側隔室圓弧，隔室圓弧和脛骨平臺圓弧

優選地，所述膝關節假體的制造材料選用生物醫學鈷鉻合金粉末或鈦合金粉末等醫療級、生理可接受材料。

進一步優選地，所述膝關節假體的制造材料為聚乙烯。

本發明通過以下方法實現：

首先通過CT提取患者健側膝關節股骨髁數據通過三維重建和逆向成型軟件進行醫學影像三維圖像重建，通過定義上下、左右、前后方向得到可視化的軸狀、冠狀和矢狀面視圖，反模得到患側股骨髁的三維解剖模型，采用交互式可視化醫學影像處理模塊，確定股骨髁關節面，測量并記錄股骨遠端各形態參數值。