[發明專利]一種髕骨假體的設計方法

有效

• 申請號: 201910114869.1
• 申請日: 2019-02-14
• 公開（公告）號: CN109833121B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 范樹遷;黎靜;謝海瓊;王晗;唐熙來
• 申請（專利權）人: 重慶熙科醫療科技有限公司
• 主分類號: G06F30/00
• 分類號: G06F30/00;A61F2/38;A61F2/30
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 王玉芝

本發明公開了一種假體的設計方法，以滿足髕骨的運動功能與生物學功能，達到實現半髕骨假體置換的目的。該假體的設計方法利用CT或MRI獲得患者膝關節的高精度三維原始數據，利用逆向工程方法建立髕骨的三維模型；通過髕骨的特征點建立髕骨三維模型的切割平面，利用該切割面切割髕骨三維模型獲得假體設計的三維模型A1以及髕骨保留帶A2；以A1為基礎，在切割平面上設計凸起A3，同時以A2為基礎在切割平面相同的位置上設計與A3匹配的凹槽A4，獲得半髕骨假體的固定結構；半髕骨假體材料采用聚醚醚酮；采用增材制造、傳統制造或二者結合的方法制造個性化髕骨假體的模具，通過注塑成型方法獲得高強度假體結構以及與高表面光潔度的髕骨假體關節面。

技術領域

本發明涉及一種假體的制造，特別涉及到一種髕骨假體的設計方法。

背景技術

眾所周知的：膝關節由股骨下端、脛骨上端和髕骨構成，是人體最大、最復雜的關節，膝關節骨性關節炎是最常見的骨骼肌肉疾病，也是中老年人致殘的主要原因，85％全膝關節置換是由于膝關節骨性關節炎，膝關節置換包括：脛骨-股骨關節置換和髕骨-股骨關節置換。其中，脛骨-股骨關節置換已有較為成熟的技術，療效相對較好。

髕骨是全身最大的籽骨，呈扁粟狀，上寬為底，尖向下，前面粗糙，后面光滑；解剖變異特別大，不同的人形態各異；髕骨對膝關節起保護作用，可上、下、左、右移動，也是膝關節屈伸活動力學支點，承擔應力大，通常為體重3-5倍，特殊情況可達體重7倍。

目前尚無有效的髕骨-股骨關節置換假體，設計適應不同解剖特點和力學要求的髕骨假體，采用創新的假體技術只置換髕骨而保留患者膝關節完整的關節面與關節周圍的軟組織(韌帶、軟骨、脂肪墊、肌肉/肌腱)，不僅能完全恢復患者的運動功能，而且能實現生物功能完全重建。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種髕骨假體的設計方法，以滿足髕骨的運動功能與生物學功能，達到實現半髕骨假體置換的目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種髕骨假體的設計方法，包括以下步驟：

1)利用CT或MRI獲得患者膝關節的高精度三維原始數據，利用逆向工程方法建立髕骨的三維模型；

2)通過髕骨的特征點，即上極點、下極點、外側支持帶連接點、內側支撐帶連接點，建立髕骨三維模型的切割平面；

3)利用該切割面切割髕骨三維模型獲得假體三維模型以及髕骨保留帶；

4)以三維模型為基礎，在切割平面上設置凸起，同時以髕骨保留帶為基礎在切割平面相同的位置上設置與凸起匹配的凹槽，獲得半髕骨假體的固定結構；

5)根據步驟4)獲得的半髕骨假體結構，選取聚醚醚酮為假體制造材料，采用3D打印技術、傳統制造或二者結合的方法制造髕骨假體的注塑成型模具；

6)利用步驟5)中獲得的模具，通過注塑成型方法獲得高強度假體結構以及與高表面光潔度的髕骨假體關節面。

進一步的，步驟2)中所述的上極點為股直肌腱適當剝離并與髕骨連接、與關節面不重合的最高點；下極點為髕韌帶適當剝離并與髕骨連接、與關節面不重合的最低點；外側支持帶連接點是外側支持帶適當剝離并與髕骨連接、與關節面不重合的最外點；內側支持帶連接點是內側支持帶適當剝離并與髕骨連接、與關節面不重合的最內點。

進一步的，步驟2)中所述的切割平面，通過以下方法確定：上極點、下極點構成的直線L1、以及外側支持帶連接點、內側支撐帶連接點構成的直線L2，平行于L2且與L1相交的直線L3，由L1與L3構成的切割平面。

進一步的，步驟1)中采用高精度CT或MRI采集患者完好、對稱的膝關節數據，采用醫療圖像處理商業軟件抽取髕骨的三維點云或網格，剔除點云或網格的噪聲、對三維數據進行鏡面對稱與三維匹配，獲得與髕骨假體設計的原始三維數據；采用商業軟件進行逆向工程建模，獲得整體連續的髕骨三維數字化模型。