[發明專利]一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊及制作方法

在審

• 申請號: 202110783615.6
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113332005A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王金成;孫洋;白皓天
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61F2/34
• 分類號: A61F2/34;A61F2/30;A61F2/28;A61B34/10
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 梁紫鉞

1.一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：卯榫補塊為3D打印的實體結構，外表面包括上表面、下表面、外側面和內側面，其中內側面的上邊緣和下邊緣分別與上表面和下表面的一側邊相接，外側面的上邊緣和下邊緣分別與上表面和下表面的另一側邊相接；所述的下表面為弧面，與髖臼臼杯假體的弧度相同；卯榫補塊的外側面和上表面與內側面的交界處之間設有一個或數個貫穿的第一螺紋孔，外側面和上表面之間設有一個或數個貫穿的第二螺紋孔，外側面和內側面之間設有一個或數個貫穿的第三螺紋孔，上表面和下表面之間設有一個或數個貫穿的第四螺紋孔；卯榫補塊上設有貫穿的類骨小梁仿生微孔。

2.根據權利要求1所述的一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：卯榫補塊的上表面與內側面之間夾角為75°～120°。

3.根據權利要求1所述的一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：卯榫補塊上設有三個第一螺紋孔，設有兩個第二螺紋孔，設有四個第三螺紋孔，設有兩個第四螺紋孔；在補塊的外側面上，三個第一螺紋孔等間距設在中部，兩個第二螺紋孔設在上部，第二螺紋孔與第一螺紋孔交錯設置；四個第三螺紋孔等間距設在下部，第三螺紋孔與第一螺紋孔交錯設置；在補塊的上表面上，第四螺紋孔與第一螺紋孔和第二螺紋孔交錯設置。

4.根據權利要求1所述的一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：所述的第一螺紋孔、第二螺紋孔、第三螺紋孔和第四螺紋孔的直徑為3.5mm～4.5mm。

5.根據權利要求1所述的一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：卯榫補塊的外側面和內側面之間設有一個或數個貫穿的固定針孔。

6.根據權利要求5所述的一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：所述的固定針孔位于外側面和內側面的下部，固定針孔的直徑為2.0mm～4.0mm。

7.根據權利要求1所述的一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：所述的內側面形狀為月牙形。

8.根據權利要求1所述的一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：所述的仿生微孔的形狀為圓形、四邊形或三角形中的一種或多種；孔徑為200μm～600μm、孔隙率為65％～85％。

9.根據權利要求1所述的一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，其特征在于：卯榫補塊上表面、下表面、外側面和內側面之間的交界處為倒角結構。

10.一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊的制作方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)髖臼骨缺損的個體化評估：

根據患者三維CT數據，重建髖臼骨缺損數字模型，并利用3D打印技術構建立體模型，分析評估骨缺損位置、面積與形態結構，規劃骨缺損區卯榫補塊填充方案；

(2)卯榫補塊的個體化結構設計：

根據骨缺損位置、面積與形態結構以及髖臼臼杯假體的弧度，設計卯榫補塊形態、結構尺寸參數，確定上表面、下表面、外側面和內側面的形狀和大小，構建卯榫補塊立體模型，其中內側面的上邊緣和下邊緣分別與上表面和下表面的一側邊相接，上表面與內側面之間夾角為75°～120°，形成嵌入髖臼骨缺損位置的榫結構；外側面的上邊緣和下邊緣分別與上表面和下表面的另一側邊相接，包圍成整體補塊結構；所述的下表面為弧面，與髖臼臼杯假體的弧度相同；所述的內側面形狀為月牙形；

(3)設計卯榫補塊的孔位結構：

在卯榫補塊立體模型上設計第一螺紋孔、第二螺紋孔、第三螺紋孔和第四螺紋孔以及固定針孔的位置、孔徑和數量；其中補塊的外側面和上表面與內側面的交界處之間設有一個或數個貫穿的第一螺紋孔，外側面和上表面之間設有一個或數個貫穿的第二螺紋孔，外側面和內側面之間設有一個或數個貫穿的第三螺紋孔，上表面和下表面之間設有一個或數個貫穿的第四螺紋孔，第一螺紋孔、第二螺紋孔、第三螺紋孔和第四螺紋孔的直徑為3.5mm～4.5mm；外側面和內側面之間設有一個或數個貫穿的固定針孔，固定針孔的直徑為2.0mm～4.0mm；

(4)設計卯榫補塊的仿生微孔結構：

卯榫補塊的整體設有貫穿的類骨小梁仿生微孔，仿生微孔的形狀為圓形、四邊形或三角形中的一種或多種；孔徑為200μm～600μm、孔隙率為65％～85％；

(5)3D打印卯榫補塊：

卯榫補塊整體模型設計完成后，利用3D打印機進行卯榫補塊的鈦合金或聚醚醚酮3D打印。