[發(fā)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

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• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113332005A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王金成;孫洋;白皓天
• 申請（專利權(quán)）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(wù)所(普通合伙) 22212
• 代理人: 梁紫鉞

本發(fā)明涉及一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊及制作方法，所述的卯榫補塊為3D打印的實體結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)側(cè)面的上邊緣和下邊緣分別與上表面和下表面的一側(cè)邊相接，形成嵌入髖臼骨缺損位置的榫結(jié)構(gòu)，外側(cè)面的上邊緣和下邊緣分別與上表面和下表面的另一側(cè)邊相接，包圍成整體卯榫補塊結(jié)構(gòu)；所述的下表面為弧形，與髖臼臼杯假體的弧度相同；四種形式的螺紋孔的設(shè)置能夠保證對卯榫補塊的多角度固定，最大限度的保證穩(wěn)定性，防止側(cè)滑或位移。卯榫補塊上設(shè)有貫穿的類骨小梁仿生微孔。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)在髖臼骨缺損重建過程中，不利于恢復(fù)髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心、植入物與骨缺損形態(tài)不匹配、植入物骨長入不良、初始與遠期穩(wěn)定性差等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種髖臼重建補塊，特別涉及一種基于3D打印的個體化定制、具有仿生微孔結(jié)構(gòu)的髖臼卯榫補塊及其制作方法。

背景技術(shù)

髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良是繼發(fā)性髖關(guān)節(jié)炎的常見原因之一。當出現(xiàn)臨床癥狀且影響患者生活質(zhì)量時，全髖關(guān)節(jié)置換是最終的治療方式。然而髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良患者存在髖臼形態(tài)異常，如髖臼外上方骨缺損、髖臼周圍骨量減少等，給全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中重建髖臼、建立臼杯假體初始穩(wěn)定性帶來技術(shù)上的挑戰(zhàn)。目前髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中常用的髖臼重建方法主要包括臼杯高旋轉(zhuǎn)中心放置技術(shù)、髖臼內(nèi)陷技術(shù)、髖臼結(jié)構(gòu)性植骨技術(shù)、髖臼鈦網(wǎng)聯(lián)合打壓植骨技術(shù)、髖臼墊塊植入技術(shù)等。然而，現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下問題：

1.臼杯高旋轉(zhuǎn)中心放置、髖臼內(nèi)陷技術(shù)不能保存和增加髖周骨量，并導(dǎo)致正常髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心移位，明顯改變和增加髖關(guān)節(jié)受力，增加髖臼假體的松動、失敗率。

2.髖臼結(jié)構(gòu)性植骨技術(shù)、鈦網(wǎng)聯(lián)合打壓植骨技術(shù)存在術(shù)后移植骨不融合、骨吸收、塌陷、鈦網(wǎng)折彎、折斷等問題,容易導(dǎo)致髖臼假體松動和移位。

3.髖臼墊塊盡管能夠原位填充、修補髖臼骨缺損，但現(xiàn)有的髖臼墊塊主要存在以下缺點：(1)是按圖紙標準化提前加工制造的成品，結(jié)構(gòu)單一、尺寸固定，對于復(fù)雜形態(tài)髖臼骨缺損不能良好匹配，無法在手術(shù)過程中根據(jù)需要靈活調(diào)整；髖臼墊塊與髖臼骨接觸的面多為半球形，不易固定，容易發(fā)生位移，無法給臼杯架體足夠的支撐，影響臼杯假體的穩(wěn)定性；(2)表面噴涂工藝，骨長入性差，在術(shù)后長期的運動過程中，容易造成髖臼墊塊的松動，不能保證髖臼假體的位置穩(wěn)定性；(3)盡管鈦基材料與人體骨骼生物力學特征相近，并已廣泛應(yīng)用于髖臼墊塊等人體植入物的制作，其較高的彈性模量等力學固有屬性仍存在應(yīng)力遮擋導(dǎo)致局部骨溶解、植入物松動的風險。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種3D打印個體化定制仿生微孔髖臼卯榫補塊，所述的卯榫補塊為3D打印的實體結(jié)構(gòu)，外表面包括上表面、下表面、外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面，其中內(nèi)側(cè)面的上邊緣和下邊緣分別與上表面和下表面的一側(cè)邊相接，形成嵌入髖臼骨缺損位置的榫結(jié)構(gòu)，外側(cè)面的上邊緣和下邊緣分別與上表面和下表面的另一側(cè)邊相接，包圍成整體卯榫補塊結(jié)構(gòu)；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(cè)面和上表面與內(nèi)側(cè)面的交界處之間設(shè)有一個或數(shù)個貫穿的第一螺紋孔，外側(cè)面和上表面之間設(shè)有一個或數(shù)個貫穿的第二螺紋孔，外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有一個或數(shù)個貫穿的第三螺紋孔，上表面和下表面之間設(shè)有一個或數(shù)個貫穿的第四螺紋孔。四種形式的螺紋孔的設(shè)置能夠保證對卯榫補塊的多角度固定，最大限度的保證穩(wěn)定性，防止側(cè)滑或位移。

進一步的，卯榫補塊的上表面與內(nèi)側(cè)面之間夾角為75°～120°，該角度范圍能夠保證卯榫補塊不會側(cè)滑或位移，能夠與髖臼骨缺損處的卯槽形成牢固的卯榫嵌合。

作為優(yōu)選，卯榫補塊上設(shè)有三個第一螺紋孔，設(shè)有兩個第二螺紋孔，設(shè)有四個第三螺紋孔，設(shè)有兩個第四螺紋孔；在補塊的外側(cè)面上，三個第一螺紋孔等間距設(shè)在中部，兩個第二螺紋孔設(shè)在上部，第二螺紋孔與第一螺紋孔交錯設(shè)置；四個第三螺紋孔等間距設(shè)在下部，第三螺紋孔與第一螺紋孔交錯設(shè)置；在卯榫補塊的上表面上，第四螺紋孔與第一螺紋孔和第二螺紋孔交錯設(shè)置。這樣設(shè)計能保證卯榫補塊的整體強度，又能最大限度的設(shè)置足夠多的螺紋孔用于固定，且各個螺紋孔之間互不干擾不會交叉，保證卯榫補塊的穩(wěn)定性。