一种骨缺损部位个性化支架制造方法及骨缺损部位个性化支架与流程

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种骨缺损部位个性化支架制造方法及骨缺损部位个性化支架。


背景技术：

2.目前，对骨缺损部位进行修复主要有两种方法，分别是自体游离骨植入和骨替代物植入两种。自体游离骨移植具有自体骨诱导成骨能力强，融合率高的优点，但是取骨需另行切口，术后取骨区可能长期疼痛，对患者造成二次伤害，另外来源较少，不能满足大量骨植入。对于骨替代物植入，虽然无需担心骨替代物的量，但是，骨替代物植入无法满足形态和力学的修复要求，且由于其在初期容易出现修复体松动、移位、脱落或是断裂的情况，导致使用寿命周期较短。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：提供一种骨缺损部位个性化支架制造方法及骨缺损部位个性化支架，以解决相关技术中骨替代物植入无法满足形态和力学的修复要求，且由于其在初期容易出现修复体松动、移位、脱落或是断裂的情况，导致使用寿命周期较短的问题。
4.一方面，本发明提供一种骨缺损部位个性化支架制造方法，该骨缺损部位个性化支架制造方法包括如下步骤：
5.建立患者的骨缺损周边部位实体模型；
6.参照分析健全侧骨结构，在骨缺损周边部位实体模型上建立骨缺损部位初步实体模型；
7.截取骨缺损部位初步实体模型；
8.对所述骨缺损部位初步实体模型进行骨样组织纤维结构划分，进而得到具有骨组织特征及力学梯度特征的骨缺损部位实体模型；
9.根据所述骨缺损周边部位的形貌创建多个连接体实体模型；
10.对所述骨缺损部位实体模型和多个所述连接体实体模型进行拟合设计，进而得到骨缺损部位个性化支架模型；
11.根据拟合得到的所述骨缺损部位个性化支架模型的数据，通过快速成型制造工艺制造骨缺损部位个性化支架。
12.作为骨缺损部位个性化支架制造方法的优选技术方案，建立患者的骨缺损周边部位实体模型的步骤包括：
13.对患者骨缺损周边部位进行ct扫描；
14.利用ct扫描数据，通过三维建模软件进行建模。
15.作为骨缺损部位个性化支架制造方法的优选技术方案，对骨缺损部位初步实体模型进行纤维结构划分步骤包括：
16.对所述骨缺损部位初步实体模型进行网格划分；
17.根据骨的解剖及微结构的力学特性，对所述网格进行线径、孔径、孔隙率、连通性的优化及调整。
18.作为骨缺损部位个性化支架制造方法的优选技术方案，所述连接体实体模型设置有通孔。
19.作为骨缺损部位个性化支架制造方法的优选技术方案，所述拟合设计为布尔求和运算。
20.作为骨缺损部位个性化支架制造方法的优选技术方案，所述快速成型制造工艺为3d打印制造工艺。
21.作为骨缺损部位个性化支架制造方法的优选技术方案，所述骨缺损部位个性化支架由金属钛制成。
22.另一方面，本发明提供一种骨缺损部位个性化支架，采用上述任一方案中的骨缺损部位个性化支架制造方法制造而成，骨缺损部位个性化支架包括骨缺损部位实体和多个连接体，多个所述连接体与所述骨缺损部位实体固接，所述骨缺损部位实体与患者的骨缺损部位契合，多个所述连接体分别与骨缺损周边部位固接。
23.作为骨缺损部位个性化支架的优选技术方案，所述骨缺损部位实体为桁架结构。
24.作为骨缺损部位个性化支架的优选技术方案，所述连接体与所述骨缺损周边部位相对的面设置有网格体结构。
25.本发明的有益效果为：
26.本发明提供一种骨缺损部位个性化支架制造方法，该骨缺损部位个性化支架制造方法包括如下步骤：建立患者的骨缺损周边部位实体模型；参照分析健全侧骨结构，在骨缺损周边部位实体模型上建立骨缺损部位初步实体模型；截取骨缺损部位初步实体模型；对骨缺损部位初步实体模型进行骨样组织纤维结构划分，进而得到具有骨组织特征及力学梯度特征的骨缺损部位实体模型；根据骨缺损周边部位的形貌创建多个连接体实体模型；对骨缺损部位实体模型和多个连接体实体模型进行拟合设计，进而得到骨缺损部位个性化支架模型；根据拟合得到的骨缺损部位个性化支架模型的数据，通过快速成型制造工艺制造骨缺损部位个性化支架。在制造骨缺损部位个性化支架过程中，首先建立患者骨缺损周边部位实体模型，然后参考健全一侧的骨结构且在已建好的骨缺损周边部位实体模型的基础上建立骨缺损部位初步实体模型，所建的骨缺损部位初步实体模型与骨缺损周边部位实体模型完美契合，然后截取出骨缺损部位初步实体模型，对骨缺损部位初步实体模型进行骨样组织纤维结构划分得到骨缺损部位实体模型，使其具有骨组织特征及力学梯度特征，在骨缺损部位实体模型上设置多个连接体实体模型，连接体实体模型的形貌与其相对的骨缺损周边部位实体模型的形貌一致，然后通过拟合计算得出骨缺损部位个性化支架模型，最后通过快速成型制造技术便可制造出骨缺损部位个性化支架，该支架解决了骨替代物植入无法满足形态和力学的修复要求，且由于其在初期容易出现修复体松动、移位、脱落或是断裂的情况，导致使用寿命周期较短的问题。
附图说明
27.图1为本发明实施例中骨缺损部位个性化支架制造方法的流程图；
28.图2为本发明实施例中骨缺损部位个性化支架制造方法的骨缺损部位初步实体模型图；
29.图3为本发明实施例中骨缺损部位个性化支架制造方法的骨缺损部位实体模型图；
30.图4为本发明实施例中骨缺损部位个性化支架制造方法的连接体实体模型图；
31.图5为本发明实施例中骨缺损部位个性化支架制造方法的骨缺损部位个性化支架模型图；
32.图6为本发明实施例中骨缺损部位个性化支架的结构示意图；
33.图7为本发明实施例中骨缺损部位个性化支架的a处的网格体结构局部放大图。
34.图中：
35.100、骨缺损周边部位实体模型；
36.1、骨缺损部位初步实体模型；2、骨缺损部位实体模型；3、连接体实体模型；4、骨缺损部位个性化支架模型；
37.5、骨缺损部位个性化支架；51、骨缺损部位实体；52、连接体；521、网格体结构。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.如图1～5所示，本实施例提供一种骨缺损部位个性化支架制造方法，该骨缺损部位个性化支架制造方法包括如下步骤：
43.s100：建立患者的骨缺损周边部位实体模型100。
44.s200：参照分析健全侧骨结构，在骨缺损周边部位实体模型100上建立骨缺损部位初步实体模型1。
45.s300：截取骨缺损部位初步实体模型1。
46.本实施例中，步骤s100、s200和s300是建立骨缺损部位初步实体模型1的过程，步骤s100和s200的目的是使建立的骨缺损部位初步实体模型1与骨缺损周边部位实体模型100完美契合，以实现骨缺损部位初步实体模型1与骨缺损部位的形状相同以避免修复体松动、移位、乃至脱落的情况发生。
47.s400：对骨缺损部位初步实体模型1进行骨样组织纤维结构划分，进而得到骨缺损部位实体模型2。
48.本实施例中，骨样组织纤维结构划分的目的是使骨缺损部位初步实体模型1通过改变内部结构使其具有骨组织特征及力学梯度特征，最终得到骨缺损部位实体模型2。
49.s500：根据骨缺损周边部位的形貌创建多个连接体实体模型3。本实施例中，连接体实体模型3上还设置有通孔，通过连接体实体模型3获得的连接体52设置有通孔，螺钉穿设于连接体52的通孔且与骨缺损周边部位螺接
50.s600：对骨缺损部位实体模型2和多个连接体实体模型3进行拟合设计，进而得到骨缺损部位个性化支架模型4。
51.本实施例中，步骤s500和s600的目的是得到骨缺损部位个性化支架模型4，其中连接体实体模型3以及与连接体实体模型3相对的骨缺损周边部位实体模型100无缝贴合。优选地，拟合设计为布尔求和运算。
52.s700：根据拟合得到的骨缺损部位个性化支架模型4的数据，通过快速成型制造工艺制造骨缺损部位个性化支架5。优选地，快速成型制造工艺为3d打印制造工艺，且骨缺损部位个性化支架5由钛金属材料制成。
53.可选地，建立患者的骨缺损周边部位实体模型100的步骤包括：
54.s101：对患者骨缺损周边部位进行ct扫描。
55.s101：利用ct扫描数据，通过三维建模软件进行建模。
56.本实施例中，通过ct扫描所得的数据来建模，其所建模型不仅方便省时，而且更加精准。
57.可选地，对骨缺损部位初步实体模型1进行纤维结构划分步骤包括：
58.对骨缺损部位初步实体模型1进行网格划分；
59.根据骨的解剖及微结构的力学特性，对网格进行线径、孔径、孔隙率、连通性的优化及调整。
60.本实施例中，通过纤维结构划分使骨缺损部位初步实体模型1内部变为桁架结构，在本实施例中，桁架结构由多个四面体框架组合而成，在其他实施例中，桁架结构可以其他不同种的框架结构组成。在本实施例中，线径采用0.1
‑
2mm、孔隙率采用40％
‑
95％和孔径采用0.2
‑
10mm，根据不同的骨骼部位及个体体质的差异等原因，上述参数根据实际情况做出不同的选择。
61.可选地，连接体实体模型3与骨缺损周边部位贴合，且通过螺钉螺接。本实施例中，螺钉由生物相容性金属材料制成，具体的，螺钉由钛金属材料制成。
62.另一方面，如图6～7所示，本实施例还提供一种骨缺损部位个性化支架，采用上述
任一方案中的骨缺损部位个性化支架制造方法制造而成，骨缺损部位个性化支架5包括骨缺损部位实体51和多个连接体52，多个连接体52与骨缺损部位实体51固接，骨缺损部位实体51与患者的骨缺损部位契合，多个连接体52分别与骨缺损周边部位固接。本实施例中，骨缺损部位实体51与骨缺损部位完美契合后，多个连接体52均与骨缺损周边部位贴合，然后将螺钉穿过连接体52与骨缺损周边部位贴合。
63.可选地，骨缺损部位实体51为桁架结构。本实施例中，桁架结构由多个四面体框架组合而成，在其他实施例中，桁架结构可以其他不同种的框架结构组成。由于骨缺损部位的骨骼会自动愈合，所以在愈合过程中，缺损处的骨骼会伸入到桁架内生长，进而避免了骨缺损部位实体51松动、移位、乃至脱落的情况发生，同时，将骨缺损部位实体51设计成桁架结构可减轻骨缺损部位实体51的重量。
64.可选地，连接体52与骨缺损周边部位相对的面设置有网格体结构521。本实施例中，连接体52与骨缺损周边部位贴合，连接体52表面设置网格体结构521有利于骨缺损周边部位的骨长如网格体结构521中，有利于提高连接体52与骨缺损周边部位连接的稳定性。
65.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。