一种3D预打印髋臼精准化植入系统

本发明涉及关节修复，具体涉及一种3d预打印髋臼精准化植入系统。

背景技术：

1、全髋关节置换术(total hip arthroplasty,tha)是一种髋关节重建及人工关节假体置入手术，主要用于股骨头坏死、髋关节骨性关节炎、发育性髋关节发育不良等疾病终末阶段的治疗，以达到消除疼痛和恢复关节功能的目的。髋关节置换术中，臼杯安放的外展角和前倾角至关重要，关系到术后髋关节功能及假体整体稳定性。臼杯安放的位置是通过高速磨锉打磨髋臼时的外展和前倾来确定的，而目前，在磨锉时髋臼锉的角度和深度主要依靠术者的经验来判断，主观上容易出现较大误差。如图1所示，特别是对于髋臼发育不良、髋臼缺损以及髋臼变形的患者，术中并不好判断真臼的位置或者磨锉时旋转中心应具体放置在何处。

2、同时，这些患者髋臼周围常有有大量骨赘。如果不清理或清理不彻底将有可能会导致股骨柄的撞击导致脱位或假体松动。由于骨赘与正常髋臼的界限不清，传统手术医生凭经验用骨刀切除容易造成骨赘清除过多或者过少，甚至造成髋臼劈裂，使得传统手术清理骨赘过程风险大、耗时长。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种能够提高磨锉精准度的3d预打印髋臼精准化植入系统。

2、为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是一种3d预打印髋臼精准化植入系统，包括用于与电钻连接的磨锉转杆，设置在磨锉转杆自由端的磨锉头，以及能够安装在患者髋臼处的、由透明树脂制成的髋臼磨锉导板；所述髋臼磨锉导板根据患者髋臼的三维模型采用3d打印的方式预制形成，且髋臼磨锉导板与患者的髋臼边缘形状相适配；所述髋臼磨锉导板的中部设置有定位孔，边沿设置有至少三个固定孔；所述定位孔的尺寸与磨锉转杆的尺寸相适配，定位孔的延伸方向与磨锉头预设的进给方向一致。

3、优选的，所述髋臼磨锉导板由如下方法预制形成：

4、s1、对患者的髋关节进行ct扫描；

5、s2、根据ct扫描结果在三维建模软件中进行髋臼的三维模型重建；根据髋臼的三维模型构建出髋臼磨锉导板主体部分的模型，并确定出固定孔在髋臼磨锉导板主体部分上的位置；

6、s3、在髋臼的三维模型中模拟放置臼杯假体模型，确定出臼杯假体模型的形状、大小、旋转中心位置，以及放置的外展角和前倾角；

7、s4、根据臼杯假体模型放置的最终位置设计出磨锉头的朝向和磨锉头的预设进给深度，并据此确定出定位孔在髋臼磨锉导板主体部分上的位置和延伸方向，得到髋臼磨锉导板模型；

8、s5、将髋臼磨锉导板模型模拟放置到入髋臼的三维模型上，确定出磨锉终止点距离定位孔外端中心的距离l；

9、s6、将髋臼磨锉导板模型导入3d打印机，打印出髋臼磨锉导板。

10、优选的，还包括步骤s7、根据所述距离l，在磨锉转杆上画出磨锉深度提示线。

11、优选的，所述磨锉转杆上还设置有磨锉限位机构；所述磨锉限位机构包括固定设置在磨锉转杆上的固定套，所述固定套上朝向磨锉头的一端设置有能够调节长度的限位顶杆，所述限位顶杆与磨锉转杆相互平行。

12、优选的，所述限位顶杆由活动杆和固定杆构成，所述固定杆的一端安装在固定套上，固定杆的另一端设置有与活动杆相适配的螺孔，所述活动杆穿设在螺孔内并与固定杆构成螺纹配合；位于所述磨锉头与固定套之间的磨锉转杆外表面设置有长度刻度线。

13、优选的，所述磨锉转杆由内杆和外杆构成，所述内杆和外杆能够形成周向转动的锁定或解锁；

14、所述内杆穿设在外杆的一端内，并与外杆构成转动配合；所述固定套的一侧设置有安装腔，所述限位顶杆的固定杆穿设在安装腔内，并与安装腔构成沿竖向的滑动配合，所述固定杆的上端与安装腔的端头之间设置有c形弹片；所述安装腔朝向限位顶杆的一侧设置有球槽，所述球槽的一段位于内杆上、另一段位于外杆上，所述球槽内设置有锁定球；所述锁定球一侧的活动杆上还设置有回压槽；

15、所述c形弹片处于自然状态时，所述活动杆将锁定球压紧在球槽内，磨锉转杆的内杆与外杆形成锁定；所述活动杆朝上运动至回压槽与球槽相对的位置时，锁定球能够退回球槽内，磨锉转杆的内杆与外杆形成解锁。

16、优选的，所述固定套的上端设置有指示灯，c形弹片上设置有接触开关，所述接触开关的两个触点分别安装在c形弹片两端相对的位置，并接入指示灯的电路回路；接触开关的两个触点相接触时，指示灯点亮。

17、优选的，还包括用于与电钻连接的清除转杆，设置在清除转杆靠近自由端处的圆锯，以及与磨锉头直径相同的半球形的骨赘清除导杯；所述骨赘清除导杯的圆面上设置有环形的截骨轨道，以及由圆面中心延伸至截骨轨道的进入轨道；所述清除转杆的自由端能够抵靠在进入轨道和截骨轨道内，并通过清除转杆沿截骨轨道和进入轨道运动，以形成圆锯对骨赘的定向切割；

18、所述骨赘清除导杯上的截骨轨道的走向与骨赘弯曲走向相匹配、截骨轨道的深度与骨赘在纵向上的边界相匹配、截骨轨道各点的宽度与待切除的骨赘各点的厚度相匹配。

19、优选的，所述骨赘清除导杯也采用3d打印的方式预制形成。

20、本发明的有益效果集中体现在：

21、1、个性化的髋臼磨锉导板可以根据患者髋臼特点个性化选择髋臼旋转中心，术前就规划好臼杯放置的前倾角和外展角，尤其适用于髋臼发育不良的患者。

22、2、髋臼磨锉导板由于对磨锉头定位良好，相较于传统磨锉方式无需从小号磨锉头开始逐渐加大，而是直接使用最终型号的磨锉头一次性打磨髋臼，更佳方便、快捷、精度高。

23、3、该个性化髋臼磨锉导板为透明导板，术中可直观看到磨锉头的具体情况，确保操作顺畅，也提升了安全性。

24、4、优选通过画线或设置磨锉限位机构，该个性化髋臼磨锉导板具有磨锉深度限位功能，方便施术者实时掌握磨锉情况。

25、5、尤其采用特定的骨赘清除导杯对圆锯的行进路线、行进范围进行限制，相较于传统骨赘清除方式更佳快捷、安全。无需担心造成髋臼骨折。

26、6、预制的骨赘清除导杯的截骨轨道是根据患者髋臼的三维模型中周围骨赘的具体情况匹配设计的，其截骨轨道的弯曲走向、深度、宽度都是根据骨赘的走向、高度以及厚度来设计的，可确保完整切除骨赘而不损伤软组织。

技术特征：

1.一种3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于：包括用于与电钻连接的磨锉转杆(1)，设置在磨锉转杆(1)自由端的磨锉头(2)，以及能够安装在患者髋臼处的、由透明树脂制成的髋臼磨锉导板(3)；所述髋臼磨锉导板(3)根据患者髋臼的三维模型采用3d打印的方式预制形成，且髋臼磨锉导板(3)与患者的髋臼边缘形状相适配；所述髋臼磨锉导板(3)的中部设置有定位孔(4)，边沿设置有至少三个固定孔(5)；所述定位孔(4)的尺寸与磨锉转杆(1)的尺寸相适配，定位孔(4)的延伸方向与磨锉头(2)预设的进给方向一致。

2.根据权利要求1所述的3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于，所述髋臼磨锉导板(3)由如下方法预制形成：

3.根据权利要求2所述的3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于：还包括步骤s7、根据所述距离l，在磨锉转杆(1)上画出磨锉深度提示线(6)。

4.根据权利要求1所述的3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于：所述磨锉转杆(1)上还设置有磨锉限位机构(7)；所述磨锉限位机构(7)包括固定设置在磨锉转杆(1)上的固定套(8)，所述固定套(8)上朝向磨锉头(2)的一端设置有能够调节长度的限位顶杆(9)，所述限位顶杆(9)与磨锉转杆(1)相互平行。

5.根据权利要求4所述的3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于：所述限位顶杆(9)由活动杆(10)和固定杆(11)构成，所述固定杆(11)的一端安装在固定套(8)上，固定杆(11)的另一端设置有与活动杆(10)相适配的螺孔，所述活动杆(10)穿设在螺孔内并与固定杆(11)构成螺纹配合；位于所述磨锉头(2)与固定套(8)之间的磨锉转杆(1)外表面设置有长度刻度线(12)。

6.根据权利要求5所述的3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于：所述磨锉转杆(1)由内杆(13)和外杆(14)构成，所述内杆(13)和外杆(14)能够形成周向转动的锁定或解锁；

7.根据权利要求6所述的3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于：所述固定套(8)的上端设置有指示灯(20)，c形弹片(16)上设置有接触开关，所述接触开关的两个触点(21)分别安装在c形弹片(16)两端相对的位置，并接入指示灯(20)的电路回路；接触开关的两个触点(21)相接触时，指示灯(20)点亮。

8.根据权利要求7所述的3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于：还包括用于与电钻连接的清除转杆(22)，设置在清除转杆(22)靠近自由端处的圆锯(23)，以及与磨锉头(2)直径相同的半球形的骨赘清除导杯(24)；所述骨赘清除导杯(24)的圆面上设置有环形的截骨轨道(25)，以及由圆面中心延伸至截骨轨道(25)的进入轨道(26)；所述清除转杆(22)的自由端能够抵靠在进入轨道(26)和截骨轨道(25)内，并通过清除转杆(22)沿截骨轨道(25)和进入轨道(26)运动，以形成圆锯(23)对骨赘的定向切割；

9.根据权利要求8所述的3d预打印髋臼精准化植入系统，其特征在于：所述骨赘清除导杯(24)也采用3d打印的方式预制形成。

技术总结
本发明涉及关节修复技术领域。目的在于提供一种3D预打印髋臼精准化植入系统，包括用于与电钻连接的磨锉转杆，设置在磨锉转杆自由端的磨锉头，以及能够安装在患者髋臼处的、由透明树脂制成的髋臼磨锉导板；所述髋臼磨锉导板根据患者髋臼的三维模型采用3D打印的方式预制形成，且髋臼磨锉导板与患者的髋臼边缘形状相适配；所述髋臼磨锉导板的中部设置有定位孔，边沿设置有至少三个固定孔；所述定位孔的尺寸与磨锉转杆的尺寸相适配，定位孔的延伸方向与预设计的磨锉头朝向一致。本发明适用于髋臼发育不良的患者，一次性打磨髋臼，更佳方便、快捷、精度高。

技术研发人员：柯松,冉天飞,马天鹰,王敏,雷寿斌,何永琴
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军军医大学第二附属医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13