本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3d打印個體化定制骶骨重建板的方法及骶骨重建板。

背景技術(shù)：

骨科骶骨腫瘤的病例相對來說比較少見，因而市面上缺乏相應(yīng)的骶骨重建假體，而不論是原發(fā)性腫瘤，還是轉(zhuǎn)移性腫瘤，骶骨腫瘤往往需要進(jìn)行切除。骶骨腫瘤切除后缺乏合適假體進(jìn)行重建?，F(xiàn)有定制假體，缺乏與醫(yī)生之間的醫(yī)工交流，所設(shè)計產(chǎn)品很難達(dá)到醫(yī)生要求，且定制假體的設(shè)計周期較長，制造成本較高，常規(guī)生產(chǎn)手段制造出的假體表面處理效果較差，骨長入效果不良。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種3d打印個體化定制骶骨重建板的方法及骶骨重建板，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種運用3d打印技術(shù)，根據(jù)患者的骨骼缺損情況和骶骨解剖特點來進(jìn)行快速個體化設(shè)計制造，真正實現(xiàn)患者解剖結(jié)構(gòu)和功能的重建的3d打印個體化定制骶骨重建板的方法及骶骨重建板。

本發(fā)明3d打印個體化定制骶骨重建板的方法，包括：

獲取患者骨盆及骶骨的ct斷層掃描圖像，確認(rèn)骨盆、骶骨的腫瘤侵襲情況，根據(jù)腫瘤侵襲情況，確定要切除的骶骨范圍；

將整個骶骨圖像數(shù)據(jù)和骨盆圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，分離后分別重建左右側(cè)的半骨盆圖像數(shù)據(jù)，將骶骨圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)出到工業(yè)軟件中進(jìn)行鏡像，在工業(yè)軟件中修補患側(cè)骶骨的外形，對骶骨背側(cè)外形進(jìn)行光滑處理及修補；

利用工業(yè)軟件，根據(jù)腫瘤侵襲情況及正常骶骨邊界，確定仿生骶骨貼合板的邊界，在仿生骶骨貼合板的邊界對應(yīng)的骶骨范圍內(nèi)進(jìn)行骶骨圖像數(shù)據(jù)增厚5mm處理，得到仿生人體骶骨背面形狀的仿生骶骨貼合板的圖像數(shù)據(jù)；

利用工業(yè)軟件，將半骨盆圖像數(shù)據(jù)與仿生骶骨貼合板的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真組配，得到仿生骶骨貼合板上螺栓基座的圖像數(shù)據(jù)，所述螺栓基座用于將仿生骶骨貼合板與半骨盆假體進(jìn)行固定；

利用工業(yè)軟件，根據(jù)仿生骶骨貼合板的圖像數(shù)據(jù)及骶骨圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)骶骨殘余的骨質(zhì)，確定仿生骶骨貼合板上的釘孔圖形數(shù)據(jù)，使釘子通過骶骨骨質(zhì)，達(dá)到牢固的固定效果，同時不能穿出骨質(zhì)對周圍組織造成損傷；

采用3d打印技術(shù)對仿生骶骨貼合板進(jìn)行打印，形成仿生骶骨貼合板，其中所述仿生骶骨貼合板上設(shè)有螺栓基座和釘孔；

在仿生骶骨貼合板與骶骨進(jìn)行貼合的面上安裝1mm厚的金屬網(wǎng)格骨貼合面，形成骶骨重建板成品。

進(jìn)一步地，所述的金屬網(wǎng)格骨貼合面的網(wǎng)孔孔隙率在70-80％之間。

進(jìn)一步地，還包括將打印完成后超聲去除仿生骶骨貼合板中的多余粉末，將仿生骶骨貼合板非骨接觸面、螺栓基座及螺孔拋光。

本發(fā)明3d打印個體化定制骶骨重建板，包括用于貼合安裝在骶骨上的仿生骶骨貼合板，所述仿生骶骨貼合板的形狀仿生人體骶骨背面形狀而成，所述仿生骶骨貼合板與骶骨貼合的面上設(shè)有金屬網(wǎng)格骨貼合面，其中所述金屬網(wǎng)格骨貼合面的面積至少占仿生骶骨貼合板整體面積的1/3至1/2，所述仿生骶骨貼合板上設(shè)有固定釘孔以及用于固定骨盆假體的基座；

其中，所述的骶骨重建板采用權(quán)利要求1至3任一所述的3d打印個體化定制骶骨重建板的方法制備而成。

進(jìn)一步地，所述仿生骶骨貼合板的厚度為5mm；所述金屬網(wǎng)格骨貼合面的厚度為1mm。

進(jìn)一步地，所述的仿生骶骨貼合板的長、寬尺寸根據(jù)患者骶骨的大小和腫瘤的侵蝕情況，分別包括大、中、小三個不同的尺寸規(guī)格。

進(jìn)一步地，仿生骶骨貼合板的長根據(jù)骶骨的寬度確定，仿生骶骨板的長度大于或等于骶骨的寬度1至5mm，仿生骶骨板的寬度根據(jù)骶骨可暴露的高度確定。

進(jìn)一步地，小規(guī)格用于骶骨切除1/3以內(nèi)或未受到腫瘤腫瘤侵襲的骶骨。

進(jìn)一步地，仿生骶骨貼合板貼合在骶骨上時，所述固定釘孔的設(shè)置位置避開神經(jīng)根。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明針對骨盆腫瘤，骶骨部分被侵襲，手術(shù)保留部分骶骨的情況，設(shè)計了骶骨重建板來達(dá)到重建骶骨，固定人工半骨盆的目的。通過這種仿生假體，能夠最大程度地保證半骨盆假體的固定，避免骶骨或骨盆假體靠周圍軟組織或脊柱的釘棒系統(tǒng)而造成固定不牢的問題。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1是本發(fā)明3d打印個體化定制骶骨重建板的俯視圖；

圖2是本發(fā)明3d打印個體化定制骶骨重建板的仰視圖；

圖3是本發(fā)明3d打印個體化定制骶骨重建板的前視圖；

圖4是本發(fā)明3d打印個體化定制骶骨重建板的后視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明3d打印個體化定制骶骨重建板的方法，包括：

獲取患者骨盆及骶骨的ct斷層掃描圖像，確認(rèn)骨盆、骶骨的腫瘤侵襲情況，根據(jù)腫瘤侵襲情況，確定要切除的骶骨范圍；

將整個骶骨圖像數(shù)據(jù)和骨盆圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，分離后分別重建左右側(cè)的半骨盆圖像數(shù)據(jù)，將骶骨圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)出到工業(yè)軟件中進(jìn)行鏡像，在工業(yè)軟件中修補患側(cè)骶骨的外形，對骶骨背側(cè)外形進(jìn)行光滑處理及修補；

利用工業(yè)軟件，根據(jù)腫瘤侵襲情況及正常骶骨邊界，確定仿生骶骨貼合板的邊界，在仿生骶骨貼合板的邊界對應(yīng)的骶骨范圍內(nèi)進(jìn)行骶骨圖像數(shù)據(jù)增厚5mm處理，得到仿生人體骶骨背面形狀的仿生骶骨貼合板的圖像數(shù)據(jù)；

利用工業(yè)軟件，將半骨盆圖像數(shù)據(jù)與仿生骶骨貼合板的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真組配，得到仿生骶骨貼合板上螺栓基座的圖像數(shù)據(jù)，所述螺栓基座用于將仿生骶骨貼合板與半骨盆假體進(jìn)行固定；

利用工業(yè)軟件，根據(jù)仿生骶骨貼合板的圖像數(shù)據(jù)及骶骨圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)骶骨殘余的骨質(zhì)，確定仿生骶骨貼合板上的釘孔圖形數(shù)據(jù)，使釘子通過骶骨骨質(zhì)，達(dá)到牢固的固定效果，同時不能穿出骨質(zhì)對周圍組織造成損傷；

采用3d打印技術(shù)對仿生骶骨貼合板進(jìn)行打印，形成仿生骶骨貼合板，其中所述仿生骶骨貼合板上設(shè)有螺栓基座和釘孔；

在仿生骶骨貼合板與骶骨進(jìn)行貼合的面上安裝1mm厚的金屬網(wǎng)格骨貼合面，形成骶骨重建板成品。

參見圖1和圖4，本發(fā)明3d打印個體化定制骶骨重建板，其為整個一體結(jié)構(gòu)，包括仿生骶骨貼合板1，金屬網(wǎng)格骨貼合面2，半骨盆假體固定螺栓基座3，骶骨固定螺孔4。所述的仿生骶骨貼合板是骶骨固定的主要承力結(jié)構(gòu)，其形狀是根據(jù)骶骨背面的生理曲度進(jìn)行設(shè)計，便于手術(shù)時安放，仿生骶骨貼合板上設(shè)計有螺釘孔，便于使用松質(zhì)骨螺釘進(jìn)行骶骨板假體的初期固定。其骶骨背面貼合面的金屬網(wǎng)格骨貼合面則是保證仿生形狀的基礎(chǔ)上，通過骶骨自身骨質(zhì)的長入，達(dá)到長期固定的效果。半骨盆假體連接柱用于將半骨盆假體和骶骨重建板鏈接到一起，起到固定半骨盆假體的作用。

本發(fā)明一較佳實施例所述的3d打印個體化定制骶骨重建板的方法，包括：

s1:采集患者骨盆及骶骨的ct斷層掃描圖像，掃描時需將骶骨及與骶骨連接處的骨腫瘤侵襲缺損部位掃描完整，便于后期處理。獲取dicom格式圖像后導(dǎo)入到mimics進(jìn)行重建骶骨和骨盆，通過mri、病理結(jié)果等確認(rèn)骨盆、骶骨的腫瘤侵襲情況。根據(jù)腫瘤侵襲情況，劃分出要切除的骶骨范圍。

s2:確定患側(cè)骶骨所需選取的位置和范圍后，將整個骶骨數(shù)據(jù)從骨盆數(shù)據(jù)中進(jìn)行分離，分離后分別重建左右側(cè)的半骨盆。腫瘤常見于一側(cè)骨盆，故本次專利以所做的左側(cè)骨盆為例進(jìn)行說明。將mimics中的骶骨數(shù)據(jù)導(dǎo)出到工業(yè)軟件中進(jìn)行鏡像，以達(dá)到修補患側(cè)骶骨的外形的目的。取骶骨背側(cè)外形，在geomagic軟件中對骶骨背側(cè)外形進(jìn)行光滑處理及修補，導(dǎo)入到工業(yè)軟件中進(jìn)行增厚5mm處理，形成骶骨重建板的初稿，修整邊角。根據(jù)腫瘤范圍及正常骶骨邊界，調(diào)整骶骨重建板外形，使其在保證牢固固定的情況下，使骶骨板面積盡量縮小，以免損傷周圍組織。

s3：將設(shè)計好的半骨盆假體導(dǎo)入，與骶骨重建板進(jìn)行組配后，在骶骨重建板上設(shè)計兩個螺栓基座，用于將骶骨重建板與半骨盆假體進(jìn)行牢固固定。

在骶骨重建板骨貼合面設(shè)計1mm的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔孔隙率在70-80％之間，以促進(jìn)骨長入。

s4：個體化定制的骶骨重建板外形確認(rèn)后，在工業(yè)軟件中同時導(dǎo)入骶骨重建板及骶骨，根據(jù)骶骨殘余的骨質(zhì)，設(shè)計骶骨重建板上的釘孔，使釘子通過骶骨骨質(zhì)，達(dá)到牢固的固定效果，同時不能穿出骨質(zhì)對周圍組織造成損傷。

s5：采用金屬3d打印技術(shù)對醫(yī)用ti6al4v合金進(jìn)行打印，形成骶骨重建板毛坯，打印完成后超聲去除毛坯中的多余粉末，將骶骨重建板非骨接觸面、螺栓基座及螺孔拋光。

s6:將成品的骶骨重建板與3d打印的患者骨骼模型，半骨盆假體進(jìn)行手術(shù)模擬，如成功組配，可以考慮將其應(yīng)用到實際手術(shù)中。

步驟s1中采集患者骨盆及骶骨的ct斷層掃描圖像，掃描時需將骶骨及與骶骨連接處的骨腫瘤侵襲缺損部位掃描完整。

步驟s2中根據(jù)腫瘤范圍及正常骶骨邊界，調(diào)整骶骨重建板外形，使其在保證牢固固定的情況下，使骶骨板面積盡量縮小，以免損傷周圍組織，是指根據(jù)醫(yī)學(xué)知識和經(jīng)驗來判斷骶骨板的位置和大小。

步驟s1-s4中所述的工業(yè)軟件是指ug、solidworks或proe。

實施例2

本實施例3d打印個體化定制骶骨重建板，包括用于貼合安裝在骶骨上的仿生骶骨貼合板，所述仿生骶骨貼合板的形狀仿生人體骶骨背面形狀而成，所述仿生骶骨貼合板與骶骨貼合的面上設(shè)有金屬網(wǎng)格骨貼合面，其中所述金屬網(wǎng)格骨貼合面的面積至少占仿生骶骨貼合板整體面積的1/3至1/2，所述仿生骶骨貼合板上設(shè)有固定釘孔以及用于固定骨盆假體的基座；

其中，所述的骶骨重建板采用上述實施例3d打印個體化定制骶骨重建板的方法制備而成。

所述仿生骶骨貼合板的厚度為5mm；所述金屬網(wǎng)格骨貼合面的厚度為1mm。

所述的仿生骶骨貼合板的長、寬尺寸根據(jù)患者骶骨的大小和腫瘤的侵蝕情況，分別包括大、中、小三個不同的尺寸規(guī)格。大規(guī)格用于骶骨全部切除的骶骨，中規(guī)格用于骶骨切除1/2的骶骨，小規(guī)格用于骶骨切除1/3以內(nèi)或未受到腫瘤腫瘤侵襲的骶骨。

仿生骶骨貼合板的長根據(jù)骶骨的寬度確定，仿生骶骨板的長度大于或等于骶骨的寬度1至5mm，仿生骶骨板的寬度根據(jù)骶骨可暴露的高度確定。仿生骶骨貼合板貼合在骶骨上時，所述固定釘孔的設(shè)置位置避開神經(jīng)根。

本發(fā)明個體化定制的骶骨重建板按照原有解剖弧度和外形進(jìn)行仿生簡化設(shè)計，既符合橈骨突出的角度，也彌補了以往假體無法重建解剖形態(tài)的問題。具體步驟是采集患者骨盆及骶骨的ct斷層掃描圖像，掃描時需將骶骨及與骶骨連接處的骨腫瘤侵襲缺損部位掃描完整，導(dǎo)入到mimics進(jìn)行重建骶骨和骨盆，通過mri、病理結(jié)果等確認(rèn)骨盆、骶骨的腫瘤侵襲情況，劃分出要切除的骶骨范圍，將整個骶骨數(shù)據(jù)從骨盆數(shù)據(jù)中進(jìn)行分離，分離后分別重建左右側(cè)的半骨盆。數(shù)據(jù)導(dǎo)出到工業(yè)軟件中進(jìn)行鏡像，取骶骨背側(cè)外形，在geomagic軟件中對骶骨背側(cè)外形進(jìn)行光滑處理及修補，導(dǎo)入到工業(yè)軟件中進(jìn)行增厚5mm處理，形成骶骨重建板的初稿，調(diào)整骶骨重建板外形，將設(shè)計好的半骨盆假體導(dǎo)入，與骶骨重建板進(jìn)行組配后，在骶骨重建板上設(shè)計兩個螺栓基座，用于將骶骨重建板與半骨盆假體進(jìn)行牢固固定。在骶骨重建板骨貼合面設(shè)計1mm的金屬網(wǎng)格骨貼合面，網(wǎng)孔孔隙率在70-80％之間，以促進(jìn)骨長入。在工業(yè)軟件中同時設(shè)計骶骨重建板上的釘孔，使釘子通過骶骨骨質(zhì)，達(dá)到牢固的固定效果，同時不能穿出骨質(zhì)對周圍組織造成損傷。將成品的骶骨重建板與3d打印的患者骨骼模型，半骨盆假體進(jìn)行手術(shù)模擬，如成功組配，可以考慮將其應(yīng)用到實際手術(shù)中。

為了保證解剖形態(tài)同時安裝方便，本發(fā)明所設(shè)計的骶骨重建板其形態(tài)、面積大小、均仿照根據(jù)患者骶骨具體形態(tài)及病情，需根據(jù)醫(yī)學(xué)知識及醫(yī)生經(jīng)驗進(jìn)行選擇，并非簡單仿生塊設(shè)計。

骶骨固定塊的骨貼合面為骶骨背側(cè)仿生曲面設(shè)計，同時設(shè)計有1mm的金屬金屬網(wǎng)格骨貼合面為骨長入提供良好的外部條件，金屬金屬網(wǎng)格骨貼合面已經(jīng)被證實具有良好的骨誘導(dǎo)特性，較大的孔隙率和一定的金屬網(wǎng)格骨貼合面能夠促進(jìn)骨長入。

需要強調(diào)的是，在骶骨固定塊上設(shè)計釘?shù)泪斂谉o固定模式，原則是牢固固定，同時對周圍神經(jīng)、血管等軟組織無損傷，這就要求釘?shù)涝O(shè)計的同時，將釘?shù)闹睆胶烷L度確定好，不同的孔道角度設(shè)計完成之后，釘子的直徑和長度都是確定好的，術(shù)中需根據(jù)術(shù)前的設(shè)計進(jìn)行逐一的安放，不能出錯。

以前期開展的臨床試驗為例：男性患者,51歲，左側(cè)骨盆軟骨肉瘤，3年前行腫瘤切除術(shù)及半骨盆置換術(shù)，更換傳統(tǒng)組配式人工半骨盆假體。術(shù)后3年腫瘤復(fù)發(fā)侵襲骨盆及骶骨骨質(zhì)，傳統(tǒng)半骨盆假體松動?，F(xiàn)有假體無法在將復(fù)發(fā)腫瘤切除后完成解剖的重建和功能的恢復(fù)?；颊咔皝砬筢t(yī)后，一邊對該患者行放射治療，以期縮小骨盆腫瘤，同時進(jìn)行骨盆假體設(shè)計。國內(nèi)雖有全骶骨假體的置換，但考慮到該患者僅有部分骶骨被腫瘤侵襲，為患者設(shè)計骶骨重建板以解決3d打印定制化的半骨盆安裝問題。經(jīng)患者知情同意參與臨床實驗后，用本發(fā)明根據(jù)患者自身解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行假體設(shè)計，最終為該患者定制個性化的骶骨重建板。常規(guī)手術(shù)，術(shù)后進(jìn)行康復(fù)指導(dǎo)?；颊咝g(shù)后2.5個月即由術(shù)前無法行走的狀態(tài)，到可自主拄拐下地，并可自主完成坐起站立的動作。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。