一種個體化股骨短柄的構建方法技術

本發明專利技術涉及醫療器械領域，特別是涉及一種個體化股骨短柄的構建方法。本發明專利技術所提供的個體化股骨短柄的構建方法包括如下步驟：1）建立股骨3D模型；2）獲得截面Q1、Q2、Q3上的有效髓腔的形狀，根據有效髓腔的形狀獲得個體化股骨短柄的截面形狀，根據位于截面Q1、Q2、Q3上的個體化股骨短柄的截面的形狀引導獲得個形區；3）在個形區位于截面Q3的一端構建伸長區；4）在個形區位于截面Q1的一端構建連頸區；5）在連頸區遠離個形區的一端構建錐形區，從而構建獲得個體化股骨短柄的模型。本發明專利技術所提供的構建方法可以用于個體化股骨短柄的構建，構建獲得的個體化股骨短柄能夠實現對有效髓腔的充分匹配與填充。

Construction method of individual short shank of femur

The invention relates to the field of medical instruments, in particular to a method for constructing individualized short shank of femur. The construction method of individual femoral short handle provided by the invention comprises the following steps: 1) establish femoral 3D model; 2) to obtain the effective cavity section of Q1, Q2, Q3 on the shape of the cross-section shape of individualized femoral short handle according to the effective cavity shape, according to the section in individual short femur Q1, Q2, Q3 handle section on the shape of the guide to get a shape area; 3) at one end of a shaped cross section of Q3 construction area is located in the elongation zone; 4) at one end of a shaped area is located in the cross section of Q1 construction even neck area; 5) a zone in the end away from the cervical region construction of the tapered region, to obtain the individual short femur handle from the constructed model. The construction method provided by the invention can be used for the construction of an individualized short stem of femur, and the individual femur short handle can be fully matched and filled to the effective marrow cavity.

【技術實現步驟摘要】
一種個體化股骨短柄的構建方法
本專利技術涉及涉及醫療器械領域，特別是涉及一種個體化股骨短柄的構建方法。
技術介紹
人工全髖關節置換術(Totalhiparthroplasty,THA)是治療終末期髖關節疾患的金標準。2010年，美國初次THA術年手術量已達30萬例，到2020年預計將超過50萬例；我國初次THA術年手術量約為20萬例，近來年平均增長率保持在20％左右。盡管目前手術量仍與美國有差距，但龐大的人口基數意味著我國THA手術量仍將保持穩定快速增長。就病因而言，中國人與西方人存在顯著差異，髖關節發育不良(Developmentaldysplasiaofthehip,DDH)及股骨頭缺血壞死在我國初次THA的比例顯著高于歐美發達國家，上述THA患者更年輕、活躍，未來翻修可能性更大，給我國關節外科界帶來更嚴峻的挑戰。在人工全髖關節置換術中，股骨柄是對髓腔的主要填充物，其對手術的質量起著關鍵性的作用。雖然現有技術中所使用的傳統股骨柄(如，非骨水泥柄)長期生存滿意，但應力遮擋及大腿痛常見。所以，提供一種新的可用于人工全髖關節置換術中的短柄假體，有利微創置入，有效減少大腿痛，實現應力傳導的優化，避免應力遮擋，同時通過個體化保證初始穩定性，避免位置不良等并發癥，提高患髖功能，具有廣闊的臨床應用前景和較大的社會經濟學意義。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種個體化股骨短柄的構建方法，用于解決現有技術中的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術第一方面提供一種個體化股骨短柄的構建方法，包括如下步驟：1)建立股骨3D模型；2)以小轉子中點上方16-20mm的截面Q1、小轉子中點的截面Q2及小轉子中點下方8-10mm的截面Q3作為引導面，獲得截面Q1、Q2、Q3上的有效髓腔的形狀，根據有效髓腔的形狀獲得個體化股骨短柄的截面形狀，根據位于截面Q1、Q2、Q3上的個體化股骨短柄的截面的形狀引導獲得個形區；3)在個形區位于截面Q3的一端構建伸長區；4)在個形區位于截面Q1的一端構建連頸區；5)在連頸區遠離個形區的一端構建錐形區，從而構建獲得個體化股骨短柄的模型。優選的，所述步驟1)中，所述3D模型中，還包括參考坐標系，所述參考坐標系中，包括股骨內上髁點P3、外上髁點P4、股骨頭中心Ohead，參考坐標系以股骨內上髁點P3和外上髁點P4的中點(Porigin)為坐標系原點，P3與P4的連線為X坐標軸，P3和P4的中點與Ohead的連線為Z坐標軸，并根據X坐標軸和Z坐標軸確立Y坐標軸。在本專利技術一些實施方式中，所述股骨內上髁點P3通常是股骨內上髁表面的中心點，所述外上髁點P4通常是外上髁表面的中心點。更優選的，所述步驟1)中，股骨頭中心Ohead的確定方法如下：股骨頭模型表面均勻選取點列，以確定股骨頭中心Ohead。進一步優選的，所述步驟1)中，所述點列的數量不小于5。優選的，所述步驟2)中，根據有效髓腔的形狀獲得個體化股骨短柄的截面形狀時，有效髓腔填充度取最大值。有效髓腔填充度為個體化股骨短柄的截面面積和有效髓腔面積的比值。優選的，所述步驟2)中，截面Q3上個體化股骨短柄的截面形狀(對應個形區下平面)為橢圓形，個形區下平面的長軸長度為18-20mm，面積為2.5-3cm2。優選的，所述步驟2)中，截面Q2上個體化股骨短柄的截面形狀(對應小轉子形面)為橢圓形，個形區上平面的長軸長度為22-24mm，面積為3.5-4.5cm2。優選的，所述步驟2)中，截面Q1上個體化股骨短柄的截面形狀(對應個形區上平面)為橢圓形，小轉子形面的長軸長度為18-24mm，面積為2.5-4.5cm2。優選的，所述步驟2)中，以股骨干軸線為基準(截面垂直于股骨干軸線的切線)，獲取小轉子中點(小轉子中心點)的截面Q2，截面Q1、Q2、Q3之間互相平行。所述步驟2)中，本領域技術人員在引導獲得個形區時，可根據引導截面Q1、Q2、Q3間的有效髓腔的形狀，適當調整個形區的具體形狀，以保證構建獲得的個形區可以被穩定置于有效髓腔內。在本專利技術一實施方式中，個體化股骨短柄的截面自截面Q1至截面Q2均勻變化。在本專利技術另一實施方式中，個體化股骨短柄的截面自截面Q2至截面Q3均勻變化。在本專利技術一實施方式中，引導時以各截面上橢圓的長軸為基準，各截面上的橢圓上的點按照角度互相對應。所述有效髓腔通常指皮質層內所包括的髓腔部分；當髓腔內包括股骨距時，有效髓腔通常指股骨距遠離小轉子一側所指向的髓腔部分。所述伸長區通常為個形區位于截面Q3的一端的進一步延伸。優選的，所述步驟3)中，伸長區的長度為10-80mm，也可以為20-60mm。優選的，所述步驟3)中，所述伸長區的截面積自靠近個形區的一端向另一端逐漸變小，末端為光滑球面。所述步驟3)中，本領域技術人員在構建伸長區時，可根據引導截面Q3以下的有效髓腔的形狀，適當調整伸長區的具體形狀，以保證構建獲得的個體化股骨短柄整體可以被穩定置于有效髓腔內。優選的，所述3D模型中，還包括Ca軸線(股骨近端軸線)，所述Ca垂直于小轉子中點的截面Q2、并經過股骨干軸線與小轉子中點的截面Q2的交點。在本專利技術一些實施方式中，所述Ca軸線過截面Q3上個體化股骨短柄的截面的中心點且垂直于截面Q3。更優選的，截面Q2上個體化股骨短柄的截面的中心點距離Ca軸線的距離為2-8mm，截面Q1上個體化股骨短柄的截面的中心點距離Ca軸線的距離為4-10mm。更優選的，所述步驟4)中，連頸區包括長柱區和頸柱區，長柱區以Ca為軸線，頸柱區的軸線經股骨頭中心Ohead且與Ca相交，兩者之間的夾角為117-137度，所述頸柱區的軸線位于截面Q3上的投影與截面Q3上個體化股骨短柄的截面(個形區下平面)長軸之間的夾角為0-45度，長柱區軸線的長度為10-30mm，頸柱區軸線的的長度為10-50mm，頸柱區遠離個體化優先區的一端(頸柱區的末端，即連頸區的末端，即連頸區遠離個體化優先區的一端)為以勁柱區的軸線為圓心的圓形，圓形所在的面垂直于勁柱區的軸線，直徑為13.8-14mm，所述連頸區的橫截面的面積為1.5-6cm2。更優選的，所述步驟4)中，連頸區的截面積自靠近個形區的一端向另一端逐漸變小。所述步驟4)中，本領域技術人員在構建連頸區時，可根據引導截面Q1以上的有效髓腔的形狀，適當調整連頸區的具體形狀，以保證構建獲得的個體化股骨短柄整體可以被穩定置于有效髓腔內。優選的，所述步驟5)中，所述錐形區為臺體，錐形區以頸柱區的軸線為軸線，所述錐形區的各截面均為以軸線為圓心的圓形，截面積自靠近連頸區的一端向另一端逐漸變小，所述錐形區的下臺面(靠近連頸區的一端)與連頸區契合，錐形區各截面的直徑為12-14mm，錐形區的長度為18-22mm。本專利技術第二方面提供一種個體化股骨短柄的制備方法，所述方法包括：根據所述個體化股骨短柄的構建方法構建獲得的個體化股骨短柄的模型，制備個體化股骨短柄。優選的，制備個體化股骨短柄時，采用3D打印技術。更優選的，所述3D打印技術為EBM電子束熔融金屬3D打印技術。所述3D打印技術所采用的材料可以是本領域各種適用于制造人工關節的材料。更優選的，所述3D打印技術所采用的材料選自鈦合金，例如可以是鈷鉻鉬合金(例如，TitaniumTi本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種個體化股骨短柄的構建方法，包括如下步驟：1)建立股骨3D模型；2)以小轉子中點上方16?20mm的截面Q1、小轉子中點的截面Q2及小轉子中點下方8?10mm的截面Q3作為引導面，獲得截面Q1、Q2、Q3上的有效髓腔的形狀，根據有效髓腔的形狀獲得個體化股骨短柄的截面形狀，根據位于截面Q1、Q2、Q3上的個體化股骨短柄的截面的形狀引導獲得個形區；3)在個形區位于截面Q3的一端構建伸長區；4)在個形區位于截面Q1的一端構建連頸區；5)在連頸區遠離個形區的一端構建錐形區，從而構建獲得個體化股骨短柄的模型。

【技術特征摘要】
1.一種個體化股骨短柄的構建方法，包括如下步驟：1)建立股骨3D模型；2)以小轉子中點上方16-20mm的截面Q1、小轉子中點的截面Q2及小轉子中點下方8-10mm的截面Q3作為引導面，獲得截面Q1、Q2、Q3上的有效髓腔的形狀，根據有效髓腔的形狀獲得個體化股骨短柄的截面形狀，根據位于截面Q1、Q2、Q3上的個體化股骨短柄的截面的形狀引導獲得個形區；3)在個形區位于截面Q3的一端構建伸長區；4)在個形區位于截面Q1的一端構建連頸區；5)在連頸區遠離個形區的一端構建錐形區，從而構建獲得個體化股骨短柄的模型。2.如權利要求1所述的個體化股骨短柄的構建方法，其特征在于，所述步驟1)中，所述3D模型中，還包括參考坐標系，所述參考坐標系中，包括股骨內上髁點P3、外上髁點P4、股骨頭中心Ohead，參考坐標系以股骨內上髁點P3和外上髁點P4的中點為坐標系原點，P3與P4的連線為X坐標軸，P3和P4的中點與Ohead的連線為Z坐標軸，并根據X坐標軸和Z坐標軸確立Y坐標軸。3.如權利要求2所述的個體化股骨短柄的構建方法，其特征在于，所述步驟1)中，股骨頭中心Ohead的確定方法如下：股骨頭模型表面均勻選取點列，以確定股骨頭中心Ohead，所述點列的數量不小于5。4.如權利要求1所述的個體化股骨短柄的構建方法，其特征在于，所述步驟2)中，根據有效髓腔的形狀獲得個體化股骨短柄的截面形狀時，有效髓腔填充度取最大值；和/或，所述步驟2)中，截面Q3上個體化股骨短柄的截面形狀為橢圓形，其長軸長度為18-20mm，面積為2.5-3cm2；和/或，所述步驟2)中，截面Q2上個體化股骨短柄的截面形狀為橢圓形，其長軸長度為22-24mm，面積為3.5-4.5cm2；和/或，所述步驟2)中，截面Q1上個體化股骨短柄的截面形狀為橢圓形，其長軸長度為18-24mm，面積為2.5-4.5cm2；和/或，所述步驟2)中，以股骨干軸線為基準，獲取小轉子中點的截面Q2，截面Q1、Q2、Q3之間互相平行；和/或，所述步驟2)中，個體化股骨短柄的截面自截面Q1至截面Q2均勻變化；和/或，所述步驟2)中，個體化股骨短柄的截面自截面Q2至截面Q3均勻變化。5.如權利要求1所述的個體化股骨短柄的構建方法，其特征在于，所述步驟3)中，伸長區的長度為10-80mm；和/或，所述伸長區的截面積自靠近個形區的一端向另一端逐漸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王燎，汪軼平，張恒輝，艾松濤，
申請(專利權)人：影為醫療科技上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31