形成患者特異的植入物的方法技術

本發明專利技術提供了基于模具系統形成患者特異的手術植入物的方法和裝置。該裝置包括成形工具和可利用成像處理技術和快速原型法來產生的模具。該模具裝置包含至少兩個不相鄰的表面特征，用于在成形過程中固定植入物形成材料(如鈦網)，使植入物形成材料能夠超出其彈性范圍拉伸，由此使其隨著正確的患者特異的曲率永久變形。將植入物轉移給患者時，該植入物可包括一個或多個用于引導和配準的解剖學表面特征。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用本申請要求于2010年6月11日提交的名稱為“形成具有拓撲輪廓的患者特異的植入物的方法”的第61/353，925號美國臨時專利申請的優先權，該美國臨時專利申請的全部內容通過引用并入本文。
技術介紹
本專利技術涉及利用圖像數據制造患者特異的植入物的方法和裝置，并且更具體地，涉及制造用于顱骨和面骨缺陷重塑的患者特異的植入物。顱骨和面骨缺陷的手術修復可能是技術上困難、費力且費時的過程，而且所缺失骨骼的精確復位特別具有挑戰性。已知最近采用的計算機輔助設計和快速原型設計技術顯 著地提高了效率并改善了效果。如果在手術前缺陷是穩定、明顯且直觀的，則可應用計算機建模來形成患者特異的植入物的虛擬3D模型。臨床已證明鈦網在顱骨和面骨非承重缺陷的重塑上特別有效(Kuttenberger and Hardt, J. CranioMaxfac. Surg. , 2001;Schipper et al, Eur. Arch.Otorhinolaryngol.，2004)。該網狀物提供穩定、永久、生物相容的重塑,其耐受性好，即使是直接接觸鼻旁竇時也如此。鈦網通常通過傳統的手工成形和處理或者用型腔和沖頭的沖壓加工而隨意成形。不幸的是，所缺失骨骼的精確復位通常很困難，而且可被與形成穩定的模塑植入物和正確定位植入物相關的問題所危害。這在缺陷很大(涉及復雜的輪廓或存在于有限的可進入解剖位置)時，特別現實。專利技術概述本專利技術提供的實施方案包括用于基于模型系統成形患者特異的手術植入的方法和裝置。該裝置包括成形工具和模具，所述模具可利用成像處理技術和快速原型設計法來產生。所述模具裝置包含至少兩個不相鄰表面特征，用于在成形過程中固定植入物形成材料(如鈦網)，使植入物形成材料能夠超出其彈性范圍拉伸，由此永久變形成具有患者特異的正確曲率。當植入物轉移至患者時，該植入物可包含用于引導和配準的一個或多個解剖學表面。因此，在一個實施方案中，提供了用于使植入物形成材料成形為手術植入物以矯正骨骼區缺陷的裝置，該裝置包括包含骨骼區的無缺陷表面輪廓的模具；以及具有相對于模具的陰性表面輪廓的成形工具，使得在模具和成形工具之間被壓植入物形成材料時，植入物形成材料成形為手術植入物；其中模具和成形工具中的至少一個包含兩個或多個不相鄰表面特征；并且其中的表面特征被配置成在模具和成形工具之間局部固定植入物形成材料，使得植入物形成材料在合適的壓力下永久變形。在另一實施方案中，提供了用于使植入物形成材料成形為手術植入物以矯正骨骼區域缺陷的裝置，其中在兩個表面之間壓縮植入物形成材料時植入物形成材料支持側面流體流動，所述裝置包括包含骨骼區的無缺陷表面輪廓的模具；以及具有相對于模具的陰性表面輪廓的成形工具，使得在模具和成形工具之間壓縮植入物形成材料時，植入物形成材料成形為手術植入物；其中所述模具和成形工具中的一個包含通道，該通道包含外部口和內部口，其中在模具和成形工具之間壓縮植入物形成材料時，內部口與植入物形成材料流動相通。在另一實施方案中，提供了用于使植入物形成材料成形為手術植入物以矯正骨骼區域缺陷的裝置，所述裝置包括包含骨骼區的無缺陷表面輪廓的模具；具有相對于模具的陰性表面輪廓的成形工具，使得在模具和成形工具之間壓縮植入物形成材料時，植入物形成材料成形為手術植入；以及貯液器，在模具和成形工具之間壓縮植入物形成材料時，定位所述貯液器使植入物形成材料浸沒在液體中。在另一實施方案中，提供了用于形成矯正骨骼區缺陷的患者特異的手術植入物的 成套工具，所述成套工具包括以上所述的裝置；以及植入物形成材料。在另一實施方案中，提供了制造模具系統的方法，所述模具系統用于使植入物形成材料成形為手術植入物，使得手術植入物具有配置成矯正骨骼區缺陷的曲率，所述方法包括以下步驟獲取骨骼區的數字圖像；處理數字圖像，獲得到骨骼區的三維模型；處理三維模型，獲得到骨骼區的無缺陷三維手術模型；處理無缺陷三維手術模型并生成模具系統的模型，其中所述模具系統包括陽模和陰性形成工具，使得在模具和成形工具之間壓縮植入物形成材料時，植入物形成材料成形為手術植入物；在模具和成形工具中的一個或多個中包含兩個或多個不相鄰表面特征；以及制造模具系統；其中選擇表面特征以在模具和成形工具之間局部固定植入物形成材料，使得植入物形成材料在施加適當的壓力下永久變形。在另一實施方案中，提供了形成用于在手術過程中矯正骨骼區缺陷的手術植入物的方法，所述方法包括以下步驟提供如上所述的裝置；在模具和形成工具之間定位植入物形成材料，其中所述植入物形成材料具有足以接觸表面特征的空間范圍；以及向模具和成形工具施加壓力以使手術植入物成形。在另一實施方案中，提供了形成用于在手術過程中矯正骨骼區缺陷的手術植入物的方法，所述方法包括以下步驟提供如上所述的裝置；在模具和形成工具之間定位植入物形成材料，其中所述植入物形成材料具有足以接觸表面特征的空間范圍；以及向模具和成形工具施加壓力以使手術植入物成形。在另一實施方案中，提供了形成用于在手術過程中矯正骨骼區缺陷的手術植入物的方法，所述方法包括以下步驟提供如上所述的裝置，其包括合并貯液器的模具系統，其中所述植入物形成材料包含一種聚合物；將液體加入到貯液器中，其中所述液體的溫度適合于軟化該聚合物；將植入物形成材料浸沒到液體中；以及向模具和成形工具施加壓力以使其成形。可通過參考下列詳細說明及附圖來實現進一步理解本專利技術的功能和有利方面。附圖簡述現在參考附圖，僅以示例的方式描述實施方案，其中附圖說明圖1提供了闡明形成植入物的方法的流程圖。圖2示出并入用于超出其彈性極限拉伸植入物形成材料的表面特征的模具系統。圖3提供具有另外的凹槽輪廓的網狀物植入物的照片。圖4示出并入用于接合和固定模具形成材料的外部邊緣的模具。圖5(a)和(b)示出利用銷來固定用于形成植入物的網狀物的模具系統。圖6示出(a)包含用于在壓縮過程中固定網狀物的銷的模具系統，(b)顯示固定的銷的網狀物的俯視圖，(C)壓縮的網狀物，(d)所得到的成形的植入物，以及(e)修整成所需要尺寸的成形的植入物。圖7示出(a)顯示計劃手術位置的患者顱骨的模型和(b)植入物的范圍和計劃的表面特征。圖8示出(a)人工表面特征的界限和(b)解剖學上形成的輪廓。圖9(a)至(f)示出不同類型的人工表面特征。圖10示出(a)金屬網狀植入物形成材料，(b)兩部分系統的成形工具，(C)模具，(d)沖壓成形步驟之后，在模具上形成3D形狀的網狀物，(e)修整的植入物，以及(f)轉移至患者顱骨的植入物。圖11示出包含用于在壓縮之前或之后使植入物浸沒在流體中的貯液池的模具系 統。圖12(a)至(I)示出在壓縮前、壓縮中或壓縮后用于植入物形成材料與液體相接觸的模具系統的不同示例性實施方案。圖13示出包括機械壓力機和熱浴的模具系統的實例。圖14示出(a)顯示人工輪廓和解剖學輪廓的成形網狀物截面的實例，和(b)去除多余網狀物后只留下與解剖學相符合的網狀物的圖。圖15示出(a)手術前的顱額骨缺陷的3D CT掃描，(b)顯示制造的模型和成形工具的照片，以及(C)變形的網狀物，其具有與模型曲率的相符合的曲率。圖16提供(a)手術中固定于顱額骨的網狀物的照片和(b)手術后顯示就位于額輪廓修復的成形網狀物的軸本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：奧勒·安東尼塞恩，格倫·愛德華茲，詹姆士·邁恩普瑞茲，
申請(專利權)人：新寧醫院，
類型：
國別省市：