[发明专利]个性化多孔结构的距骨修复体、截骨手术导板及其设计方法

说明书

本发明公开了一种个性化多孔结构的距骨修复体、截骨手术导板及其设计方法，设计方法包括下述步骤：CT数据提取，重构距骨的三维模型,并导出stl格式文件；将距骨stl文件导入三维建模软件Rhinoceros，进行逆向建模设计；利用三刀法进行截骨，并拟合得到与原距骨滑车关节曲面曲率吻合的曲面；利用grasshopper插件在假体截骨面设计随机表面多孔结构，提高假体生物相容性，利于新骨长入和固定利用外踝关节面作为固定面，设计截骨手术导板；将所述的手术导板，距骨假体与距骨stl模型进行装配，建立虚拟的距骨截骨与修复导航。本发明是基于患者的距骨CT数据的基础上，结合逆向建模设计与正向建模设计，设计距骨修复体与截骨导航。

技术领域

本发明涉及距骨修复体与手术导板的设计方法，具体涉及一种个性化多孔结构的距骨修复体、截骨手术导板及其设计方法。

背景技术

距骨是传递人体重力至足部的重要枢纽，在人体足部的生物力学具有重要的作用，具有独特的解剖结构，其大部分骨质被关节软骨覆盖。由于其复杂的生物力学作用，当距骨受到承重性破坏时，造成距骨头坏死。如何有效的修复距骨，重建踝关节的生物力学功能是需要考虑的重要问题。距骨解剖结构不规则，在距骨修复中如何进行准确的截骨，运动关节面修复仍然是一难点。

近年来，3D打印技术在医学上的应用正在国内形成一股研究的浪潮。通过3D打印技术可制备具有复杂空间结构的零部件产品，国内许多学者已将该技术应用于医学领域，包括医学手术模型的建立，手术导板的制作，膝关节置换股骨假体，髋关节置换假体等的制作。而距骨假体的复杂不规则形状，增大了其设计的困难性，因此，亟需开发一种用于距骨个性化修复体及其截骨手术导板的设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种个性化多孔结构的距骨修复体、截骨手术导板及其设计方法，重建踝关节的生物力学功能，为距骨坏死的假体置换提供新的治疗方案。

为实现以上目的，本发明采取如下技术方案：

本发明的一种个性化多孔结构的距骨修复体，包括距骨修复体本体，所述距骨修复体本体的上表面为一曲面，所述距骨修复体本体的下表面为切除距骨坏死部位形成的第一截骨平面、第二截骨平面和第三截骨平面，所述第一截骨平面、第二截骨平面和第三截骨平面沿距骨修复体的下表面依次排列；所述第一截骨平面、第二截骨平面和第三截骨平面上布满有随机六边形多孔结构；所述第二截骨平面上设有用于第二截骨平面上固定假体的固定钉。

作为优选的技术方案，所述随机六边形多孔结构位具有一定厚度的随机六边形多孔结构；所述随机六边形多孔结构的设计方法如下：

用populate 2D电池在第一截骨平面、第二截骨平面和第三截骨平面上布置随机点，并利用Voronoi电池生成随机六边形，将获得的随机六边形的平面曲线集合，连接Weaverbird’s Picture Frame电池在六边形中间挖洞镂空，形成随机六边形多孔平面集合，利用Weaverbird’s Mesh Thicken电池将随机六边形多孔二维平面进行增厚，获得具有一定厚度的随机六边形多孔结构，并利用bake功能将多孔结构实体输出到Rhinocros窗口中，完成表面随机多孔结构的设计。

作为优选的技术方案，所述固定钉为两颗，所述固定钉的法向方向为第二截骨平面的法向方向。

作为优选的技术方案，所述固定钉为直径为5mm、高度为8mm的圆柱与直径为5mm的半圆球组成。

本发明还公开了一种用于个性化多孔结构的距骨修复体的距骨截骨手术导板，包括第一截骨辅助导板、第二截骨辅助导板和第三骨辅助导板，所述第一截骨辅助导板、第二截骨辅助导板和第三骨辅助导板的形状和设置方向分别与第一截骨平面、第二截骨平面和第三截骨平面形状和设置方向一致；所述第二截骨辅助导板通过连接桥连接有用于固定距骨的外踝关节面作为导板固定板，所述固定板上设有两个固定孔。