一种个性化髋关节占位器模具制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及骨科髋关节置换手术中使用的模具，特别涉及一种个性化髋关节占位器模具制作方法。
【背景技术】
[0002]随着三维打印技术在医疗行业应用的深入，三维打印的个性化髋关节植入物金属假体也越来越多，人工关节置换术后感染是一个十分难解决的并发症，治疗非常困难。目前应用最普遍的是进行二次翻修手术:第一次手术将人工关节假体取出，并进行彻底的清创；待患者感染得到控制后，再进行第二次手术植入新的假体。在手术间隔期间需要将取出假体后的空位置用其它物体占住，以防止关节周围软组织挛缩而给第二次手术造成困难。抗生素骨水泥占位器的使用可防止软组织挛缩，同时可以控制感染，目前，使用关节型抗生素占位器进行二期翻修手术已经成为国际上公认的方法。髋关节占位器多采用骨水泥制作，为防止感染及减少手术时间，占位器的制作需要在手术室中现场制作，以保持无菌环境。这就要求占位器的制作要方便快捷、可靠、制作精度有保障。传统抗生素骨水泥占位器的制作有手工捏模成型法和利用系列化的成形模具制作。
[0003]手工捏模成型的占位器，利用骨水泥及抗生素按一定比例配伍，捏制成与患者骨质差不多形状的占位器，因其精度低，关节面形状不能很好地与患者骨质拟合，容易造成占位器与髋白骨质间发生磨损而造成进一步的骨质丢失，患者在手术间隔期活动受到较大的限制，而且制作时间长。
[0004]利用模具在手术中直接制作占位器在一定程度上解决了关节面粗糙问题，在形状上也更能符合患者骨质形态。模具根据材料不同主要分为两种，一种是金属型的，可反复灭菌重复利用，常用的模具为股骨头部件及股骨干部件一体的结构，型号可选择性少;而能实现不同尺寸的股骨头部件与不同尺寸的股骨髓腔部件自由匹配的髋关节占位器模具结构又比较复杂，且金属模具需要机械加工，成本较高；另一种是塑料模具，也是预先制造好的商品化的塑料模具，经过特定通道，利用骨水泥枪将带抗生素的骨水泥注入到塑料模具中，当骨水泥硬化后，将塑料模具沿着特定方向剪开，就可将成型的占位器取出使用，此种塑料占位器模为一次性消耗品，用完即弃，不可重复利用，因而库存量大。商品化的占位器减少了术中直接制作占位器的时间，加快了手术进程，但是这种占位器费用高，增加患者负担，且库存量大，需无菌包装，存在有效期问题。而且这种模具是系列化的，不能实现个性化的占位器模具制作。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的是提供一种个性化髋关节占位器模具制作方法，制作出的模具能实现个性化、低成本、快速制作占位器。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种个性化髋关节占位器模具制作方法，包括如下步骤:
[0008]I)扫描患者髋关节数据，并导入到Mimics建模软件，通过形态学处理，生成可视化髋关节三维模型，在Geomagic软件中对髋关节三维模型进行网格优化，得到髋关节实体模型；
[0009]2)将髋关节实体模型导入正向设计软件UG，结合占位器模型库设计占位器模型，并以此为基础设计上模或下模；
[0010]3)利用三维打印机打印所述占位器模型和上模或下模，打印完成后进行打磨；
[0011 ] 4)将硅胶料液与固化剂按体积比100: (1-2)的比例进行混合，并搅拌3-5分钟，使其充分混合；
[0012]5)将打印出的占位器模型放入打印出的上模或下模型腔内，并做模框将其围住，在打印出的占位器股骨髓部分靠近股骨头部分中心粘接一根圆棒以便形成浇注口，在占位器股骨髓尾部放置一根小圆柱以便形成排气口通道，以此作为倒模母版，将步骤4)混合好的硅胶灌注入模框内；
[0013]6)将灌注好的硅胶抽真空18-22分钟，使其气泡溢出，之后静置12-14小时，使硅胶固化；
[0014]7)固化后的硅胶则为占位器的下模或上模，将打印出的占位器模型放入该下模或上模型腔内，在硅胶模具上面涂一层凡士林，以此为母版将步骤4)混合好的硅胶灌注入模框内，按照步骤6)制作硅胶上模或下模，两个硅胶模具配合起来即为髋关节占位器模具。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]本发明髋关节占位器模具制作方法，制作的模具由硅胶材料制成，退让性好，容易脱模，制作时间短，成本低廉;本模具由三维扫描、正向设计和三维打印技术获得硅胶倒模母版，可个性化设计，精度高，制作出来的占位器与患者匹配性高。
[0017]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
【具体实施方式】
[0018]以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0019]实施例一
[0020]一种个性化髋关节占位器模具制作方法，包括如下步骤:
[0021]I)扫描患者髋关节数据，并导入到Mimics建模软件，通过形态学处理，生成可视化髋关节三维模型，在Geomagic软件中对髋关节三维模型进行网格优化，得到髋关节实体模型；
[0022]2)将髋关节实体模型导入正向设计软件UG，结合占位器模型库设计占位器模型，并以此为基础设计上模；
[0023]3)利用三维打印机打印所述占位器模型和上模，打印完成后进行打磨；
[0024]4)将硅胶料液与固化剂按体积比100:2的比例进行混合，并搅拌3分钟，使其充分混合；
[0025]5)将打印出的占位器模型放入打印出的上模型腔内，并做模框将其围住，在打印出的占位器股骨髓部分靠近股骨头部分中心粘接一根圆棒以便形成浇注口，在占位器股骨髓尾部放置一根小圆柱以便形成排气口通道，以此作为倒模母版，将步骤4)混合好的硅胶灌注入模框内；
[0026]6)将灌注好的硅胶抽真空20分钟，使其气泡溢出，之后静置12小时，使硅胶固化；
[0027]7)固化后的硅胶则为占位器的下模，将打印出的占位器模型放入该下模型腔内，在硅胶模具上面涂一层凡士林，以此为母版将步骤4)混合好的硅胶灌注入模框内，按照步骤6)制作硅胶上模或下模，上、下硅胶模具配合起来即为髋关节占位器模具。
[0028]实施例二
[0029]—种个性化髋关节占位器模具制作方法，包括如下步骤:
[0030]I)扫描患者髋关节数据，并导入到Mimics建模软件，通过形态学处理，生成可视化髋关节三维模型，在Geomagic软件中对髋关节三维模型进行网格优化，得到髋关节实体模型；
[0031]2)将髋关节实体模型导入正向设计软件UG，结合占位器模型库设计占位器模型，并以此为基础设计下模；
[0032]3)利用三维打印机打印所述占位器模型和下模，打印完成后进行打磨；
[0033]4)将硅胶料液与固化剂按体积比100:1的比例进行混合，并搅拌5分钟，使其充分混合；
[0034]5)将打印出的占位器模型放入打印出的下模型腔内，并做模框将其围住，在打印出的占位器股骨髓部分靠近股骨头部分中心粘接一根圆棒以便形成浇注口，在占位器股骨髓尾部放置一根小圆柱以便形成排气口通道，以此作为倒模母版，将步骤4)混合好的硅胶灌注入模框内；
[0035]6)将灌注好的硅胶抽真空22分钟，使其气泡溢出，之后静置14小时，使硅胶固化；
[0036]7)固化后的硅胶则为占位器的上模，将打印出的占位器模型放入该上模型腔内，在硅胶模具上面涂一层凡士林，以此为母版将步骤4)混合好的硅胶灌注入模框内，按照步骤6)制作硅胶上模或下模，两个硅胶模具配合起来即为髋关节占位器模具。
[0037]本发明髋关节占位器模具制作方法，制作的模具由硅胶材料制成，退让性好，容易脱模，制作时间短，成本低廉;本模具由三维扫描、正向设计和三维打印技术获得硅胶倒模母版，可个性化设计，精度高，制作出来的占位器与患者匹配性高。
[0038]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种个性化髋关节占位器模具制作方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)扫描患者髋关节数据，并导入到Mimics建模软件，通过形态学处理，生成可视化髋关节三维模型，在Geomagic软件中对髋关节三维模型进行网格优化，得到髋关节实体模型； 2)将髋关节实体模型导入正向设计软件UG，结合占位器模型库设计占位器模型，并以此为基础设计上模或下模； 3)利用三维打印机打印所述占位器模型和上模或下模，打印完成后进行打磨； 4)将硅胶料液与固化剂按体积比100:(1-2)的比例进行混合，并搅拌3-5分钟，使其充分混合； 5)将打印出的占位器模型放入打印出的上模或下模型腔内，并做模框将其围住，在打印出的占位器股骨髓部分靠近股骨头部分中心粘接一根圆棒以便形成浇注口，在占位器股骨髓尾部放置一根小圆柱以便形成排气口通道，以此作为倒模母版，将步骤4)混合好的硅胶灌注入模框内； 6)将灌注好的硅胶抽真空18-22分钟，使其气泡溢出，之后静置12-14小时，使硅胶固化； 7)固化后的硅胶则为占位器的下模或上模，将打印出的占位器模型放入该下模或上模型腔内，在硅胶模具上面涂一层凡士林，以此为母版将步骤4)混合好的硅胶灌注入模框内，按照步骤6)制作硅胶上模或下模，两个硅胶模具配合起来即为髋关节占位器模具。
【专利摘要】本发明公开了一种个性化髋关节占位器模具制作方法，包括如下步骤：1)扫描患者髋关节数据，并建立髋关节实体模型；2)在UG中结合髋关节实体模型及占位器模型库设计占位器、上模或下模；3)利用三维打印机打印占位器模型和上模或下模，之后打磨；4)将硅胶料液与固化剂搅拌混匀；5)组合打印出的占位器模型和上模或下模，用模框将其围住，留出浇注口及排气口通道，以此作为倒模母版，将混合好的硅胶灌入模框内；6)将灌注好的硅胶抽真空并静置固化；7)固化后的硅胶则为占位器的下模或上模，组合占位器模型和硅胶模具，在硅胶模具上涂一层凡士林来倒硅胶上模或下模，两个硅胶模具即为髋关节占位器模具；该方法制作出的模具能实现个性化、低成本、快速制作占位器。
【IPC分类】A61F2/32, B29C39/10
【公开号】CN105666762
【申请号】CN201610114439
【发明人】伍权, 孙立, 徐卫平, 田晓滨, 胡圣波, 汤耿, 杨先腾, 杨勤
【申请人】贵州师范大学, 贵州省人民医院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月1日