一种3D打印自复位外固定装置的制作方法

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种颌面自复位外固定系统及其构建方法。

背景技术：

颌面部损伤多因工伤、运动损伤、交通事故和生活中的意外伤害所致，颌面部血循环丰富，上接颅脑、下连颈部，且颌面骨骼形状不规则，所以在颌面损伤的修复过程中，往往存在一期复位困难、开放性骨折无法一期固定等问题，导致畸形愈合、影响外形。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种颌面自复位外固定装置及系统，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种颌面自复位外固定装置模型的构建方法，包括：

提供待修复的颌面的三维模型，所述颌面的三维模型包括颌面骨三维模型和颌面面部三维模型；

基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座；

基于颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部构建复位支撑部；

基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑部上构建复位孔。

在本发明一些实施方式中，基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座的具体方法为：基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座基准面，基于基座基准面构建基座。

在本发明一些实施方式中，所述基座自额部延伸至下颌下方。

在本发明一些实施方式中，所述基座的厚度为2mm～3mm。

在本发明一些实施方式中，基于颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部构建复位支撑面的具体方法为：镜像颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部至颌面骨待修复区域，基于健侧面的颌面面部的镜像的皮肤表面构建复位支撑部基准面，基于复位支撑部基准面构建复位支撑部。

在本发明一些实施方式中，所述复位支撑部的厚度为2mm～3mm。

在本发明一些实施方式中，基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑面上构建复位孔的具体方法为：基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑部上的投影构建复位孔。

在本发明一些实施方式中，所述复位支撑部上穿设有多个复位孔。

在本发明一些实施方式中，所述复位孔的直径为3～6mm。

在本发明一些实施方式中，所述复位孔的外侧孔径大于内侧孔径。

在本发明一些实施方式中，还包括：在复位支撑部上构建通孔，所述通孔穿设于复位支撑部。

在本发明一些实施方式中，所述通孔在复位支撑部上均匀分布。

在本发明一些实施方式中，所述通孔的面积占复位支撑部总面积的3％～10％。

本发明另一方面提供一种颌面自复位外固定装置的制备方法，所述方法包括：根据所述的颌面自复位外固定装置模型的构建方法构建获得的颌面自复位外固定装置模型，制备颌面自复位外固定装置。

本发明另一方面提供一种颌面自复位外固定系统，包括由所述的颌面自复位外固定装置模型的构建方法构建获得、或由所述的颌面自复位外固定装置的制备方法制备获得的颌面自复位外固定装置。

在本发明一些实施方式中，还包括与复位孔相配合的复位件，所述复位件包括骨皮质层嵌入部和牵引部。

本发明另一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的颌面自复位外固定装置模型的构建方法的步骤、或所述的颌面自复位外固定装置的制备方法的步骤。

本发明另一方面提供一种设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行所述的颌面自复位外固定装置模型的构建方法的步骤、或所述的颌面自复位外固定装置模型的制备方法的步骤。

本发明另一方面提供一种装置，所述装置可以包括：

三维模型提供模块，用于提供待修复的颌面的三维模型，所述颌面的三维模型包括颌面骨三维模型和颌面面部三维模型；

基座构建模块，用于基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座；

复位支撑部构建模块，用于基于颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部构建复位支撑部；

复位孔构建模块，用于基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑部上构建复位孔；

在本发明一些实施方式中，还包括：通孔构建模块，用于在复位支撑部上构建通孔，所述通孔穿设于复位支撑部；

在本发明一些实施方式中，还包括：导板制备模块，用于根据构建获得的颌面自复位外固定装置模型，制备颌面自复位外固定装置。

本发明另一方面提供一种颌面自复位外固定系统，包括颌面自复位外固定装置，所述颌面自复位外固定装置包括用于贴合颌面骨待修复区域周围的颌面面部的基座、和与颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部相配合的复位支撑部，所述基座与复位支撑部相连接，所述复位支撑部上设有复位孔；

所述颌面自复位外固定系统还包括与所述复位孔相配合的复位件，所述复位件包括骨皮质层嵌入部和牵引部。

在本发明一些实施方式中，所述基座包括额部贴合部和下颌贴合部。

在本发明一些实施方式中，所述基座的厚度为2mm～3mm。

在本发明一些实施方式中，所述复位支撑部的厚度为2mm～3mm。

在本发明一些实施方式中，所述复位支撑部上设有多个复位孔。

在本发明一些实施方式中，所述复位孔的直径为3～6mm，所述复位孔的外侧孔径大于内侧孔径。

在本发明一些实施方式中，所述复位支撑部上还设有通孔，所述通孔在复位支撑部上均匀分布。

在本发明一些实施方式中，所述通孔的面积占复位支撑部总面积的3％～10％。

在本发明一些实施方式中，所述通孔沿人体水平面延伸。

在本发明一些实施方式中，所述牵引部为迂回状。

附图说明

图1显示为本发明颌面自复位外固定装置结构示意图。

图2显示为本发明复位件结构示意图。

图3显示为本发明复位件固定示意图。

图4显示为本发明颌面自复位外固定装置使用示意图。

图5显示为本发明颌面自复位外固定系统使用示意图。

元件标号说明

1颌面自复位外固定装置

11基座

111额部贴合部

112下颌贴合部

12复位支撑部

13复位孔

14通孔

2复位件

21牵引部

22骨皮质层嵌入部

3颌面骨骼

31骨皮质层

32着力点

具体实施方式

本发明发明人经过大量探索性研究，提供了一种新的颌面自复位外固定装置及其构建方法，并进一步提供与之相配合的颌面自复位外固定系统，所述颌面自复位外固定装置及系统可以有效改善颌面骨骼修复效果，避免多次重复手术，在此基础上完成了本发明。

本发明第一方面提供一种颌面自复位外固定装置模型的构建方法，包括：

s1)提供待修复的颌面的三维模型，所述颌面的三维模型包括颌面骨三维模型和颌面面部三维模型；

s2)基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座；

s3)基于颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部构建复位支撑部；

s4)基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑部上构建复位孔。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法，可以包括：提供待修复的颌面的三维模型，所述颌面的三维模型包括颌面骨三维模型和颌面面部三维模型。所述待修复的颌面通常指需要接受颌面骨骼修复的患者的颌面部分，其所提供的三维模型中，通常需要包括颌面骨三维模型和颌面面部三维模型。所述颌面骨三维模型通常指颌面骨骼的三维模型，至少需要包括待修复的颌面骨区域，其通常可以通过ct数据导入软件后获得，具体可以是例如simplant、mimics、proplan等软件。所述颌面面部三维模型通常指患者的颌面表面的三维模型，其通常可以通过ct数据导入软件后获得，具体可以是例如mimics、medraw等软件。颌面骨三维模型和颌面面部三维模型整合后，即可获得待修复的颌面的三维模型，整合过程中所使用的软件可以是例如3-matic、geomagic等软件。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法，还可以包括：基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座。所述基座通常可以用于支撑复位支撑部，所述基座通常分布于颌面骨待修复区域周围的颌面面部、且贴合于该区域的颌面面部并沿颌面面部延伸，这部分区域通常为正常组织。所述基座通常可以在颌面面部延伸并覆盖一定面积，从而整体上更好地贴合于颌面面部，以向复位支撑部提供更好的支撑效果，例如，所述基座可以自额部延伸至下颌下方。所述基座的厚度对于本领域技术人员来说是可以调整的，以期能够投提供合适的支撑强度即可，例如，所述基座的厚度可以为2mm～3mm。在本发明一优选实施方式中，基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座的具体方法为：基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座基准面，基于基座基准面构建基座。基座基准面通常与颌面骨待修复区域周围的颌面面部表面相契合，基座基准面通常可以自额部延伸至下颌下方，从而整体上更好地贴合于颌面面部，以提供更好地支撑效果。将基座基准面向外侧(即，相对于面向颌面骨表面的方向，与之相反的方向)延伸一定距离，即可构建获得基座。基座基准面向外侧延伸的距离通常与基座的厚度是相对应的，例如，延伸的距离可以为2mm～3mm。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法，还可以包括：基于颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部构建复位支撑部。所述健侧面的颌面面部通常指患者未发生颌面骨损伤的一侧(即健康组织一侧)的颌面骨和颌面面部结构，基于健侧面可以获得预期的颌面面部的复位位置，由于人体面部结构基本为左右对称、且颌面面部的复位位置往往与该部位的颌面骨骼位置是对应的，所以合理的颌面面部的复位位置即可对应合理的颌面骨骼复位位置。所述复位支撑部通常用于在颌面骨骼复位过程中，向牵引颌面骨骼复位的部件(例如复位件，更具体可以是复位钉等)提供支撑力。所述复位支撑部通常可以分布于颌面骨待修复区域的颌面面部、并沿颌面面部延伸，其构建时，由于该区域为颌面骨待修复区域，所以复位支撑部通常会与该区域的颌面面部留有一定间隙。另外，由于健康组织一侧的颌面面部通常会向外拱起，所以在提供支撑力时，通常会有较好的稳定性。所述复位支撑部的厚度对于本领域技术人员来说是可以调整的，以期能够投提供合适的支撑强度即可，例如，所述复位支撑部的厚度可以为2mm～3mm。在本发明一优选实施方式中，基于颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部构建复位支撑面的具体方法为：镜像颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部至颌面骨待修复区域，基于健侧面的颌面面部的镜像的皮肤表面构建复位支撑部基准面，基于复位支撑部基准面构建复位支撑部。将健侧面的颌面面部镜像至颌面骨待修复区域，即可以获得预期颌面面部和颌面骨骼的复位位置，支撑部基准面通常与健侧面的颌面面部镜像表面相契合，支撑部基准面通常能够覆盖整个颌面骨待修复区域，从而可以向各个修复部位提供更好地牵引效果。将复位支撑部基准面向外侧(即，相对于面向颌面骨表面的方向，与之相反的方向)延伸一定距离，即可构建获得复位支撑部。复位支撑部基准面向外侧延伸的距离通常与复位支撑部的厚度是相对应的，例如，延伸的距离可以为2mm～3mm。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法，还可以包括：基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑部上构建复位孔。在构建复位孔时，通常需要提供颌面骨待修复区域的着力点，所述颌面骨待修复区域的着力点的确定通常基于骨折块的形状、所处的位置等。所述复位孔通常用于设置牵引颌面骨骼复位的部件(例如复位件，更具体可以是复位钉等)。通常来说，在复位支撑部上设有多个复位孔，所述复位孔通常穿设于复位支撑部上，从而可以对待修复的颌面骨骼提供更加均匀、准确的牵引效果。本领域技术人员可根据需要调整复位孔的形状，通常来说，复位孔的形状与复位件相对应，例如，所述复位孔可以为圆柱形，所述复位孔的直径可以为3～6mm，再例如，所述复位孔的外侧孔径可以大于内侧孔径，从而可以与复位件相配合，更好地提供牵引力。在本发明一优选实施方式中，基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑面上构建复位孔的具体方法为：基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑部上的投影构建复位孔。在确定颌面骨待修复区域的着力点以后，将着力点向复位支撑部进行投影，根据投影方向和复位支撑部的形状即可构建复位孔，所述投影的方向通常对应于复位支撑部内侧面，即与其内侧面的切面相垂直。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法，还可以包括：在复位支撑部上构建通孔，所述通孔穿设于复位支撑部。通孔的存在不仅可以节省材料费用，还可以辅助精确固位，从而使基座、复位支撑部的固定更加稳定。在本发明一优选实施方式中，所述复位支撑部上可以设有多个通孔，通孔在复位支撑部上均匀分布。在本发明另一优选实施方式中，所述通孔的面积占复位支撑部总面积的3％～10％。

本发明第二方面提供一种颌面自复位外固定装置的制备方法，所述方法包括：根据本发明第一方面所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法构建获得的颌面自复位外固定装置模型，制备颌面自复位外固定装置。根据所述的模型制备获得颌面自复位外固定装置的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，可以采用3d打印等方法，再例如，3d打印过程中所使用的材料可以是光敏树脂等。

本发明第三方面提供一种颌面自复位外固定装置，由本发明第一方面所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法构建获得、或由本发明第二方面所提供的颌面自复位外固定装置的制备方法制备获得。

如图1所示，本发明提供一种颌面自复位外固定装置1，所述颌面自复位外固定装置1包括用于贴合颌面骨待修复区域周围的颌面面部的基座11、和与颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部相配合的复位支撑部12，所述基座11与复位支撑部12相连接，所述复位支撑部12上设有复位孔13。所述颌面自复位外固定装置1可以用于颌面骨骼修复，其可以通过基座11贴合于颌面骨待修复区域周围的颌面面部(即正常组织)，而复位支撑部12则通常根据颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部进行构建，复位支撑部12通常可以位于颌面骨待修复区域上方，且与之存在一定间隙，并通过其上设置的复位孔13，向牵引颌面骨骼复位的部件(例如复位件，更具体可以是复位钉等)提供支撑力，从而可以牵引受损颌面骨骼，促进其修复。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置中，所述基座11通常可以用于支撑复位支撑部，所述基座11通常分布于颌面骨待修复区域周围的颌面面部、且贴合于该区域的颌面面部并沿颌面面部延伸，这部分区域通常为正常组织。所述基座11通常可以在颌面面部延伸并覆盖一定面积，从而整体上更好地贴合于颌面面部，以向复位支撑部提供更好的支撑效果，例如，所述基座11可以包括额部贴合部111和下颌贴合部112，从而可以自额部延伸至下颌下方；再例如，所述基座11的厚度可以为2mm～3mm。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置中，所述复位支撑部12通常用于在颌面骨骼复位过程中，向牵引颌面骨骼复位的部件(例如复位件，更具体可以是复位钉等)提供支撑力。复位支撑部12的形状通常与患者的健康组织一侧的颌面面部形状相对应，由于健康组织一侧的颌面面部通常会向外拱起，所以在提供支撑力时，通常会有较好的稳定性。所述复位支撑部12通常需要具有一定的厚度，以提供良好的支撑效果，例如，所述复位支撑部12的厚度可以为2mm～3mm。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置中，所述复位支撑部12上通常设有多个复位孔13，所述复位孔通常穿设于复位支撑部上，从而可以对待修复的颌面骨骼提供更加均匀、准确的牵引效果。本领域技术人员可根据需要调整复位孔的形状，通常来说，复位孔的形状与复位件相对应，例如，所述复位孔可以为圆柱形，所述复位孔的直径可以为3～6mm，再例如，所述复位孔13的外侧孔径可以大于内侧孔径，从而可以与复位件相配合，更好地提供牵引力。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置中，所述复位支撑部12上还设有通孔14，所述通孔14在复位支撑部12上均匀分布。通孔的存在不仅可以节省材料费用，还可以辅助精确固位，从而使基座、复位支撑部的固定更加稳定。本领域技术人员可根据需要调整通孔的形状和大小，例如，所述通孔14的面积占复位支撑部12总面积的3％～10％；再例如，所述通孔14沿人体水平面延伸。

本发明第四方面提供一种颌面自复位外固定系统，包括本发明第三方面所提供的颌面自复位外固定装置1；所述颌面自复位外固定系统还包括与所述复位孔13相配合的复位件2，所述复位件2包括骨皮质层嵌入部22和牵引部21。所述复位件2通常与复位孔13相配合，其骨皮质层嵌入部22通常可以嵌入待修复的颌面骨骼的骨皮质层，而其牵引部21则可以与复位支撑部12相配合，从而通过与复位支撑部12之间的作用力，对待修复的颌面骨骼形成一定的牵引力，例如，牵引部21可以穿过复位孔13并外露于颌面自复位外固定装置1的复位支撑部12，所述复位孔13的外侧孔径可以大于内侧孔径，牵引部21位于复位支撑部12外侧的部分可以嵌入复位孔13的外侧，但不穿过复位孔13，从而可以从复位支撑部12外侧通过牵引部21对待修复的颌面骨骼进行牵引。所述骨皮质层嵌入部22和牵引部21的形状和大小对于本领域技术人员来说应该是可以合理调整的，例如，所述牵引部21可以为迂回状，再例如，待修复的颌面骨骼上通常会设有孔洞，骨皮质层嵌入部22可以伸入孔洞，其端部可以向两侧延伸，以实现复位件2与待修复的颌面骨骼之间的相对固定。在本发明一具体实施例中，所述复位件2整体上构成ω形状。

本发明所提供的颌面自复位外固定系统中，还可以包括用于覆盖本发明第三方面所提供的颌面自复位外固定装置1的覆盖膜。所述覆盖膜通常是柔性的，当颌面自复位外固定装置1贴合颌面骨待修复区域时，覆盖膜可以覆盖于颌面自复位外固定装置1表面，其覆盖区域通常可以略大于颌面自复位外固定装置1的覆盖区域，覆盖以后，接负压吸引，即可通过覆盖膜将颌面自复位外固定装置1稳定地贴合于目标区域。

本发明第五方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现本发明第一方面所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法的步骤、或本发明第二方面所提供的颌面自复位外固定装置的制备方法的步骤。

本发明第六方面提供一种设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行本发明第一方面所提供的颌面自复位外固定装置模型的构建方法的步骤、或本发明第二方面所提供的颌面自复位外固定装置的制备方法的步骤。

本发明第七方面提供一种装置，所述装置可以包括：

三维模型提供模块，用于提供待修复的颌面的三维模型，所述颌面的三维模型包括颌面骨三维模型和颌面面部三维模型；

基座构建模块，用于基于颌面骨待修复区域周围的颌面面部构建基座；

复位支撑部构建模块，用于基于颌面骨待修复区域所对应的健侧面的颌面面部构建复位支撑部；

复位孔构建模块，用于基于颌面骨待修复区域的着力点在复位支撑部上构建复位孔；

可选的，还包括：通孔构建模块，用于在复位支撑部上构建通孔，所述通孔穿设于复位支撑部；

可选的，还包括：导板制备模块，用于根据构建获得的颌面自复位外固定装置模型，制备颌面自复位外固定装置。

本发明中，上述装置中各模块的运行原理可以参照如上所述的颌面自复位外固定装置模型的构建方法和/或颌面自复位外固定装置的制备方法，在此不做赘述。

本发明所提供的颌面自复位外固定装置及包括该装置的颌面自复位外固定系统不仅结构简单，使用方便，其应用过程中还可以有效改善颌面骨骼修复效果，避免多次重复手术，可以避免对患者造成的不必要损伤，极大地提升了颌面部损伤相关治疗的治疗效果，具有良好的产业化前景。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

颌面自复位外固定装置的构建：

1)获取患者颅部ct影像学数据，使用三维重建软件读取数据。

2)三维重建颅颌面骨折模型、面部皮肤模型，并用不同颜色对骨折块进行区分标注。

3)在软件中模拟骨折块复位的过程，确定骨折块复位的着力点。

4)镜像患者健侧面部数据至患侧创面，镜像后的面部数据为骨折复位面。

5)以创面周围健康组织为该固定装置的基座基准面，以着力点在复位面的投影点为复位点。

6)根据骨折复位面、基座基准面、复位点设计自复位外固定装置，复位孔直径5mm，复位支撑部和基座厚度为2mm。

7)导出穿刺导板stl格式文件，3d打印外固定装置。

所述的3d打印设备为光固化快速成型设备，打印材料为光敏树脂。

在手术中，使用该外固定装置，结合负压创面治疗技术：

将上述制备获得的外固定装置置于患者创伤部位的对应位置，在皮肤上描记复位孔的对应位置；

将描记有复位孔对应位置的皮肤切开，并使用颅骨钻将骨片打孔；

创面覆盖海绵后戴上适形支架；

在复位孔内楔入自复位钉，并将自复位钉的前端嵌入骨片中；

贴上3m膜，接负压吸引，完成操作，并定期换药和影像学检查，及时调整牵引力量。

上述外固定装置可以在修复创面的同时，对骨折块进行功能复位，减少后期的正骨矫形频次。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。