一种3D打印全踝关节假体的制作方法

本发明属于骨科医疗器械技术领域，尤其涉及一种3d打印全踝关节假体。

背景技术：

距骨是人体最大的不规则骨，其位于踝穴内，分别与胫骨远端关节面、跟骨前、中、后关节面和足舟骨形成胫距关节(踝关节)、距下关节和距舟关节，解剖结构相对复杂。对于全距骨的病变(包括距骨原发性肿瘤、无菌性坏死、距骨严重的粉碎性骨折等)患者，需要利用3d打印全踝关节假体置换患者的全踝关节。传统的踝关节假体常因患者的骨质较差而导致其固定不牢固，使得踝关节假体容易松动，踝关节假体的初期骨长入困难，影响踝关节假体的中长期的稳定性，而现有的踝关节为一体式结构，直接连接胫骨的截骨，不能很好的适应每位患者，造价成本高。

中国专利申请，申请号cn201920703128.2，申请日2019.05.16，授权公告号cn210749674u，授权公告日2020.06.16，公开了一种组合式人工3d打印全踝关节假体，包括胫骨假体、连接垫和距骨假体，所述胫骨假体包括连接的胫骨假体固定部和胫骨假体本体，所述胫骨假体本体设有容纳所述连接垫的腔体，所述胫骨假体本体与所述连接垫连接，所述连接垫设有半球形腔体，所述连接垫设有四个活动槽，所述距骨假体包括依次连接的距骨假体活动部、距骨假体连接部和距骨假体固定部，所述距骨假体活动部为半球体且与连接垫的半球形腔体匹配，所述距骨假体连接部为圆柱形，距骨假体连接部的侧壁上设有四个阻块，所述四个阻块在圆周方向均匀分布，所述四个阻块与所述四个活动槽匹配。所述组合式人工3d打印全踝关节假体的运动仿生性能佳、安装与翻修容易。

中国专利申请，申请号cn201920181785.5，申请日2019.02.01，授权公告号cn209678766u，授权公告日2019.11.26，公开了一种距骨分体式全踝假体，包括胫距关节胫侧部件，还包括转动配合件，所述转动配合件包括可拆卸连接的跟距关节距侧部件和距舟关节距侧部件。本发明所提供的采用距骨分体式设计的全踝假体，其手术安装方便，解决了临床中由于踝部周围韧带较多、手术视野较小、病患区域无法充分显露、手术操作空间不足等情况引起的假体放置困难或安装不到位、手术中对周围软组织破坏大、甚至发生假体周围骨折等诸多问题，对距骨周围韧带及其他组织破坏小，能有效节省手术时间，具有良好的产业化前景。

上述专利申请的技术方案都需要在胫骨远端植入螺钉拧紧固定结构，适用于胫骨远端切除的患者，而螺钉拧紧固定结构需要在胫骨远端水平开孔，在患者直立行走时由螺钉支撑螺钉拧紧固定结构，没有完全利用人体直立时对踝关节作用力的自然功能，不能很好的适应每位患者。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中公开的全踝置换方案都需要在胫骨远端植入螺钉拧紧固定结构，适用于胫骨远端切除的患者，而螺钉拧紧固定结构需要在胫骨远端水平开孔，在患者直立行走时由螺钉支撑螺钉拧紧固定结构，没有完全利用人体直立时对踝关节作用力的自然功能，不能很好的适应每位患者的问题，本发明的目的在于提供一种3d打印全踝关节假体，适用于胫骨远端没有切除的患者，利用人体直立时对踝关节的下压作用力，避免在胫骨远端进行横向打孔拧螺丝，达到修复关节整体运动平衡及满足其生物力学的要求。

2.技术方案

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种3d打印全踝关节假体，包括胫骨远端假体和距骨假体，其特点是所述胫骨远端假体和距骨假体之间设置第一衬垫和第二衬垫；所述第一衬垫的上端与胫骨远端假体通过燕尾卡接机构连接；第一衬垫的下端与第二衬垫的上表面通过转动配合槽连接；所述第二衬垫的下表面与距骨假体采用锥度压配结构连接。

在本发明一个具体的实施例中，所述胫骨远端假体上设置胫骨远端接触面，所述胫骨远端接触面喷涂羟基磷灰石，所述胫骨远端接触面上设置锚销；所述燕尾卡接机构包括燕尾槽、定位凹槽、燕尾和定位块，所述定位凹槽设置在胫骨远端假体与胫骨远端接触面相对的一侧，所述燕尾槽的槽口设置在定位凹槽两侧，所述燕尾槽的一端设置供燕尾插入的开口，另一端封闭，呈马蹄形；所述燕尾设置在第一衬垫的上端，所述定位块设置在燕尾的上表面；使用时，燕尾从燕尾槽开口处推入燕尾槽，定位块进入定位凹槽，通过燕尾槽和燕尾的配合使胫骨远端假体和第一衬垫实现连接，通过定位凹槽和定位块的配合实现第一衬垫与胫骨远端假体连接之后的相对固定。

在本发明一个具体的实施方式中，所述锚销与胫骨远端接触面之间呈固定夹角，所述锚销的数量为三个，三个锚销按“品”字形分布，将胫骨远端假体与胫骨远端牢固连接。

在本发明一个具体的实施例中，所述胫骨远端假体和距骨假体使用的材料都选自钛合金，由3d打印技术制备获得。

在本发明一个具体的实施例中，所述第一衬垫的下端设置转动配合槽和限位挡块，所述转动配合槽呈向第一衬垫上端内凹的第一弧形，所述限位挡块设置在转动配合槽的两侧，限位挡块的轮廓呈与转动配合槽反向的第二弧形；所述第二衬垫的上表面设置呈外凸的第三弧形，所述第三弧形包容于传动配合槽内，限位挡块与第三弧形的两侧抵接。

在本发明一个具体的实施例中，所述第一衬垫的上端宽度大于燕尾的宽度，燕尾槽的边部搭接在第一衬垫上端，增大接触面积，分散直立行走时的作用力。

在本发明一个具体的实施例中，所述第一衬垫的材料选自高分子交联聚乙烯，高分子交联聚乙烯，具有密度高、耐磨的特性，同时使用该材质具有缓冲作用，避免运动过程中，各部位之间的冲击，仿照人体踝关节自身具有的缓冲功能。

在本发明一个具体的实施例中，所述第二衬垫的下表面设置第一插入件，所述第三弧形与第二衬垫下表面的连接处设置定位凸起；所述距骨假体的截面呈倒置的梯形，距骨假体的上表面设置与第一插入件锥度配合的第一锥孔、与定位凸起配合的第一凹槽；所述距骨假体的两侧设置跟距关节距侧部件和距舟关节距侧部件，所述跟距关节距侧部件上设置第二插入件，所述距舟关节距侧部件设置第三插入件；第一凹槽和定位凸起配合，避免有横向作用力时第二衬垫与距骨假体出现水平滑动。

在本发明一些实施方式中，所述第二插入件上设有第二固定通孔；所述第三插入件上设有第三固定通孔。

在本发明一些实施方式中，所述第二衬垫的材料选自钴铬钼合金，由3d打印技术制备获得，表面进行高抛光处理。钴铬钼合金具有较高的耐磨性，适用于模仿踝关节绕第二衬垫转动，并提供支撑。

3.有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：胫骨远端假体的胫骨远端接触面喷涂羟基磷灰石起到促进胫骨远端骨骼的生长，使生长出的新骨包裹住胫骨远端假体，使连接更加牢固，第一衬垫具有起到缓冲作用，又有模仿踝关节转动的高耐磨性的第二衬垫，第二衬垫和距骨假体采用锥度压配结构连接，利用人体直立时对踝关节的下压作用力，使连接关系紧密；燕尾卡接结构使胫骨远端假体与第一衬垫安装之后在人体内不会错位分离；避免在胫骨远端进行横向打孔拧螺丝，适用于胫骨远端没有切除的患者，达到修复关节整体运动平衡及满足其生物力学的要求。

附图说明

为了更清楚地说明发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明3d打印全踝关节假体结构示意图。

图2是本发明胫骨远端假体左视结构示意图。

图3是本发明胫骨远端假体仰视结构示意图。

图4是本发明第一衬垫右视结构示意图。

图5是本发明第一衬垫后视结构示意图。

图6是本发明第二衬垫正视结构示意图。

图7是本发明距骨假体正视结构示意图。

图中：1-胫骨远端假体；2-距骨假体；3-第一衬垫；4-第二衬垫；5-胫骨远端接触面；6-锚销；7-燕尾槽；8-定位凹槽；9-燕尾；10-定位块；11-开口；12-转动配合槽；13-限位挡块；14-第二弧形；15-第三弧形；16-第一插入件；17-定位凸起；18-第一锥孔；19-第二插入件；20-第三插入件；21-第二固定通孔；22-第三固定通孔；24-第一凹槽。

具体实施方式

下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

如图1至图7所示，一种3d打印全踝关节假体，包括胫骨远端假体1和距骨假体2，其特点是胫骨远端假体1和距骨假体2之间设置第一衬垫3和第二衬垫4；第一衬垫3的上端与胫骨远端假体1通过燕尾9卡接机构连接；第一衬垫3的下端与第二衬垫4的上表面通过转动配合槽12连接；第二衬垫4的下表面与距骨假体2采用锥度压配结构连接。

胫骨远端假体1上设置胫骨远端接触面5，胫骨远端接触面5喷涂羟基磷灰石，胫骨远端接触面5上设置锚销6；燕尾9卡接机构包括燕尾槽7、定位凹槽8、燕尾9和定位块10，定位凹槽8设置在胫骨远端假体1与胫骨远端接触面5相对的一侧，燕尾槽7的槽口设置在定位凹槽8两侧，燕尾槽7的一端设置供燕尾9插入的开口11，另一端封闭；燕尾9设置在第一衬垫3的上端，定位块10设置在燕尾9的上表面；使用时，燕尾9从燕尾槽7开口11处推入燕尾槽7，定位块10进入定位凹槽8，通过燕尾槽7和燕尾9的配合使胫骨远端假体1和第一衬垫3实现连接，通过定位凹槽8和定位块10的配合实现第一衬垫3与胫骨远端假体1连接之后的相对固定。

锚销6与胫骨远端接触面5之间呈固定夹角，锚销6的数量为三个，三个锚销6按“品”字形分布，将胫骨远端假体与胫骨远端牢固连接。

胫骨远端假体1和距骨假体2使用的材料都选自钛合金，由3d打印技术制备获得。

第一衬垫3的下端设置转动配合槽12和限位挡块13，转动配合槽12呈向第一衬垫3上端内凹的第一弧形，限位挡块13设置在转动配合槽12的两侧，限位挡块13的轮廓呈与转动配合槽12反向的第二弧形14；第二衬垫4的上表面设置呈外凸的第三弧形15，第三弧形15包容于传动配合槽内，限位挡块13与第三弧形15的两侧抵接。

第一衬垫3的上端宽度大于燕尾9的宽度，燕尾槽7的边部搭接在第一衬垫3上端，增大接触面积，分散直立行走时的作用力。

第一衬垫3的材料选自高分子交联聚乙烯，高分子交联聚乙烯，具有密度高、耐磨的特性，同时使用该材质具有缓冲作用，避免运动过程中，各部位之间的冲击，仿照人体踝关节自身具有的缓冲功能。

第二衬垫4的下表面设置第一插入件16件，第三弧形15与第二衬垫4下表面的连接处设置定位凸起17；距骨假体2的截面呈倒置的梯形，距骨假体2的上表面设置与第一插入件16件锥度配合的第一锥孔18、与定位凸起17配合的第一凹槽24；距骨假体2的两侧设置跟距关节距侧部件和距舟关节距侧部件，跟距关节距侧部件上设置第二插入件19，距舟关节距侧部件设置第三插入件20；第一凹槽24和定位凸起17配合，避免有横向作用力时第二衬垫4与距骨假体2出现水平滑动。

第二插入件19上设有第二固定通孔21；第三插入件20上设有第三固定通孔22。

第二衬垫4的材料选自钴铬钼合金，由3d打印技术制备获得，表面进行高抛光处理。钴铬钼合金具有较高的耐磨性，适用于模仿踝关节绕第二衬垫4转动，并提供支撑。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。