一种颧骨修复假体和颧骨缺损修复设计方法与流程

1.本发明实施例涉及颧骨修复的技术领域，尤其涉及一种颧骨修复假体和颧骨缺损修复设计方法。


背景技术：

2.颧骨是面中部的重要骨性支撑，是人体面形轮廓的重要构成部分，并对颅脑和面部肌肉起保护作用。颧骨与上颌骨、额骨、蝶骨和颞骨连接，颧骨颞突与颞骨颧突结合形成的颧弓，颧骨和颧弓是面部比较突出的部分，容易因碰撞外伤等暴力而引起骨折或者缺损。
3.面对颧骨缺损情况，现有主流颧骨修复方法主要包括钛板塑形、钛网塑形、自体骨移植修复三种方法。钛板塑形主要用于颧骨骨折内植入固定及简单小面积颧骨修复，并不能进行大面积颧骨形态及功能修复。钛网塑形理论上可以按照缺损部位的形态对钛网进行个性化裁剪塑形，但对三维空间复杂的颧骨形态，手工直接完成钛网塑实际操作极其困难。自体骨移植虽然可以实现小面积骨缺损的修复，但会对人体造成二次伤害，而且必须得有合适的固定自体骨的部位才可以，并伴随不可预期的后遗症。
4.钛板塑形、钛网塑形、自体骨移植修复现今三种主流方案，都不能实现颧骨及颧骨相关联的颧弓、眼眶部位形态与功能精准修复，满足患者对修复后的颅颌面型对称美观要求。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种颧骨修复假体和颧骨缺损修复设计方法，以解决难以对颧骨及颧骨相关联的颧弓、眼眶部位形态与功能精准修复，满足患者对修复后的颅颌面型对称美观要求。
6.根据本发明的一方面，提供了一种颧骨修复假体，其特征在于，包括一体成型的修复主体，所述修复主体上具有颧骨主体区、颧弓区和眼眶区；
7.所述眼眶区、所述颧骨主体区和所述颧弓区分别延伸有翼部固定区；
8.所述翼部固定区具有固定通孔，所述翼部固定区设有仿骨小梁多孔结构。
9.在本发明的可选实施例中，所述眼眶区、所述颧骨主体区和所述颧弓区构成主体区，所述主体区的中部设有多孔轻量化通孔结构，所述多孔轻量化通孔结构包括多个贯通所述主体区的轻量通孔。
10.在本发明的可选实施例中，所述轻量通孔的截面形状包括圆形、椭圆形、多边形、泰森多边形中的至少一种。
11.在本发明的可选实施例中，所述所述翼部固定区包括第一翼部固定区、第二翼部固定区和第三翼部固定区；
12.所述眼眶区延伸连接所述第一翼部固定区；
13.所述颧骨主体区延伸连接所述第二翼部固定区，所述第二翼部固定区包括分支出的第一固定分区和第二固定分区；
14.所述颧弓区延伸连接所述第三翼部固定区。
15.在本发明的可选实施例中，还包括以下至少一项：
16.所述第一固定分区和所述第二固定分区均至少包括2个所述固定通孔；
17.所述第一翼部固定区包括至少3个所述固定通孔；
18.所述第三翼部固定区包括至少3个所述固定通孔。
19.在本发明的可选实施例中，同一个所述翼部固定区上的所述固定通孔的延伸方向不同。
20.在本发明的可选实施例中，所述眼眶区、所述颧骨主体区、所述颧弓区和所述翼部固定区均具有外轮廓边缘实体；所述翼部固定区具有固定通孔边缘实体。
21.在本发明的可选实施例中，所述固定通孔边缘实体与所述翼部固定区的所述外轮廓边缘实体形成仿骨小梁多孔填充区域；
22.所述仿骨小梁多孔结构设置在所述仿骨小梁多孔填充区域内。
23.在本发明的可选实施例中，所述仿骨小梁多孔结构的孔径为300-650um，整体孔隙率为60％-80％。
24.根据本发明的另一方面，提供了一种颧骨缺损修复设计方法，包括以下步骤：
25.a、数据获取：获取患者整个头颅的dicom格式的二维医学影像，二维医学影像包括扫描间距小于1mm的ct图像和mri图像中的至少一种；
26.b、三维重建：将dicom格式的二维医学影像导入医学影像处理软件mimics以进行三维重建，并基于三维重建后的图像生成stl格式的三维图像数据；
27.c、健侧镜像：将所述stl格式的三维图像数据导入3-matic软件，评估患测颧骨缺损和健侧颧骨情况，构建颅骨矢状面，并以此中心对称面对整体头颅进行镜像，健侧颧骨部位完美填充患者颧骨缺损部位；
28.d、数据分割：在3-matic软件中，对填充颧骨缺损部位进行分割，最终获得患侧额骨、上颌骨、颞骨及健侧颧骨的三维模型数据；
29.e、假体设计：
30.e1、整体设计：将所述三维模型数据导入三维设计软件，基于患侧颧骨实际情况，个性化设计假体颧骨主体区、颧弓区、眼眶区，确保假体形态与患侧颧骨形态及表面特征基本一致；基于健侧额骨、上颌骨、颞骨骨面形态设计翼部固定区，不同的翼部固定区与对应的具体骨面完全贴合，并完成各翼部固定区的固定通孔的设计；
31.e2、多孔区域分割：根据假体内表面边缘外轮廓及翼部固定区的固定通孔的内表面边缘轮廓，分割出仿骨小梁多孔结构区域；根据假体内表面边缘外轮廓与主体区中心部位，分割出轻量化结构区域；
32.e3、仿骨小梁多孔设计:仿骨小梁多孔结构区域进行有序或者随机仿生多孔骨小梁填充，孔径为300-650um，孔隙率在60％-80％之间；
33.e4、布尔合并：将颧骨修复假体的实体部分与仿骨小梁多孔结构和多孔轻量化通孔结构进行布尔运算合并，得到患者的颧骨假体数据。
34.本发明实施例的技术方案，通过使一体成型的修复主体上具有颧骨主体区、颧弓区和眼眶区，解决难以对颧骨及颧骨相关联的颧弓、眼眶部位形态与功能精准修复，满足患者对修复后的颅颌面型对称美观要求的问题。通过使所述眼眶区、所述颧骨主体区和所述
颧弓区分别延伸有翼部固定区，所述翼部固定区具有固定通孔，能够较为方便稳固的将翼部固定区14固定在骨面上，以使该颧骨修复假体与骨面的连接较为稳固方便。翼部固定区设有仿骨小梁多孔结构。翼部固定区设有仿骨小梁多孔结构有利于骨组织长入，确保颧骨假体与宿主骨界面后期有足够的结合强度。同时，由于该颧骨修复假体整体为一体成型，较少钛板、钛网手工塑性操作，规避塑性误差造成不良外观印象，对颧骨缺损进行精准修复。
35.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
37.图1为本发明实施例一提供的一种颧骨修复假体的凸显外表面的结构示意图；
38.图2是本发明实施例一提供的另一种颧骨修复假体的凸显内表面的结构示意图；
39.图3是本发明实施例一提供的一种颧骨修复假体安装在患处时的侧视图；
40.图4是图2中颧骨修复假体的去除仿骨小梁多孔结构和多孔轻量化通孔结构时的结构示意图；
41.图5是图3中颧骨修复假体安装在患处时的正视图。
42.其中：1、修复主体；11、颧骨主体区；12、颧弓区；13、眼眶区；14、翼部固定区；141、第一翼部固定区；142、第二翼部固定区；1421、第一固定分区；1422、第二固定分区；143、第三翼部固定区；144、仿骨小梁多孔填充区域；2、健侧额骨；3、健侧上颌骨；4、健侧颞骨；5、固定通孔；6、仿骨小梁多孔结构；7、多孔轻量化通孔结构；8、主体区；9、外轮廓边缘实体；10、固定通孔边缘实体。
具体实施方式
43.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
44.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
45.实施例一
46.图1为本发明实施例一提供的一种颧骨修复假体的结构示意图，如图1所示，该颧骨修复假体包括一体成型的修复主体1，修复主体1上具有颧骨主体区11、颧弓区12和眼眶区13。颧骨主体区11是指使用时位于患侧颧骨主体部分的区域，颧弓区12是指使用时位于患侧颧弓部分的区域，眼眶区13是指使用时位于患侧眼眶部分的区域。颧骨主体区11、颧弓区12和眼眶区13为一个整体。该颧骨修复假体可通过3d打印一体成型，在一个具体的实施例中，可采用选区激光融化slm或者真空环境下电子束选区融化sebm金属3d打印一体制备，材料主要为钛合金(ti6al4v)，根据使用需求的不同，材料也可为其他可永久性植入颧骨修复的金属或非金属材料，在此不做具体限定。
47.眼眶区13、颧骨主体区11和颧弓区12分别延伸有翼部固定区14，翼部固定区14具有固定通孔5。其中，翼部固定区14是指会与患者的骨面贴合以进行固定的区域，通过使眼眶区13、颧骨主体区11和颧弓区12等三个区域分别延伸有翼部固定区14以进行固定，如图3所示，三个位置的翼部固定区14能够在健侧额骨2、健侧上颌骨3、健侧颞骨4三个位置分别进行固定，从而固定得较为稳固。如图1和图2所示，固定通孔5是指贯通翼部固定区14两侧的孔，通过设置固定通孔5，能够较为方便的将翼部固定区14固定在骨面上。
48.翼部固定区14设有仿骨小梁多孔结构6。其中，仿骨小梁多孔结构6实现植入假体的轻量化同时，降低整体弹性模量，能够供骨长入实现骨融合满足后期稳定性。优选的，仿骨小梁多孔结构6内可设置骨诱导因子，引入骨诱导因子促进骨整合能力，诱导大量骨长入实现骨融合满足后期稳定性。
49.上述方案，通过使一体成型的修复主体1上具有颧骨主体区11、颧弓区12和眼眶区13，解决难以对颧骨及颧骨相关联的颧弓、眼眶部位形态与功能精准修复，满足患者对修复后的颅颌面型对称美观要求的问题。通过使眼眶区13、颧骨主体区11和颧弓区12分别延伸有翼部固定区14，翼部固定区14具有固定通孔5，能够较为方便稳固的将翼部固定区14固定在骨面上，以使该颧骨修复假体与骨面的连接较为稳固方便。通过使翼部固定区14设有仿骨小梁多孔结构6，设有仿骨小梁多孔结构6有利于骨组织长入，确保颧骨假体与宿主骨界面后期有足够的结合强度。同时，由于该颧骨修复假体整体为一体成型，较少钛板、钛网手工塑性操作，规避塑性误差造成不良外观印象，对颧骨缺损进行精准修复。
50.在本发明的可选实施例中，所述颧骨修复假体的整体厚度为2-5mm。当颧骨修复假体太厚时植入人体会突出面部影响美观，当颧骨修复假体太薄时容易变形，影响使用，通过使颧骨修复假体的厚度为2-5mm，能够在满足强度需求的同时保证美观性能。
51.在本发明的可选实施例中，如图2和图3所示，眼眶区13、颧骨主体区11和颧弓区12构成主体区8，主体区8的中部设有多孔轻量化通孔结构7，多孔轻量化通孔结构7包括多个贯通主体区8的轻量通孔。其中，人体的眼眶、颧骨主体和颧弓是连成整体的一个大区域，同时，眼眶区13、颧骨主体区11和颧弓区12也属于一体成型的修复主体1上的不同部分，通过将眼眶区13、颧骨主体区11和颧弓区12整体划分为主体区8，将多孔轻量化通孔结构7设置在主体区8的中部，多孔轻量化通孔结构7所占据的区域较大，能够较好的降低颧骨修复假体整体的重量。从而多孔轻量化通孔结构7在满足轻量化减轻重量需求的同时也满足结构强度的需求。由于主体区8设有轻量化通孔结构7，减轻重量提高患者舒适性，并从结构上降低颧骨修复假体整体弹性模量，进一步促进颧骨修复假体与宿主骨组织的深度融合。
52.示例性的，轻量通孔的截面形状包括圆形、椭圆形、多边形、泰森多边形中的至少
一种，多个轻量通孔可以有序或者无序排列布置，并贯穿主体区8内外表面。
53.在本发明的可选实施例中，如图2和图4所示，眼眶区13、颧骨主体区11、颧弓区12和翼部固定区14均具有外轮廓边缘实体9，确保颧骨修复假体整体边缘的完整性，保证螺钉锁定界面压配的边缘强度。即按结构形态区分可将该颧骨修复假体划分为实体部分和多孔部分，实体部分构成该颧骨修复假体的主体框架，保证假体力学强度需求，多孔部分包括多孔轻量化通孔7和仿骨小梁多孔结构6。外轮廓边缘实体9即为实体部分中处于外轮廓的边缘部分的实体。
54.在本发明的可选实施例中，翼部固定区14包括第一翼部固定区141、第二翼部固定区142和第三翼部固定区143；眼眶区13延伸连接第一翼部固定区141；颧骨主体区11延伸连接第二翼部固定区142，第二翼部固定区142包括分支出的第一固定分区1421和第二固定分区1422；颧弓区12延伸连接第三翼部固定区143。其中，第三翼部固定区143固定时所需的固定面积通常需较大，通过使第二翼部固定区142包括分支出的第一固定分区1421和第二固定分区1422，通过第一固定分区1421和第二固定分区1422分别进行固定，能够防止第一固定分区1421和第二固定分区1422中的一个松动或受损对另一个造成影响，在单个受损的情况下仍能够保持固定，提高了使用的耐久性。
55.在本发明的可选实施例中，同一个翼部固定区14上的固定通孔5的延伸方向不同。其中，由于固定通孔边缘实体10也具有一定的厚度，所以形成的固定通孔5并不是平面的孔，而具有一定的延伸长度和延伸方向，此处的延伸长度指同一个固定通孔5在翼部固定区14的两侧之间的距离。此处的延伸方向指同一个固定通孔5由一端至另一端的方向。通过使同一个翼部固定区14上的固定通孔5的延伸方向不同，能够满足同一个翼部固定区14的不同方位固定。
56.示例性的，固定通孔5可以是内螺纹型固定通孔，也可以是内圆柱面光滑固定通孔。
57.在本发明的可选实施例中，如图2和图4所示，以第一翼部固定区141为例，固定通孔边缘实体10与翼部固定区14的外轮廓边缘实体9形成仿骨小梁多孔填充区域144，仿骨小梁多孔结构6设置在仿骨小梁多孔填充区域144内；仿骨小梁多孔填充区域144可为贯通颧骨修复假体内外表面的区域，也可为部分贯通颧骨修复假体内表面的区域。类似的，第二翼部固定区142和第三翼部固定区143也有相应的仿骨小梁填充区域144，同时仿骨小梁多孔填充区域144内设置有仿骨小梁多孔结构6。其中，此布局较为合理，仿骨小梁多孔结构6和固定通孔5相配合，能够在将翼部固定区14与骨面固定的同时，利于供骨长入实现骨融合满足后期稳定性。
58.在上述实施例的基础上，仿骨小梁多孔结构6的孔径为300-650um，整体孔隙率为60％-80％。此结构能够利于供骨长入实现骨融合满足后期稳定性。
59.示例性的，仿骨小梁多孔结构6的厚度为≥1mm，从而能够供骨长入实现骨融合。
60.在本发明的可选实施例中，第一固定分区1421和第二固定分区1422均至少包括2个固定通孔5，从而有利于固定时的稳定性。
61.在本发明的可选实施例中，第一翼部固定区141包括至少3个固定通孔5，从而利于固定时的稳定性。
62.在本发明的可选实施例中，第三翼部固定区143包括至少3个固定通孔5，从而利于
固定时的稳定性。
63.在本发明的可选实施例中，该颧骨修复假体采用纯钛、钛合金材料和peek材料中的任一种通过3d打印逐层叠加的方式一体成型。
64.实施例二
65.本发明实施例二公开了一种颧骨缺损修复设计方法，颧骨缺损修复设计方法包括以下步骤：
66.a、数据获取：获取患者整个头颅的dicom格式的二维医学影像，二维医学影像包括扫描间距小于1mm的ct图像和mri图像中的至少一种。即患者进行ct(计算机断层扫描)或者mri(核磁共振成像)扫描，在医生的指引下获取整个头颅的二维医学影像，在扫描时要求扫描间距小于1mm，同时将二维医学影像保存为dicom格式。
67.b、三维重建：将dicom格式的二维医学影像导入医学影像处理软件mimics以进行三维重建，并基于三维重建后的图像生成stl格式的三维图像数据。
68.c、健侧镜像：将stl格式的三维图像数据导入3-matic软件，评估患测颧骨缺损和健侧颧骨情况，构建颅骨矢状面，并以此中心对称面对整体头颅进行镜像，健侧颧骨部位完美填充患者颧骨缺损部位。
69.d、数据分割：在3-matic软件中，对填充颧骨缺损部位进行分割，最终获得患侧额骨、上颌骨、颞骨及健侧颧骨的三维模型数据。
70.e、假体设计：
71.e1、整体设计：将三维模型数据导入三维设计软件，基于患侧颧骨实际情况，个性化设计假体颧骨主体区、颧弓区、眼眶区，确保假体形态与患侧颧骨形态及表面特征基本一致；基于健侧额骨、上颌骨、颞骨骨面形态设计翼部固定区，不同的翼部固定区与对应的具体骨面完全贴合，并完成各翼部固定区的固定通孔的设计。其中，三维设计软件可为ug软件。
72.e2、多孔区域分割：根据假体内表面边缘外轮廓及翼部固定区的固定通孔的内表面边缘轮廓，分割出仿骨小梁多孔结构区域；根据假体内表面边缘外轮廓与主体区中心部位，分割出多孔轻量化通孔结构区域。其中，仿骨小梁多孔结构区域位于颧骨修复假体的内表面，且不贯通颧骨修复假体的外表面，多孔轻量化通孔结构区域则贯通颧骨修复假体的内外表面。此步骤将已经形成颧骨主体区、颧弓区、眼眶区和翼部固定区的颧骨修复假体的主体区的中心部位分割出多孔轻量化通孔结构区域，并将分割出的多孔轻量化通孔结构区域进行处理，形成多孔轻量化通孔结构，并在翼部固定区分割出仿骨小梁多孔结构区域。
73.e3、仿骨小梁多孔设计:仿骨小梁多孔结构区域进行有序或者随机仿生多孔骨小梁填充，孔隙率在60％-80％之间。其中，此步骤指将分割出的仿骨小梁多孔结构区域单独进行处理，在其上仿生出多孔骨小梁填充，孔径为300-650um，孔隙率在60％-80％之间，形成仿骨小梁多孔结构。
74.e4、布尔合并：将颧骨修复假体的实体部分与仿骨小梁多孔结构和多孔轻量化通孔结构进行布尔运算合并，得到患者的颧骨假体数据。其中，颧骨修复假体的实体部分指上述分割出多孔轻量化通孔结构区域和仿骨小梁多孔结构区域后的颧骨修复假体的剩余部分。通过将该部分与生成的仿骨小梁多孔结构和多孔轻量化通孔结构进行布尔运算合并，便可得到颧骨修复假体的成品数据。如图3和图5所示，当该颧骨修复假体安装在患处时，形
状与另一侧相匹配，对颧骨缺损进行精准修复，美观性好。
75.通过上述方案制作颧骨修复假体，能够较少钛板、钛网手工塑性操作，规避塑性误差造成不良外观印象，对颧骨缺损进行精准修复，同时，术前进行精准个性化修复设计，并进行模拟规划及术前预演，提高手术效率，最后，能够避免自体骨移植造成的二次伤害。
76.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。