一种基于3D打印的膝关节骨水泥旷置模具的制作方法

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种基于3D打印的膝关节骨水泥旷置模具。

背景技术：

人工关节取出旷置术主要用于人工关节初次置换术后出现感染、假体位置不良、磨损、假体松动、移位或断裂等并发症时，需要将原假体取出，经过经骨水泥旷置术，为二期行关节融合或翻修术做好准备。

据统计TKA术后发生感染的发生率约为0.5％～1.5％，目前对于TKA术后感染的治疗大多数学者倾向于采用二期再置换的方法，其中假体取出、彻底清创和骨水泥旷置术对于控制感染和二期翻修再置换取得良好效果至关重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于3D打印的膝关节骨水泥旷置模具，解决了现有膝关节翻修所使用占位器尺寸和实际假体尺寸有较大差异匹配度较差，从而对于疗效很难达到预期目标的目的。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于3D打印的膝关节骨水泥旷置模具，包括外模A和外模B，外模A、外模B内均设置有与所需制备膝关节假体形状相适应的型腔，外模A和外模B的型腔内分别嵌有内模A和内模B，内模A、内模B内分别设置有与所需制备膝关节假体形状相适应的型腔，外模A、内模A、内模B和外模B通过定位固定装置组合后形成内部具有假体型腔的盒体。

本实用新型的特点还在于，

定位固定装置包括设置在外模A型腔周边的定位孔和设置在外模B型腔周边的定位柱，定位柱和定位孔的位置和数量相对应，定位柱卡入定位孔使外模A和外模B相互固定。

定位柱设置有4个，定位柱分别位于外模B四角。

内模A和内模B型腔周边设置有内模A定位孔和内模B定位孔，内模 A定位孔和内模B定位孔的数量和位置均与定位柱的数量和位置相适应。

外模B和内模B的型腔内分别设置有排料孔和内模B排料孔，用于将多余的骨水泥排出模具。

外模A、外模B的型腔尺寸大于所需制备的膝关节尺寸，内模A和内模B的型腔尺寸与所需制备的膝关节尺寸相适应。

本实用新型的有益效果是，

1.本实用新型模具并非通用模具，而是基于不同患者所使用的不同厂家的膝关节假体进行个性化逆向设计，最大程度上保证成型的骨水泥占位器与原膝关节假体外形大小的一致性，确保正常植入；

2.本实用新型模具独有的内模结构设计，方便成型后的骨水泥占位器的取出；

3.本实用新型模具为3D打印成型工艺，工时短，成本低，可在手术前做好骨水泥占位器的成型消毒工作，术中直接使用，缩短手术时间。

附图说明

图1是实施例中膝关节股骨远端骨水泥旷置模具的结构示意图；

图2是实施例中股骨远端骨水泥旷置模具外模A正反面结构示意图；

图3是实施例中股骨远端骨水泥旷置模具外模B正反面结构示意图；

图4是实施例中股骨远端骨水泥旷置模具内模A正反面结构示意图；

图5是实施例中股骨远端骨水泥旷置模具内模B正反面结构示意图；

图6是组合完成的膝关节股骨远端骨水泥旷置模具结构示意图；

图7是实施例中膝关节胫骨平台骨水泥旷置模具的结构示意图；

图8是实施例中胫骨平台骨水泥旷置模具外模A正反面结构示意图；

图9是实施例中胫骨平台骨水泥旷置模具外模B正反面结构示意图；

图10是实施例中胫骨平台骨水泥旷置模具内模A正反面结构示意图；

图11是实施例中胫骨平台骨水泥旷置模具内模B正反面结构示意图；

图12是组合完成的膝关节胫骨平台骨水泥旷置模具结构示意图。

图中，1.外模A，1-1.定位孔，2.外模B，2-1.定位柱，2-2.排料孔，3.内模A，3-1.内模A定位孔，4.内模B，4-1.内模B定位孔，4-2.内模B排料孔， 5.假体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种基于3D打印的膝关节骨水泥旷置模具的结构，包括外模A1和外模B2，外模A1、外模B2内均设置有与所需制备膝关节假体形状相适应的型腔，外模A1和外模B2的型腔内分别嵌有内模A3和内模B4，内模A3、内模B4内分别设置有与所需制备膝关节假体形状相适应的型腔，外模A1、内模A3、内模B4和外模B2通过定位固定装置组合后形成内部具有假体型腔的盒体。

定位固定装置包括设置在外模A1型腔周边的定位孔1-1和设置在外模B2型腔周边的定位柱2-1，定位柱2-1和定位孔1-1的位置和数量相对应，定位柱2-1卡入定位孔1-1使外模A1和外模B2相互固定。

定位柱2-1设置有4个，定位柱2-1分别位于外模B2四角。

内模A3和内模B4型腔周边设置有内模A定位孔3-1和内模B定位孔 4-1，内模A定位孔3-1和内模B定位孔4-1的数量和位置均与定位柱2-1 的数量和位置相适应。

外模B2和内模B4的型腔内分别开有排料孔2-2和内模B排料孔4-2，用于将多余的骨水泥排出模具。

外模A1、外模B2的型腔尺寸大于所需制备的膝关节尺寸，内模A和内模B的型腔尺寸与所需制备的膝关节尺寸相适应。

本实用新型制备股骨远端假体的模具结构如图1-6所示，制备胫骨平台假体的模具结构如图7-12所示。

实施例中两种膝关节骨假体的设计方法如下：

1.调取患者所使用的股骨远端假体或胫骨平台假体的模型数据，导入三维设计软件中。

2.创建一实体，将假体放置其中心位置，实体需完全容纳假体，并确保在周边预留20～30mm的距离。

3.将所创建实体与假体进行布尔运算，即得到与股骨远端假体或胫骨平台假体形状完全一致的型腔，沿假体边界线向四周拉伸做面，并用此面将腔体切割，得到上下分开的两个模具。

4.分别将上下模具的型腔面向外侧加厚0.8-1.2mm，同时将原始的型腔面减去0.8-1.2mm的壁厚，即得到如图1所示外模A1、内模A3、外模B2、内模B4，其中内模A3可嵌入外模A1中，内模B4可嵌入外模B2中。

5.在外模B2型腔面四周设计4个柱子(即定位柱2-1)，对应在外模A1 型腔面四周设计4个凹孔(即定位孔1-1)，同时在内模A3和内模B4相应的位置设计过孔(即内模A定位孔3-1和内模B定位孔4-1)，使外模A1、内模A3、内模B4、外模B2能够装卡在一起。

6.内模B3和外模B2型腔内分别开有排料孔2-2和内模B排料孔4-2。

7.将外模A、内模A、外模B、内模B以STL格式导出，并利用3D打印机打印成型。

本实用新型模具的使用方法如下：

1.分别将内模A3、内模B4嵌入外模A1、外模B2之中。

2.将骨水泥搅拌至粘稠状，分别填入内模A3与内模B4的型腔中。

3.将填满骨水泥的A模与B模通过定位柱2-1对接在一起，以保证装卡的紧凑，多余的骨水泥通过内模B3与外模B2的排料孔排出。

4.待骨水泥完全凝固后，先拆除外模A1与外模B2，再剥离内模A3与内模B4，以免直接拆除模具对骨水泥假体造成破坏。

5.去除假体边缘毛刺，消毒后配合骨水泥假体植入使用。