[发明专利]个性化钛合金颅颌面骨修复体及其数控超薄型制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于替代颅颌面缺损骨骼的人工假体的制备技术，特别是一种个性化钛合金颅颌面骨修复体及其数控超薄型制备方法，该方法采用先进制造技术进行个性化的颅颌面骨修复体的加工，所述个性化钛合金颅颌面骨修复体主要用于神经外科、整形外科、口腔颌面外科等领域的颅颌面骨创伤或病变切除后的骨缺损修复。

背景技术

医学内置物置换手术是常见的外科手术之一，而临床的假体置换手术面临的一个难题就是：在进行手术干预之前无法知道内置物的最佳几何形态，而颅颌面骨缺损的特殊性在于对术后形态的要求较之其他部位更加突出。传统的修补材料包括有机玻璃、灭火异体骨、骨水泥、硅胶假体。但是，有些上述材料需要在手术台上花费很长的时间塑形并且强度不够而渐渐被新材料所替代。近年来钛网。多孔聚乙烯由于其良好的生物相容性，较易塑形等特点成为临床新宠。但面对复杂程度较高的形态，其塑形难度往往不能很好的解决。而针对较大面积的缺损或力学要求较高的部位(如下颌骨缺损修复)，易塑形的材料有往往面临强度不够的难题。

在材料加工方面，传统的手术多采用临床人工塑形。对于缺损形态极不规则，解剖结构复杂，缺损面积巨大的病例，修补体的塑形和拼接工作成为令外科医生头疼的难题，他们往往需要花费很长的时间将市场上可以购得的规格不同的材料利用有限的手术器械弯制成不同的曲度，再像拼图一样将小块拼接起来，不仅大大延长了手术时间，增加手术风险，而且这种“人工”打造的修补体形态往往不能让患者满意。近年来，运用工业领域的先进制造技术进行修复体的预制成型成为新的研究领域。目前主要的几种加工方法及其特点有：

模具加工：在数控机床上加工出冲压模具，然后压制钛板或钛网成形。这种方法较之手工塑形能满足更好的形态需要，但这种方法一般用于大规模标准件的生产，用于个性化的生产由于模具只使用一次，造成浪费。另一方面，由于冲压造成的应力问题也会造成配合精度的隐患。

精密铸造：利用快速成型设备加工出修复体的蜡模，采用钛合金材料用精密铸造加工技术翻模加工成型。这种方法精确度高，成型后形态稳定、强度高。但是由于铸造出的修复体弹性系数较高，可塑性相对较差，因此修复体与患者缺损边缘的贴合性也不是很完美。

数控加工：利用数控铣床对块状钛材进行切削加工成型。这种方法精确度高，而且加工时所用块材是经过锻造而成，相对于铸造材料来说弹性系数较低，有一定的可塑性，因此修复体与患者缺损边缘也会相对贴合的更完美。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种个性化钛合金颅颌面骨修复体及其数控超薄型制备方法，采用该方法，能够方便快捷地获得可以直接使用的超薄型个性化钛合金颅颌面骨修复体。

本发明的技术构思为，利用CT技术、计算机图像技术和数控铣床切削加工成型技术，获得超薄型个性化钛合金颅颌面骨修复体。

本发明的技术方案如下：

个性化钛合金颅颌面骨修复体的数控超薄型制备方法，其特征在于：采用CT断层扫描获取患者颅颌面骨图像数据；根据颅颌面骨图像数据，利用计算机进行三维重建；利用计算机辅助设计获得修复体的计算机图像数据；根据计算机图像数据，利用数控铣床对块状钛合金切削加工成型，获得超薄型个性化钛合金颅颌面骨修复体。

还包括，参照患者的病理树脂头模，对数控铣床加工出的修复体进行抛光、打磨、钻孔的后处理。

所述CT断层扫描获取患者颅颌面骨图像数据满足以下条件：要求扫描层厚≤10mm，重建层厚≤2mm，将数据用标准DICOM格式记录或光盘文件保存。

所述三维重建包括，采用医学图像控制系统软件形成反映颅颌面骨原形的三维图形数据，输出文件格式为STL。

所述计算机辅助设计包括：采用通用非线性曲面造型软件进行修复体的设计、设计步骤为：因为所有的缺损部位都几乎可以用不等边的四边形来覆盖，所以(1)首先根据第二步所得的反映颅颌面骨原形的三维图形基本确定缺损部位相接近的四边形的形状，复杂的缺损部位可以用两个或多个四边形来覆盖；(2)然后利用非线性曲面造型设计软件中的功能，在修复边界生成4条封闭曲线，由4条封闭曲线生成封闭曲面；(3)再利用曲面造型功能对该曲面各部分进行人工造型设计；(4)最后使封闭曲面的大小能完整覆盖缺损部位，其曲面形状又能完美呈现颅颌面骨缺损部位原先的曲面状态，而四周边界又能与缺损部位四周完美贴合，所述封闭曲面即为计算机生成的修复体，也即补件。

所述补件的厚度≥1mm。