[发明专利]一种采用3D打印技术制作听小骨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用3D打印技术制作听小骨的方法。

背景技术

听骨为人体中最小的骨，又称为听小骨，左右耳各三块。听骨由锤骨、砧骨及镫骨组成，大部分居于上鼓室内，借韧带及关节相连接组成听骨链。锤骨柄在鼓膜的内侧面，位于粘膜层与纤维层之间。镫骨足板为环韧带连接在卵圆窗上。锤、镫骨之间为砧骨。锤骨、砧骨及镫骨三块的排列方式如下：锤骨相连在砧骨上，砧骨相连在镫骨上。即镫骨与砧骨相连而砧骨的另一段与锤骨相连。锤骨将力传递到耳蜗的卵圆窗。这三块听小骨构成一个序列力学系统，通过杠杆原理来放大声音的作用力。其主要目的是实现空气和耳蜗内液体之间的阻抗匹配。三块骨的功能如下：空气中的音波传至外耳道末端时，引起鼓膜上压力改变，鼓膜因而前后震动，复制声源，而附着于鼓膜上的锤骨亦随之震动，震动再经砧骨传至镫骨，镫骨另一端与卵圆窗相连，振动时可引起内耳液体的运动，进而刺激内耳的听觉受器。三块听小骨之间的排列犹如杠杆系统，具有放大声波或降低声波的功能。当声音过大或过小时可经由听骨肌的控制，调整三个听小骨间的相对位置，以调节进入内耳的能量多寡。

听小骨在人的中耳中有着举足轻重的地位，目前听力障碍的患者都是听小骨损伤引起的，在医疗界的听力重建领域，如何解决由各种原因导致的以传声结构为主要病变的传导性听力下降，用何种听骨链重建材料和方法进行替代手术，是目前耳显微外科研究的重点方向之一。迄今，用于听骨链成形的有钛合金听骨、HA听骨等，因为其良好的生物相容性、稳定性以及可塑性而在临床中应用较为广泛。

但是听小骨结构精细、病变类型复杂以及个体外形差异等原因，术中只能选择长度、角度、外形与其接近的人工假体加以塑形、雕刻后植入。上述过程不仅增加手术时间与操作难度，而且影响听骨链的传声效率。

本发明的研究人员同时注意到，目前3D打印技术已经兴起，在医疗领域也得到了较好的运用。3D打印技术被认为是制造业的一次革命。基于计算机技术的发展、生产工艺的进步和新型材料的问世，目前3D打印已经在包括生命科学在内的多个领域获得长足进步。在生物医学领域，其发展过程是从早期的探索性术前模型复制，到成功打印适形性假体修复骨质缺损。

但是在3D打印听小骨这一领域，目前仍然是技术空白，没有相关的专利和成体系的技术文献，而考虑到目前用于替代患者损伤的听小骨的制作都是手工制作的，其效率和准确性 都很低，因此，再现急需要一种更加准确高效，能提高手术质量和安全性的制作听小骨的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种更加准确高效，能提高手术质量和安全性的采用3D打印技术制作听小骨的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种采用3D打印技术制作听小骨的方法，它包括如下步骤：

第一步，通过CT、MRI或正电子发射计算机断层显像获取患者高分辨率和高对比度的中耳影像资料；

第二步，从中耳影像资料中提取出听小骨的详细图型数据；

第三步，将听小骨的详细图形数据输入计算机，并通过计算机三维软件建立出听小骨的3D模型；

第四步，将听小骨的3D模型数据输出到3D打印设备；

第五步，采用羟基磷灰石和光敏高分子材料作为原料，用3D打印设备直接打印出听小骨；或者以钛粉粒子为原料，采用打印精度为20μm的直接金属激光烧结模式打印机，在3D模型数据控制下，通过使用高能量激光束，局部熔化金属基体同时烧结固化粉末金属材料，并自动逐层堆叠，最终生成致密的听小骨骨架，然后在表面喷涂生物陶瓷层形成听小骨；

第六步，将打印完成的听小骨进行3D扫描；获取3D数据，然后将获得的数据与第三步中的3D模型数据进行比对，吻合率在99.99％时判定为合格，低于上述吻合率则再次精修或者重新制作。

作为优选，步骤二中，同时将中耳内的听小骨周边的组织的3D资料进行采集，然后输入3D打印机，采用动物蛋白质作为原料，将周边组织打印出来，用于辅助医生植入听小骨和检验听小骨的尺寸。

采用上述结构后，本发明具有如下优点：3D打印技术打印出来的听小骨在安装到用户身体前，还可用于手术计划或虚拟建模，即手术前“带妆彩排”。外科医师可以使用与他们即将实施手术的同尺寸的器官和部位进行操作训练，使得术者预先“胸中有丘壑”。3D手术演练可缩短手术时间，发现术中可能发生的问题并预测手术结局，同时打印出来的组织可以很好的替换患者的损伤组织，比人工制作的精度更高，效率也更高，有效避免了潜在风险，提高了手术质量和安全性。