[实用新型]一种具有拓扑优化固定单元和多孔髁突头单元的个性化髁突假体

说明书

一种具有拓扑优化固定单元和多孔髁突头单元的个性化髁突假体包括固定单元和多孔髁突头单元，所述固定单元为具有拓扑优化结构的固定板，所述多孔髁突头单元为基于密度分布晶胞多孔结构的髁突头，该髁突头包括外层皮质骨部分和内层松质骨部分，每层都是由多个多孔晶胞单元构成，每个多孔晶胞单元均为一个由六根杆组成的正四面体结构，内层松质骨部分的多孔晶胞单元的密度小于外层皮质骨部分的多孔晶胞单元的密度；所述固定板的下部上设有螺钉孔。本实用新型提供了一种具有拓扑优化固定单元和多孔髁突头单元的个性化髁突假体，有效降低了假体的平均最大应力，稳定性更好，不易脱落。

技术领域

本实用新型涉及人工颞下颌关节技术领域，尤其是涉及一种具有拓扑优化固定单元和多孔髁突头单元的个性化髁突假体。

背景技术

颞下颌关节位于人体下颌骨和颧骨连接处，是人体重要的关节。颞下颌关节疾病是发病率较高的疾病，但大部分不需要进行手术甚至不需要进行治疗，只会生发关节弹响或张口微微受限甚至没有表现病症的情况。然而有少部分发病较为严重，患者会出现不能张口和疼痛的症状，例如颞下颌关节强直，髁突已经和关节窝连结到一起，下颌骨不能运动。这种情况下需要截骨，然后通过关节重建进行治疗。颞下颌关节重建包括了自体骨移植，牵引成骨，髁突假体置换和全关节假体置换等。其中髁突假体置换是重要的治疗手段，在临床应用了很多年，具有较好的临床效果。

不同的人工髁突假体，其治疗效果也不尽相同，随着假体设计的不断发展，假体结构和力学性能越来越好，在人体内的寿命和稳定性也在提高。特别是目前商用的颞下颌关节假体，已经取得了广泛的市场认可，如美国concepts公司的颞下颌关节假体。但是，目前商用和论文研究的假体，其髁突头部分都是实心或者半空心的结构，固定板部分螺钉的数量和位置也各有不同。有术后随访研究发现部分案例出现一些并发症，包括钛板松动和暴露，张口受限、疼痛等。从力学和生物学角度分析，其与固定板的受力，螺钉的应力疲劳及应力集中有一定关系，且螺钉周围的下颌骨部分可能因应力过大而发生骨萎缩，导致螺钉松动，重建失败。

同样是人工关节假体，与髁突关节假体相比，髋关节假体近些年的研究已经相当成熟。髋关节由股骨头与髋臼构成。目前三维多孔结构的髋关节假体已经比较常见，其结构能有效的降低弹性模量，从而减少因“应力遮挡”导致的骨吸收情况，可见三维多孔结构的关节假体具有相当大的优势。近年来也有关于三维多孔结构的髁突假体设计，例如将髁突头部分设计成多孔结构，能显著降低“应力遮挡”，但是这些研究没有充分考虑生物学和生物力学因素。此外，目前研究设计的假体中，其固定板螺钉孔位和数量的选择也各有不同。而假体固定板部分和髁突头部分的优异性能都对提高假体寿命和稳定性有效果。因此设计一种符合下颌骨生物力学性能要求的多孔结构且固定方式较优的人工髁突假体能提高假体在人体内的稳定性及寿命。

多孔结构设计方法中，用拓扑优化方法设计多孔骨植入体的研究已经相当多。拓扑优化旨在通过对结构的尺寸、形状及拓扑等参数进行合理的调整，使得调整后的结构能够在满足强度、刚度、稳定性、可制造性以及在其它一种或多种设计要求的前提下，特定的目标性能达到最优，比如重量最轻、造价最低等。一般采用拓扑优化方法对多孔结构的微观单元结构进行设计，限定模型的体积分数，再以弹性模量为目标函数，完成对微结构的拓扑优化设计。

增材制造技术(或称为3D打印技术)的出现与不断发展，使得医疗手术由传统的纯经验公式转向数字化精确手术。随着3D打印技术在数字化医学领域的应用，临床医学领域必定有相当大的颠覆和发展。3D打印应用于医学领域的优势在于其对任意复杂几何结构模型的适应性，使得数字化设计的个性化医疗器械可以通过3D打印实现快速制造。因此，3D打印技术为个性化多孔结构的髁突假体的制备提供了手段。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种具有拓扑优化固定单元和多孔髁突头单元的个性化髁突假体，有效降低了假体的平均最大应力，稳定性更好，不易脱落。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：