[发明专利]一种个体化3D打印髋臼壁缺损修复重建系统的构建方法

说明书

本发明公开一种个体化3D打印髋臼壁缺损修复重建系统的构建方法。本发明的个体化3D打印髋臼壁缺损修复重建系统的构建方法，包括髋臼壁缺损影像数据获取和处理；三维重建模型的解剖学分析及病变侧缺损髋臼的适应性修整；基于健侧髋臼镜像解剖特征重建病变侧髋臼模型；逆向工程获得病变侧髋臼壁缺损的修复重建系统的三维模型；髋臼壁缺损修复重建三维模型的获取、打印；本发明对于髋关节发育不良或需要翻修并髋臼壁缺损的病例，可以实行个体化的假体定制，重建能够满足患者关节功能的人工髋臼，扩大THA的适应范围，增加成功率，提高术后满意率和减少术后并发症，同时，又能将髋臼壁缺损修复重建术中操作简单化和规范化。

技术领域

本发明涉及髋臼壁缺损重建技术领域，具体的涉及一种个体化3D打印髋臼壁缺损修复重建系统的构建方法。

背景技术

自1963年Charnley发表人工全髋关节置换术(Total hip Arthroplasty，THA)论文以来，人们普遍认为这是一种治疗髋关节疾患的安全、有效的方法。THA重新植入新的固定的假体，能够恢复髋关节的解剖形态，消除关节疼痛，改善髋关节的功能。但是THA术中普遍遇到的复杂问题为髋关节周围的骨缺损，无论是初次还是翻修手术，术中缺损部分髋臼结构的重建效果直接关系到手术的成败。髋臼的骨储量决定了术中是否需要植骨及臼杯的放置位置，术后假体是否稳定等。

若髋臼顶部负重区缺损而又重建不良，可使THA术后关节负重面减小、应力集中而导致手术失败或术后髋臼假体松动，显著降低了臼杯假体术后驻存率。髋臼壁缺损重建的目的是恢复解剖学上的髋关节中心和构建髋臼周围的支持带以及使新的髋臼假体与髋臼骨充分接触并保持长期稳定性和耐久性，并使术骨缺损降低到最低限度。具体包括(1)重建髋臼骨性结构的完整，增加髋臼骨储备；(2)将髋关节的运动中心恢复至解剖位置以恢复髋关节正常的生物力学；(3)确保人工假体的骨性覆盖，增加关节的负重面积；(4)提供良好的初期稳定性(initial stability)，为移植骨和宿主骨的融合提供良好条件；(5)对植骨起保护支撑作用，防止植骨块的吸收，塌陷；(6)获得无痛，稳定的关节。

目前髋臼壁缺损的修复重建有多种方法，对于简单的髋臼骨缺损，通过碎屑性骨移植和非骨水泥型髋臼杯固定就可取得初始稳定性。对于严重的髋臼骨缺损，通常选择结构性骨移植或特殊的髋臼内固定假体，如：髋臼加强环：Muller加强环、Ganz和GAP加强环、采用螺钉将上方和下方钢板固定于髂骨和坐骨的Burch-Schneider型防内突笼(Burch-Schneider APC)。超大髋臼假体(Jumbo假体)，用于髋臼上方节段性骨缺损的椭圆型髋臼假体(Oblong假体)，用于髋内陷畸形或内侧腔隙性骨缺损的加深假体，Mcminn带柄髋臼假体，适度提高髋关节运动中心(high hip center)伴较小的髋臼假体，同种异体半骨盆重建移植，采用带缝匠肌的髂骨瓣植骨等。这些方法常需根据术前评估选择最适合个体的假体及治疗方法。常常增加了手术操作的复杂性和手术费用，术后远期尚存在一定的并发症。

骨移植修复主要包括自体和异体骨移植。自体骨可提供的骨源有限，其强度和形状常不能满足髋臼骨缺损部位的需要，且取骨部位容易发生并发症。同种异体骨取材方便、数量充足、初始稳定性好、便于塑形，并且不存在供骨区并发症。但有异体骨的免疫源性、骨原细胞缺乏、骨诱导因子减少和潜在的疾病传染危险等。结构性同种异体骨行髋臼重建早期效果良好，远期因移植骨再血管化和重新塑形而被吸收导致髋臼假体的松动移位。颗粒骨打压植骨不能保持早期的支撑强度，恢复解剖结构不足。结构性植骨与宿主骨融合时间较长，术后再血管化和重新塑形可导致其被吸收或塌陷。采用特殊的定制假体虽然一定范围内解决了髋臼壁缺损的问题，但定制假体不仅费用增加，而且根据不同个体需要采取不同的手术操作方式，导致术中操作难度增加，术后仍然难以绝对避免髋臼覆盖及假体松动等并发症。