[发明专利]个性化3D打印脊柱重建装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及脊柱外科医疗器械领域，特别是一种用于各类椎体、椎间盘切除及椎体间融合手术的个性化3D打印脊柱重建装置及其制备方法。

背景技术

对于脊柱退行性变、脊柱肿瘤、脊柱结核及脊柱创伤的治疗，尤其是在颈椎疾患治疗方面，脊椎椎体次全切除以及椎体全切除术已经得到了广泛应用，脊柱手术的关键在于减压、植骨和融合，而良好的植骨融合可以重建脊柱生理曲度和椎间高度，维持颈椎稳定性。

早期行业内采用自体髂骨或腓骨植骨作为椎体的支撑物，以重建脊柱结构，虽具有良好的骨生长生物学特性，但是其脊柱重建复原度有限，且易造成不同程度的增加手术时间和术中出血量，供骨区疼痛、感染、骨折等并发症。

之后行业内开始尝试同种体骨植骨作为椎体的支撑位，重建脊柱结构，其可有效避免供骨区并发症，但其生物活性差、融合率低，植骨块易塌陷，并且存在一定的排异反应和传播疾病的风险。

针对采用同种体骨植骨存在的不足之处,一种布满网眼的圆柱状钛网被设计出来，作为椎体的支撑物, 应用于脊柱重建。钛网支撑器的出现,避免了过去手术技术中存在的植骨块的骨折或塌陷以及供骨区并发症。然而，随着钛网植入的日益普及，在为该术式提供早期稳定避免供区并发症的同时，随之而来的钛网植入的不足之处也逐渐凸显，其中移植相关并发症是一个不容忽视的问题，钛网下沉就是典型的移植物相关并发症，其发生率从0%-30%不等。

目前临床普遍应用的钛网支撑器，多为术中测量后临时修剪所得，钛网支撑器的裁剪方便是其优越性,但同时也是导致下沉的关键因素，裁剪后的钛网支撑器端面为不规则的尖刺结构，很容易刺破椎体上下端骨面，从而出现钛网支撑器整体下沉；并且，临时修剪所得的钛网支撑器的上下端面与正常的椎体上下端骨面不能完全匹配，导致植骨接触面较小，进而影响骨融合。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种个性化3D打印脊柱重建装置及其制备方法。它解决了现有的钛网支撑器易下沉导致脊柱失稳等并发症的问题，及植骨接触面较小导致骨融合效果较差的问题。

本发明的技术方案是：包括椎体支撑器；椎体支撑器为套筒形，其包括有前、后、左、右四个壁，每个壁均包括四边形的框架和设在框架内的网格。

本发明进一步的技术方案是：网格镂空孔占壁面积的3%-20%，优选4%-15%，更优选5%-15%。

本发明进一步的技术方案是：椎体支撑器的上下端面分别与目标椎骨相邻的上下两节椎骨的表面相贴服吻合。

本发明再进一步的技术方案是：椎体支撑器左壁的网格为菱形镂空孔状的网格；右壁的网格为菱形镂空孔状的网格；前壁的网格为具有三角形镂空孔和矩形镂空孔的网格，三个矩形镂空孔从上至下均布在前壁上，三角形镂空孔分布在每一个矩形镂空孔的上下端；后壁的网格为三角形镂空孔状的网格。

本发明更进一步的技术方案是：椎体支撑器前壁呈向外突出的弧面，弧面与目标椎骨的外凸弧度相一致。

本发明更进一步的技术方案是：椎体支撑器的上下端面上均设有多个防滑齿。

本发明更进一步的技术方案是：椎体支撑器前壁框架的上下两端及后壁框架的上下两端均向椎体支撑器的内侧倾斜延伸，从而形成四个厚壁部。

本发明更进一步的技术方案是：所述厚壁部呈丝瓜络样不规则立体网状结构。

本发明更进一步的技术方案是：椎体支撑器为横截面呈矩形的套筒型。

本发明的技术方案是：制备个性化3D打印脊柱重建装置的方法，包括如下步骤：

S01，获取医学影像数据：病人进行前脊柱X线、CT及MRI检查，获取手术区域全部椎骨的数据，保存为医学影像可识别的格式；

S02，获取脊柱影像学参数：将手术区域全部椎骨的医学图像数据导入Mimics，逆向建立手术区域的脊柱三维模型，再测量手术区域的脊柱影像学参数，以获取各椎体高度、椎体间高度、椎体上下端骨面角度及骨面曲度，并存档；

S03，建立各待选型号的椎体支撑器的三维模型：根据脊柱影像学参数初步选择一种或多种型号的椎体支撑器，再根据目标椎骨的形态、尺寸及与相邻椎骨的位置关系，分别建立各型号的椎体支撑器初始结构模型，然后在Mimics中把两块相邻椎骨与椎体支撑器初始结构模型进行匹配，利用布尔运算在椎体支撑器上下两端分别生成两块相邻椎骨定位面的反向曲面，作为椎体支撑器的上下端面，从而实现各型号椎体支撑器的三维模型的建立；