仪器仪表工业
3D打印骨水泥植入物塑型器的设计
2017-11-17
临床上常用骨水泥替代物来填补缺损部位,以便患者进行早期锻炼以及恢复一定程度的日常生活功能,本文针对使用骨水泥进行骨缺损修复的手术,研究了以逆向工程与3D打印技术相结合的骨缺损替代物塑型器的设计方法,克服了传统的手工制备骨水泥替代物存在的精度差、效率低等缺点。本文根据骨肿瘤切除导致的肱骨头缺损的患者的CT数据,利用人体的相似性、对称性、连续性等特点,重建患者肱骨的三维模型,对患者肱骨头患侧部分进行重构,在此基础上设计了肱骨头缺损替代物模型塑型器。分析了骨缺损替代物模型的精度、手术效率以及安全性等方面的影响。将手工制作骨水泥模型进行手术的患者的术后X光片数据导入Mimics软件,在肱骨头截面处,测量对应的截面宽度。再根据患者术前的CT数据以及健侧肱骨头的数据,重建患侧的肱骨头的三维模型,并且设计相匹配的塑型器模具。利用MAKERBOT-Z18 3D打印机进行塑型模具的制作,材料为PLA。将骨水泥粉末装入该塑型器内进行固化,并用锁紧箍锁定,等模型完全固化之后,取出模型,获取形状完整的骨缺损替代物模型。利用三坐标测量仪,对塑型器制备的模型进行测量,测量截面与术后X光片上的截面相同,与手工制作的骨缺损替代物模型和基于患者的CT数据重构的三维模型进行对比。结果表明,利用塑型器制作的骨水泥模型与重构的三维模型的误差小于1.96%,而手工制作的骨水泥与重构的三维模型的误差为24.7%,由此可见,利用手工制备的骨水泥模型与患侧还原后的肱骨头尺寸偏差大,精度低,对周围组织造成损害的可能性较大,安全性低。采用3D打印制作定制化骨水泥塑型模具,制作出来的模型精度高,应用方便,能够缩短手术时间,能够提高骨水泥模型与患侧部位形状的相似程度,而且能够有效避免在术中多次调整植入物的大小和位置而造成的患者二次创伤,提高了手术的安全性。
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