基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法技术

本发明专利技术公开了基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法，属于膝关节技术领域，针对了国际上的非生物性修复方案

【技术实现步骤摘要】
基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法


[0001]本专利技术属于膝关节
，具体涉及基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法。

技术介绍

[0002]骨关节炎位列全球致残原因前10位，目前尚无治愈手段。软骨局灶性缺损是关节炎发生的前期病变，是关节炎进展重要使动因素。软骨损伤后会释放炎性因子，营造炎性微环境，进而刺激关节滑膜增生，使更多软骨组织受累，加速关节炎进程，给患者运动和生活质量都带来极大影响。如何有效治疗骨软骨损伤和防治关节炎发生是目前运动医学和骨科的重点和难点问题之一。
[0003]针对骨软骨损伤治疗目前国际上建议实行阶梯化治疗策略，一般根据骨软骨损伤大小和患者特征采用包括保守治疗，骨髓刺激术，植骨术，部分表面假体置换和全关节置换等治疗方式。无创性保守疗法虽能减轻症状，但软骨修复效果一般较差。全关节置换可以取得较好临床效果，但以牺牲原生关节为代价，且使用寿命有限，对于局灶性患者和年轻人不适用。生物或非生物性的软骨修复方案能够修复骨软骨损伤，减少或推迟关节的晚期病变，局灶性患者和年轻人为适应症人群，在国际上正逐渐被推广。但国际上的非生物性修复方案
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部分表面假体制作一般为量产化假体，其假体表面曲率为常人膝关节曲率均值，该类型假体并不能在植入后实现完全的适配，使临床效果产生折扣，另外现有假体在制作时并没有考虑到软骨下骨囊肿的潜在影响，为此，我们提出了基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体，包括假体上曲面、假体侧面、假体柄、假体长度、假体柄宽度、假体柄前段倾斜角、假体柄纹路。
[0006]基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：获取目标患者双膝关节核磁共振资料，以DICOM标准储存；
[0008]步骤S2：将步骤S1中核磁共振数据导入3D图像生成及编辑处理软件(Mimics Medical 21.0)进行图像分割和三维重建，获得胫骨近端、腓骨近端、股骨远端及其表面软骨在内的膝关节三维实体数字化模型，以stl格式导出保存；
[0009]步骤S3：将步骤S2中的三维模型stl格式导入逆向工程软件，进行镜像操作和最佳拟合对齐操作，然后进行3D偏差分析；
[0010]步骤S4：获取步骤S3中患侧膝关节镜像后的具体坐标和可覆盖该缺损的最小圆的直径，利用该坐标和直径获取健侧膝关节该区域内的具体曲度，该曲度为我们要获取的目
标曲度，进而通过骨关节智能手术规划工具软件确定假体上曲面A；
[0011]步骤S5：根据囊肿深度和大小确定柄的长宽，利用骨关节智能手术规划工具软件制作完整假体。
[0012]方案中需要说明的是，所述核磁的场强大于1.5Tesla。
[0013]进一步值得说明的是，所述步骤S1中核磁共振扫描参数包括TR＝11000ms,TE＝25ms。
[0014]更进一步需要说明的是，所述步骤S1中核磁共振还包括层厚＝1mm，层间距＝0.2mm。
[0015]作为一种优选的实施方式，所述步骤S1中核磁共振还包括FOV(视域)＝18、矩阵＝192/320。
[0016]作为一种优选的实施方式，所述步骤S1中核磁共振还包括激励次数＝2次、回波链14。
[0017]作为一种优选的实施方式，所述步骤S3中双膝对比偏差小于0.5mm。
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供的基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法，至少包括如下有益效果：
[0019]1.本专利技术针对目前国际上对于膝关节损伤逐渐开始阶梯化治疗，对于局灶性缺损或者年轻患者，全膝置换由于需要以牺牲原生关节为代价，另外使用寿命有限，具有一定局限性的问题，提供了一种部分置换方案，可以使患者只置换缺损区域，膝关节得以保全。
[0020]2.本专利技术利用了左右膝关节对称性特点，通过拟合缺损部位曲率方法，解决了现有部分表面假体不能较好拟合原生关节缺损部位的曲率问题，避免产生所谓的“犁地效应”，相比平均曲率假体，本专利技术假体利用左右膝关节的对称性，拟合效果更好，精度可以达到0.5mm。
[0021]3.本专利技术不用建立人膝关节核磁共振影像数据库，依靠患者本身患膝和健侧膝关节即可满足假体设计要求；
[0022]4.本专利技术的假体更好的实现了精准个性化医疗，根据每个患者的膝关节的具体情况进行个性化的定制，可以更好的恢复膝关节功能。
[0023]5.本专利技术不仅假体的曲面根据临床需要进行了拟合设计，假体柄考虑到常发性囊肿，也进行了针对性的设计，可使该假体更好的应用于临床，提高了实用性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的假体结构示意图；
[0025]图2为本专利技术骨关节智能手术规划工具软件生成设计过程流程图；
[0026]图3为本专利技术的图2中三个步骤对应软件生成结构示意图。
[0027]图中：A、假体上曲面；B、假体侧面；C、假体柄；D、假体长度；E、假体柄宽度；F、假体柄前段倾斜角；G、假体柄纹路。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述。
[0029]为了使得本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实
施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本专利技术的构思前提下对本专利技术的方法简单改进都属于本专利技术要求保护的范围。
[0031]请参阅图1
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3，本专利技术提供基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体，其特征在于：包括假体上曲面A、假体侧面B、假体柄C、假体长度(D)、假体柄宽度E、假体柄前段倾斜角F、假体柄纹路G。
[0032]膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0033]步骤S1：获取目标患者双膝关节核磁共振资料，以DICOM标准储存；
[0034]步骤S2：将步骤S1中核磁共振数据导入元仿真软件进行图像分割和三维重建，获得胫骨近端、腓骨近端、股骨远端及其表面软骨在内的膝关节三维实体数字化模型，以stl格式导出保存；
[0035]步骤S3：将步骤S2中的三维模型stl格式导入逆向工程软件，进行镜像操作和最佳拟合对齐操作，然后进行3D偏差分析；
[0036]步骤S4：获取步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体，其特征在于，包括假体上曲面(A)、假体侧面(B)、假体柄(C)、假体长度(D)、假体柄宽度(E)、假体柄前段倾斜角(F)、假体柄纹路(G)。2.根据权利要求1所述的基于膝关节对称性设计个性化骨软骨部分表面假体的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：获取目标患者双膝关节核磁共振资料，以DICOM标准储存；步骤S2：将步骤S1中核磁共振数据导入3D图像生成及编辑处理软件进行图像分割和三维重建，获得胫骨近端、腓骨近端、股骨远端及其表面软骨在内的膝关节三维实体数字化模型，以stl格式导出保存；步骤S3：将步骤S2中的三维模型stl格式导入逆向工程软件，进行镜像操作和最佳拟合对齐操作，然后进行3D偏差分析；步骤S4：获取步骤S3中患侧膝关节镜像后的具体坐标和可覆盖该缺损的最小圆的直径，利用该坐标和直径获取健侧膝关节该区域内的具体曲度，该曲度为我们要获取的目标曲度，进而通过骨关节智能手术规划工具软件生成假体上曲面A；步骤S5：根据囊肿深度和大小确定柄的长宽，利用骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：江东，徐皓，程相允，张玉洁，
申请(专利权)人：北京大学第三医院北京大学第三临床医学院，
类型：发明
国别省市：