技术领域
[0001] 本
发明涉及一种3D打印可吸收肋骨内固定板结构及其制造方法。
背景技术
[0002] 伴随着城市建设的
加速和
汽车工业的发展，以及各种
自然灾害的不断增加，胸部创伤的发生率日益增高；胸部创伤占所有外科创伤患者的10% 15%，是创伤致死的重要原因~之一，当前医疗工作中病情危重的胸外伤并不多见，多数患者以钝性胸部创伤入院，而在钝性胸外伤中肋骨骨折为最常见的病情，约占所有胸部创伤的50% 80%。
~
[0003] 相关调查指出：每年全球因胸部创伤住院者超过796000人，2004年在美国共有30多万人因肋骨骨折需要
治疗，其中有超过十万人需要住院治疗。
[0004] 由于早期缺少对于肋骨骨折手术的治疗技术，因此，都是以保守治疗方式进行治疗，主要是通过胸部外部进行包扎，对肋骨进行牵引，患者通过口服或者注射的方式进行止痛，虽然能够在一定程度上改善患者的
疾病情况，但是仍然存在着较高的致死率，而稍有缓解的患者也存在着一定的后遗症，比如胸部塌陷，脏器功能不全等情况，导致无法进行正常的劳动生活，患者的生存时间也大大减少。
[0005] 前期对于肋骨骨折的手术治疗方式需要进行开胸治疗，很多患者对于手术治疗肋骨骨折还是存在一定的恐惧心理；胸腔镜手术治疗创伤小；在观察肋骨骨折的同时能够确定胸腔内脏器的受损程度，同时进行修复工作。
[0006] 目前已有的胸腔镜手术治疗肋骨骨折的方式如下：1、
钢板内固定方式：
胸腔镜辅助肋骨骨折钢板内固定方式主要的治疗方式是通过胸腔镜的方式观察胸腔内实际受损情况，将胸腔内积攒的淤血处理干净，通过胸腔镜观察确定肋骨骨折的具体部位以及胸廓
变形程度，确定肋骨骨折的错位程度，根据实际情况尽可能减小手术切口，保护好患者胸部的肌肉
位置同时将钢板放置到肋骨内部。这种方式能够在不需完全开胸的
基础上处理好患者胸部内的损伤情况，更简单直接的观察患者胸部内各种脏器的损伤情况，确定好钢板的固
定位置之后，需要对钢板进行钻孔固定，但是如操作不善，容易对肋骨造成二次伤害，部分需要二次手术取出钢板。
[0007] 2、爪型
接骨板及记忆环抱器内固定方式：爪型接骨板及记忆环抱器内固定方式与传统的钢板固定方式有所不同，首先要通过胸腔镜观察患者胸腔内的实际损伤情况，清除患者胸腔内积攒的淤血，对受损脏器进行修复，根据患者肋骨的实际受伤情况确定切口位置，通过小切口处配合爪型接骨板及记忆环抱器进行肋
骨固定，由于爪型接骨板及记忆环抱器的体积较小，需要的手术切口也较小，能够有效的避免对于胸部肌肉的伤害，比较常应用于
粉碎性骨折的固定治疗中；但爪型接骨板应用时不能完全适配于所有的患者肋骨，因此针对每个患者的不同肋骨需要在手术过程中进行调节适配，使得手术时间较长，终生携带环抱器，对未来
肺部疾病的影像观察构成影响。
[0008] 3 髓内固定方式：髓内固定方式是胸腔镜
辅助治疗肋骨骨折术中操作相对来说较简单的一种，主要的治疗方式首先是通过胸腔镜观察患者胸腔内的受伤情况，清除积攒淤血，对受伤脏器进行初步修复治疗，观察确定好患者肋骨受伤程度及位置，选择相适合的辅助切口，将肋骨骨折部分进行逐层分离，将髓内固定材料防治在骨骼中，将肋骨骨折终端进行固定，这种操作方法不会伤害到骨膜，是一种效果比较好的
微创手术操作，实际操作中使用的髓内固定材质要完全符合人体骨骼的要求，保证在人体骨骼内起到制成固定效果，患者进行适当的细微活
动能够促进骨骼的生长愈合，该固定材质均为可
吸收材料，无需再通过手术取出，避免患者胸部产生异物感；但是髓内固定方式对于粉碎性骨折的固定方式较差，无法形成完整的外部固定。而且实施过程无法完全微创，切口较大，存在对肋骨断端造成二次创伤可能，术后需要较长的胸带外固定，不利快速康复。
发明内容
[0009] 鉴于
现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种3D打印可吸收肋骨内固定板结构及其制造方法，该3D打印可吸收肋骨内固定板结构有利于个体化、微创、快速适配于患者的肋骨骨折位置，缩短手术时间，加快术后康复。
[0010] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种3D打印可吸收肋骨内固定板结构，包括由3D打印形成的内壁面与肋骨骨折位置内或外表面形状相吻合的拱形板状体，所述拱形板状体由
生物可降解材料制成，所述拱形板状体通过缝合线
捆绑的方式使其内壁面贴靠在肋骨骨折位置内或外表面。
[0011] 进一步地，所述拱形板状体的长度超出骨折处两侧各2cm，其宽度与肋骨骨折位置等宽，其厚度3mm；所述拱形板状体的外表面为半圆环形体或弧形体的外壁面，拱形板状体的两端面平行。
[0012] 进一步地，根据
权利要求1所述的3D打印可吸收肋骨内固定板结构，其特征在于，所述拱形板状体的上、下边缘两侧部分别设有若干个凸状城垛，以便于缝合线捆绑限位。
[0013] 进一步地，根据权利要求3所述的3D打印可吸收肋骨内固定板结构，其特征在于，所述凸状城垛沿宽度方向
外延3mm、凸状城垛宽度为2mm，相邻凸状城垛间距2mm。
[0014] 进一步地，根据权利要求1所述的3D打印可吸收肋骨内固定板结构，其特征在于，所述拱形板状体上设有若干个穿孔，以便于缝合线穿接捆绑限位。
[0015] 进一步地，根据权利要求1所述的3D打印可吸收肋骨内固定板结构，其特征在于，所述拱形板状体与肋骨骨折位置通过可降解医用可吸收缝合线缠绕固定。
[0016] 本发明还提供了一种3D打印可吸收肋骨内固定板结构的制造方法，包括以下步骤：1）获取目标肋骨的多层CT图像；
2）将获得的CT图像导入三维
图像处理系统中，获得目标肋骨的三维图像；
3）对目标肋骨的骨折位置进行虚拟复位后，建立内壁面与复位后肋骨三维模型骨折位置的内或外表面形状相吻合的内固定板三维模型；
4）将内固定板三维模型数据转换成标准格式文件输入3D打印装置；
5）3D打印装置基于所述内固定板三维模型数据，采用生物可降解材料打印出个性化的内固定板。
[0017] 进一步地，所述步骤3具体包括以下步骤：301）对目标肋骨的骨折位置进行虚拟复位后，获得复位后肋骨三维模型；
302）建立标准化形状的拱形板状体三维模型，将所述拱形板状体三维模型的内壁面与复位后肋骨三维模型骨折位置的内或外表面重叠，用所述拱形板状体三维模型的内壁面轮廓数据减去复位后肋骨三维模型骨折位置的内或外表面轮廓数据，得到个性化的拱形板状体三维模型；
303）在个性化的拱形板状体三维模型上形成若干个凸状城垛或穿孔，以便于缠绕或穿设缝合线，最终得到个性化的内固定板三维模型。
[0018] 进一步地，所述生物可降解材料为通过球磨仪
研磨成粉末状的左旋聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物。
[0019] 进一步地，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的
质量百分比为：聚乳酸90%，羟基乙酸10%；或聚乳酸75%，羟基乙酸25%。
[0020] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：基于目标骨折肋骨的CT图像，通过三维图像处理系统获得虚拟复位后肋骨的三维模型，以此建立与之适配的内固定板的三维模型，在此基础上，通过3D打印得到个性化的肋骨内固定板，该内固定板结构简单、设计合理，使用方便，可以个体化、微创、快速的适配肋骨骨折位置，有利于缩短手术的时间，同时适用于断裂性骨折或粉碎性骨折等场合，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
[0021] 图1是本发明
实施例一主视构造示意图。
[0022] 图2是图1的剖面构造示意图。
[0023] 图3是本发明实施例一使用状态主视构造示意图。
[0024] 图4是图3的剖面构造示意图。
[0025] 图5是本发明实施例二主视构造示意图。
[0026] 图6是图5的剖面构造示意图。
[0027] 图7是本发明实施例二使用状态主视构造示意图。
[0028] 图8是图7的剖面构造示意图。
[0029] 图9是本发明实施例一中骨折肋骨虚拟复位后的三维图像。
[0030] 图10-11是本发明实施例一中患者肋骨处安装内固定板的三维图像。
[0031] 图中，1、拱形板状体内壁面，2、拱形板状体，3、上、下边缘，4、凸状城垛，5、肋骨内或外表面（指肋骨近心侧或远心侧的表面），6、拱形板状体的外表面，7、拱形板状体的两端面，8、穿孔， A、骨折的肋骨，B、可降解医用缝合线，C、肋骨骨折位置。
具体实施方式
[0032] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0033] 如图1-4所示，在实施例一中，本发明3D打印可吸收肋骨内固定板结构包括由3D打印形成的内壁面1与肋骨骨折位置内或外表面形状相吻合的拱形板状体2，所述拱形板状体2由生物可降解材料制成，所述拱形板状体的上、下边缘3上设有若干个凸状城垛4，所述拱形板状体内壁面1贴靠在肋骨骨折位置内或外表面5。
[0034] 为了设计合理，满足使用需要，上述拱形板状体的长度超出骨折处两侧各2cm，其宽度与肋骨骨折位置等宽，其厚度3mm。
[0035] 为了使绑定稳固，上述拱形板状体的上、下边缘两侧部分别设有3个或多个凸状城垛，在两两相邻的凸状城垛之间均绑接可降解医用缝合线。
[0036] 为了方便固定，上述凸状城垛沿宽度方向外延3mm、凸状城垛宽度为2mm，相邻凸状城垛间距2mm，在需要固定时，可以将可降解医用缝合线B缠绕在相邻凸状城垛之间，该可降解医用缝合线即将拱形板状体和骨折位置的肋骨进行稳定绑定。
[0037] 为了方便三维
计算机辅助设计，所述拱形板状体的外表面6为半圆环形体的外壁面，拱形板状体的两端面7平行，由于拱形板状体的外表面6和两端面7的形状、尺寸为确定的（或者根据情况设计2-3款固定尺寸），因此，每次制作相应内固定板时，仅仅内壁面1改变，该内壁面1的参数只要通过复制患者肋骨的三维图像即可，这样可以缩短设计、制作时间。
[0038] 如图5-8所示，在实施例二中，本实施例与实施例一的区别在于，在拱形板状体上没有设有凸状城垛4，而是设有若干个穿孔，使用时，将拱形板状体靠近肋骨一侧，通过缝合线穿过穿孔，然后绕至肋骨的另外一侧，再穿过穿孔，依次穿绕几次使拱形板状体内壁面1贴靠固定在肋骨骨折位置内或外表面5。
[0039] 本发明还提供了上述3D打印可吸收肋骨内固定板结构的制造方法，包括以下步骤：1）使用
电子计算机
断层扫描设备（CT机）对患者肋骨骨折位置进行扫描，获取目标肋骨的多层薄层（1mm）CT图像。
[0040] 2）将获得的CT图像导入三维图像处理系统中，获得目标肋骨的三维图像。在本实施例中，采用Mimics三维图像处理系统（Mimics是Materialise's interactive medical image control system的缩写，是Materialise公司开发的一种医学影像控制系统）。
[0041] 3）对目标肋骨的骨折位置进行虚拟复位后，建立内壁面与复位后肋骨三维模型骨折位置的内或外表面形状相吻合的内固定板三维模型。该步骤具体为：301）对目标肋骨的骨折位置进行虚拟复位后，利用三维计算机辅助设计（Computer aided design, CAD）
软件在计算机中建立复位后肋骨三维模型。
[0042] 302）建立标准化形状的拱形板状体三维模型（所述标准化形状的拱形板状体为具有一定厚度的半圆环形体或弧形体），将所述拱形板状体三维模型的内壁面与复位后肋骨三维模型骨折位置的内或外表面重叠，用所述拱形板状体三维模型的内壁面轮廓数据减去复位后肋骨三维模型骨折位置的内或外表面轮廓数据，得到个性化的拱形板状体三维模型。
[0043] 303）在个性化的拱形板状体三维模型上形成若干个凸状城垛或穿孔，以便于缠绕或穿设缝合线，最终得到个性化的内固定板三维模型。
[0044] 对应于实施例一，即为在拱形板状体三维模型的上、下边缘形成若干个凸状城垛；对应于实施例二，即为在拱形板状体三维模型上形成若干个穿孔。
[0045] 4）将内固定板三维模型数据转换成标准格式文件输入3D打印装置。
[0046] 5）3D打印装置基于所述内固定板三维模型数据，采用生物可降解材料打印出个性化的内固定板。
[0047] 5）3D打印流程为：将左旋聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物用球磨仪研磨成粉，在110℃条件下，经过线材
挤出机制备3D打印线材，将设计得到的肋骨内固定板三维模型文件输入3D
打印机系统中，设置打印模式为：喷头
温度180℃、热床温度40℃、打印速度50mm/s、层厚为0.1mm，在X、Y轴上实现立体打印
叠加成型，制得所需3D打印肋骨内固定板。由于得到的内固定板的内壁面与肋骨骨折位置外表面形状相吻合，从而在医生进行手术时，可以很快速的适配肋骨骨折位置，缩短手术时间。
[0048] 其中，本发明采用的3D打印技术是在熔融沉积造型术（fused deposition modeling, FDM）基础上采用生物
挤压方法进行肋骨内固定板的3D打印。所采用的生物可降解材料为通过球磨仪研磨成粉末状的左旋聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物（比例根据具体应
力需要调整，优选为：1、单一左旋聚乳酸；2、聚乳酸90%羟基乙酸10%；3、聚乳酸75%羟基乙酸25%。但不限于此。）。
[0049] 本发明3D打印可吸收肋骨内固定板的优点：结构简单、设计合理，使用方便，有利于个体化、微创、快速的进行适配肋骨骨折的位置、缩短手术的时间，同时适于断裂性骨折或粉碎性骨折等。
[0050] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明
请求保护的技术方案范围当中。
