本實用新型涉及骨科用醫療器械技術領域，特別是涉及一種基于3D打印的胸骨體模具。

背景技術：

胸骨是位于胸前壁正中的扁骨，形似短劍，分柄、體、劍突三部分。胸骨兩側與肋骨相連接，構成胸廓，對保護縱膈及胸腔內臟器起作重要作用。由于胸骨腫瘤、感染、放射性潰瘍、外傷和先天性畸形等胸骨常見疾病，往往需要手術切除部分或整個胸骨，以及與胸骨相連的肋骨的根部骨，從而造成胸骨與部分肋骨的缺損(下文中將缺損的胸骨與部分肋骨統稱為胸骨體)。胸廓的完整性、穩定性遭到破壞，將無法保護其內部的器官，因此，需要對缺損的胸骨進行重建。目前，用于胸骨重建的材料較多，包括自體組織、生物材料、人工材料等，但都有相應的缺點，達不到理想的修復效果，具體如下，

自體組織：臨床常用的自體材料有自體肋骨、額骨、顱骨等，此類重建材料組織相容性好，但是不適宜于大面積的缺損，且手術取材也增加了患者的痛苦；

生物材料：多采用動物組織，此類重建材料來源廣泛，但是具有抗原性，易發生排斥；

人工材料：人工材料種類繁多，目前主要有鈦合金、抗菌不銹鋼等，此類重建材料的成本高，價格昂貴，普通消費群體難以接受，且金屬材質會影響X線檢查與放療。目前，國際上骨性胸壁修復采用的人工材料多為骨水泥。骨水泥(Bone cement)，又稱骨填充劑，具有較強的可塑性、自固化能力及較好的生物相容性，因此，被廣泛用作骨缺損的修復材料。

現有技術中，使用骨水泥制作假體多為手工捏制作，即在骨水泥面團期手工捏制所需尺寸與形狀的假體，凝固后進行邊角修整，得到骨水泥型假體，植入患者體內，替代缺損的骨體。例如，在修復胸骨缺損手術中，根據缺損胸骨的大小，手術者使用骨水泥手工捏制骨水泥型胸骨假體，將骨水泥型胸骨假體植入患者體內，修補胸骨缺損、重塑胸廓。

此種塑性方法誤差大，不易精準控制骨水泥型假體的形狀和尺寸，影響患者斷骨面與骨水泥型假體的貼合度與匹配度，從而影響手術效果；且手工制作骨水泥假體耗時長，影響手術進程；同時，手工捏制的骨水泥型假體內常有孔隙殘留，影響骨水泥型假體的強度，不利于骨水泥型假體的使用壽命。

因此，一種用于制備高精準度的骨水泥型胸骨假體的胸骨體模具有待出現。

技術實現要素：

本實用新型實施例中提供了一種基于3D打印的胸骨體模具，以解決現有技術中的不能精準制作骨水泥型胸骨假體的問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型實施例公開了如下技術方案：

一種基于3D打印的胸骨體模具包括設有第一開口的第一胸骨模和設有第二開口的第二胸骨模，所述第一開口和所述第二開口相匹配，使所述第一胸骨模和所述第二胸骨模之間形成一成型腔，所述成型腔與待塑形的胸骨體相匹配，所述第一開口和所述第二開口的接觸面為所述成型腔的最大截面。

優選地，所述第一胸骨模與第二胸骨模的接觸面為平面。

優選地，所述第一胸骨模與第二胸骨模為卡槽連接。

優選地，所述第一胸骨模與第二胸骨模為卡臂連接。

優選地，所述第一胸骨模與第二胸骨模的模厚為1.0mm-2.0mm。

由以上技術方案可見，本實用新型實施例提供的一種基于3D打印的胸骨體模具，通過此胸骨體模具可以快速制備與患者缺損的胸骨體相匹配的骨水泥型胸骨假體，提高了骨水泥型胸骨假體與患者胸骨體斷骨面的貼合度，達到精確修復胸骨缺損的手術效果，最大限度恢復胸骨的生物學形態與功能。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的一種基于3D打印的胸骨體模具的示意圖；

圖2為本實施例提供的第一胸骨的示意圖；

圖3為本實施例提供的第二胸骨的示意圖；

圖4為本實施例提供的第一胸骨與第二胸骨卡槽連接的示意圖；

圖5為本實施例提供的第一胸骨與第二胸骨卡臂連接的示意圖；

圖6為一胸骨腫瘤病例的胸部影像示意圖；

圖7為骨水泥型胸骨假體修復胸骨的示意圖；

圖1-7中的符號表示為：1-第一胸骨模，2-第二胸骨模，11-第一開口，21-第二開口，3-成型腔，41-模口凸起，42-?？诎疾?，51-第一卡臂，52-第二卡臂，6-腫塊，7-骨水泥型胸骨假體。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型中的技術方案，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。

通過3D打印與患者缺損的胸骨相匹配的胸骨體模具，經過灌模、脫模等工序，快速制作與患者缺損的胸骨高精度一致的骨水泥型胸骨假體。利用此方法制備的骨水泥型胸骨假體與患者胸骨或肋骨的斷骨面具有良好的貼合度，可達到精確修復胸骨缺損的手術效果，最大限度恢復胸骨的生物學形態與功能；且與手工捏制的胸骨假體相比，制作過程簡單、便捷，降低醫生手術難度，有利于加快手術進程；同時，通過模具壓制的骨水泥型胸骨假體具有更大的硬度，可提高胸骨假體的使用壽命。

圖1為本實用新型實施例提供的一種基于3D打印的胸骨體模具的示意圖，如圖1所示，胸骨體模具包括第一胸骨模1和第二胸骨模2。

圖2為本實施例提供的第一胸骨的示意圖，如圖2所示，第一胸骨上設有第一開口11。圖3為本實施例提供的第二胸骨的示意圖，如圖3所示，第二胸骨上設有第二開口21。結合圖2與圖3，第一開口11和第二開口21相匹配，具體為，第一開口11與第二開口21的形狀關于鏡面對稱。

第一胸骨模1與第二胸骨模2合模后，即第一開口11與第二開口21對接，在第一胸骨模1和第二胸骨模2之間形成一成型腔3，為了便于成型后的胸骨假體從模具中取出，第一開口11和第二開口21的接觸面為成型腔3的最大截面。

成型腔3與待塑形的胸骨體相匹配，具體為，成型腔3包括連通的胸骨腔與肋骨腔，胸骨腔與術中切除的胸骨的外形相匹配，肋骨腔的腔體輪廓與術中切除的肋骨根部骨的外形相匹配。

第一胸骨模1與第二胸骨模2的合模方式有多種，包括平面貼合、卡槽連接、卡臂連接等，本領域技術人員可根據具體需要對其進行選擇，其均屬于本實用新型的保護范圍。

平面貼合：第一胸骨模1與第二胸骨模2的接觸面為平面，將第一胸骨模1與第二胸骨模2對應貼合，完成合模。

卡槽連接：圖4為本實施例提供的第一胸骨與第二胸骨卡槽連接的示意圖，如圖4所示，第一胸骨模1與第二胸骨模2的接觸面上設有相匹配的?？谕蛊?1與?？诎疾?2，本實施例中，第一胸骨模1上設有?？谕蛊?1，第二胸骨模2上設有與?？谕蛊?1相匹配的?？诎疾?2，將第一胸骨模1上的模口凸起41嵌入第二胸骨模2上的?？诎疾?2中，完成合模，應當指出，?？谕蛊?1與?？诎疾?2的位置也發生對換，均可實現第一胸骨模1與第二胸骨模2的卡槽連接。?？谕蛊?1與模口凹槽42具有限位作用，因此，可保證第一胸骨模1與第二胸骨模2準確合模，從而確保成型腔形狀的準確性。

卡臂連接：圖5為本實施例提供的第一胸骨與第二胸骨卡臂連接的示意圖，如圖5所示，第一胸骨模1與第二胸骨模2的接觸面上設有相匹配的第一卡臂51與第二卡臂52，本實施例中，第一卡臂51與第二卡臂52為相互配合的長方體。第一卡臂51與第二卡臂52具有限位作用，因此，可保證第一胸骨模1與第二胸骨模2準確合模，從而確保成型腔形狀的準確性。

胸骨體模具的模壁厚度(下文簡稱模厚)過大或過小也將影響假體的制備，例如，若模厚過小，則骨水泥在成型過程中易發生變形；若模厚過大，則成型的假體將不易從模具中取出。本實施例中，第一胸骨模與第二胸骨模的模厚相同，其模厚范圍為1.0mm-2.0mm。應當指出，本領域技術人員可根據實際需要調整合適的模厚，如1.5mm，其均應屬于本實用新型的保護范圍。

為了便于本領域技術人員對本技術方案的理解，以下將結合胸骨體模具的制作方法具體說明。

步驟一：采集的患者胸骨、肋骨的CT(Computed Tomography，即電子計算機斷層掃描)或MRI(Magnetic Resonance Imaging,磁共振成像)數據，確定截骨角度和方向；

步驟二：利用三維重建軟件(如MIMICS、AUTOCAD等)將患者的CT或MRI數據轉化為1:1的三維胸骨、肋骨圖像，若部分胸骨或肋骨被腫塊遮擋，則采用人體骨骼的鏡像對稱性進行補充、修復，得到完整的的胸骨、肋骨圖形；

步驟三：根據確定的截骨尺寸及斷骨面形貌，設計胸骨體模具，利用3D打印相應的胸骨體模具。

利用3D打印的胸骨體模具制備骨水泥型胸骨假體，具體為：

第一步：取所需量的骨水泥，加入適量的配套的液劑，調和至面團狀；

第二步：打開胸骨體模具，將面團狀的骨水泥放入第一胸骨模或第二胸骨模中，迅速將兩個胸骨模進行合模，并向合模后的胸骨體模具施加一定的壓力，使骨水泥與胸骨體模具的內壁充分貼合。

第三步：待骨水泥定型后，脫去胸骨體模具，得到骨水泥型胸骨假體，消毒、備用。

為便于本領域技術人員對本技術方案的理解，以下將以一具體的案例說明骨水泥型胸骨假體的使用過程。

圖6為一胸骨腫瘤病例的胸部影像示意圖，如圖6所示，患者前胸壁胸骨體部有一明顯外凸的腫塊6。手術前，根據患者的CT或MRI數據，確定手術中切割的胸骨體的大小、尺寸，通過3D打印與患者相匹配的胸骨體模具，并利用胸骨體模具壓塑尺寸精準的骨水泥型胸骨假體。

手術中，切除預設位置與尺寸的胸骨體，將術前準備的骨水泥型胸骨假體植入患者體內，通過固定釘與患者胸骨、肋骨的斷端相固定，對缺損的胸骨體進行修復，重塑胸廓，以保護胸骨內的內臟器官。

圖7為骨水泥型胸骨假體修復胸骨的示意圖，如圖7所示，骨水泥型胸骨假體7符合人體結構，且與胸骨、肋骨的斷骨面緊密貼合，實現了胸骨體缺損精確修復。

需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本實用新型的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。