个体化关节设计制造方案

   
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  项目概述:根据我国民政部门报告,我国仅肢体不自由患者约有1500万,其中残疾约780万,全国骨缺损和骨损患者近300万。根据有关数据统计,全球每年仅髋关节置换手术就超过50万例,随着我国生物材料及医疗器械的迅速发展,该数据正以每年约15~20%的速度递增。随着社会、科技与医学的发展,人工关节的需求量将越来越大。然而,现在,我国使用的人工关节主要是从欧美等国家进口的,或国内厂家仿制国外厂家的产品。非个体化人工关节的制造涉及到基于骨骼力学模型的各种性能分析及医生的临床经验。由于我国人种与欧美人种生理结构的差别,依据欧美人种设计出来的人工关节无论在最简单的尺寸还是复杂的生理曲线上都与我们的实际关节相差甚远,临床手术上经常会出现找不到与患者相匹配的人工关节,或是发生术后关节脱落的情况。本创业项目改变以群体为对象的大工业设计思想,采用先进的反求设计方法和快速成型制造技术,针对个体的差异,依据病人的CT或MRI图像重建出患处关节的三维数学模型,以此为设计基础,通过生物力学分析和临床医学知识对病变部位优化,进行个体化设计和制造。这种新型人工关节具有与病人患处自身关节几乎完全相同的形状结构(除病变部位进行过优化),与传统人工关节相比具有更好的形状和运动匹配性,保证了原有生理力线并减少对周围组织的破坏。从根本上解决现有人工关节品种较少、可选性差,难以实现与相关组织匹配的问题。突破传统手术双侧置换的局限,可以实现关节的定制化置换。目前,通过各种实验的检验,表明个体化人工关节具有应用于临床的可能,虽然它的长期疗效有待进一步的实验分析,但它的优点是显而易见的,如与对侧关节匹配好,具有很好的形状结构,能更好的与周围组织相结合,有利于提高保肢质量;与之相配套的手术器械和手术方案的设计被证明是可行的,因此具有实际的应用价值。

  本技术利用现代计算机和工程学知识,直接依靠病人患处所提取的CT或 MRI数据,通过反求工程技术复制出关节面的几何形状,进行三维CAD设计,这样设计出的人工关节具有与原患处关节相同的结构和形状。由于,传统的制造方法的局限性,在该技术方案中我们采用了快速成型与铸造相结合的加工方法。通过使用该技术,使人工骨骼完全符合原有自体骨骼的形状,真正实现个体化匹配,有利于病人早日康复。该项技术是本创业团队刘非博士在进行关节研究和设计的八年科研工作中,在多位国内外著名教授的指导和帮助下,历经多年的刻苦攻关研究而成,经过不断深入研究、完善、配套,已形成完整、独立的技术体系,目前已完成后期动物试验和临床人体试验。
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