全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及手術(shù)用導(dǎo)航模板，更具體地說，涉及一種全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口老齡化及運(yùn)動(dòng)性損傷的增加，膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率越來越高，對(duì)于終末期的骨性關(guān)節(jié)炎，目前臨床上有效的治療方法為膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。
[0003]由于個(gè)體的差異性，傳統(tǒng)手術(shù)中采用的手術(shù)器械多達(dá)130多件，如髓內(nèi)髓外定位的機(jī)械導(dǎo)向裝置，切骨板導(dǎo)向裝置等。即使這樣，在手術(shù)中，外科醫(yī)生還需要憑借肉眼、手感和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解剖定位，通過手工劃線、屈伸膝關(guān)節(jié)擺位等方式進(jìn)行對(duì)線、對(duì)位，這本身帶有了很大主觀性，同時(shí)盡管這些機(jī)械定位導(dǎo)向裝置不斷完善，但這些仍是在標(biāo)準(zhǔn)化幾何解剖形態(tài)的基礎(chǔ)上，還是做不到“因人而異”。
[0004]據(jù)統(tǒng)計(jì)膝關(guān)節(jié)手術(shù)不成功中有至少超過50%的原因是由手術(shù)不精確，導(dǎo)致術(shù)后力線錯(cuò)位，特別是對(duì)于特殊患者傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械導(dǎo)向定位切骨裝置其帶來的誤差也越大。而導(dǎo)致力線錯(cuò)位最主要的原因是股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端切骨平面的空間位置。在切骨過程中，夕卜科醫(yī)生使用標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)板裝置術(shù)中定位難度大，準(zhǔn)確度低。
[0005]得益于計(jì)算機(jī)及數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化三維重建在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用越來越廣泛，3D打印技術(shù)在定制化小批量制造上優(yōu)勢(shì)使其在個(gè)性化醫(yī)學(xué)中有廣泛的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)多位學(xué)者已將數(shù)字化重建和3D打印技術(shù)應(yīng)用于骨科領(lǐng)域，但是仍建立在反向成模的基礎(chǔ)上，因此針對(duì)每個(gè)患者都需要進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)不合理且設(shè)計(jì)制造成本高。因此，亟待開發(fā)一種簡(jiǎn)單實(shí)用的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有的導(dǎo)航模板結(jié)構(gòu)不合理且其設(shè)計(jì)制造成本高的問題，提供一種可實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確切骨的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法及裝置。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法，包括以下步驟:
[0008]S1、基于當(dāng)前患者待切骨部位的三維數(shù)字化模型，提取切骨位置附近的骨貼合面表面數(shù)據(jù)，擬合成曲面后加厚得到個(gè)性化的定位板；
[0009]S2、調(diào)用與待切骨部位對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化的導(dǎo)向板，該導(dǎo)向板具有導(dǎo)向面位于所需切骨平面的切骨槽；
[0010]S3、將所述個(gè)性化的定位板和標(biāo)準(zhǔn)化的導(dǎo)向板在計(jì)算機(jī)中完成數(shù)字化組合得到虛擬的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置；其中使所述導(dǎo)向板與定位板外側(cè)相交，并將所述導(dǎo)向板的切骨槽反向貫穿定位板；
[0011]S4、采用增材制造方式制作出實(shí)體的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法中，所述步驟SI具體為:針對(duì)患者個(gè)體情況，根據(jù)虛擬定位情況確定切骨位置，并采用點(diǎn)云蒙罩方式獲得患者切骨部位的自然曲面，根據(jù)提取的自然曲面作為骨貼合面，將骨貼合面向外側(cè)加厚成為定位板的三維CAD模型。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法中，所述步驟S3具體包括以下步驟:
[0014]定義所述導(dǎo)向板的空間方向后，將導(dǎo)向板與定位板外側(cè)相交Imm以上；
[0015]將所述導(dǎo)向板的切骨槽反向貫穿定位板；
[0016]將定位板和導(dǎo)向板進(jìn)行縫合，建立虛擬的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法中，所述導(dǎo)向板的切骨槽為長(zhǎng)方形通孔，其長(zhǎng)側(cè)面法向方向與切骨面方向垂直，且位于所述導(dǎo)向板上的進(jìn)刀導(dǎo)向通孔中心線與切骨面重合。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法中，所述導(dǎo)向板或者定位板上設(shè)有至少一個(gè)用于固定導(dǎo)板裝置與待切骨部位的固定釘通孔。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法中，所述固定釘通孔的延伸方向與切骨槽的進(jìn)刀方向平行，并且間隔3mm以上。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法中，所述導(dǎo)向板為帶有所述切骨槽和固定釘通孔的長(zhǎng)方體。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法中，所述全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置為股骨遠(yuǎn)端平面切骨導(dǎo)板裝置，所述步驟Si中提取的切骨位置附近的骨貼合面表面數(shù)據(jù)為股骨遠(yuǎn)端前髁的部分關(guān)節(jié)面表面數(shù)據(jù)；所述步驟S3中通過以下方式定義導(dǎo)向板的空間方向:使導(dǎo)向板的切骨槽導(dǎo)向面法向平行于股骨的機(jī)械軸，且切骨槽的導(dǎo)向面與股骨后髁最低點(diǎn)沿切骨槽導(dǎo)向面法向方向上相距9-llmm。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法中，所述全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置為脛骨近端平面切骨導(dǎo)板裝置，所述步驟Si中提取的切骨位置附近的骨貼合面表面數(shù)據(jù)為脛骨近端的前內(nèi)關(guān)節(jié)面以及前內(nèi)皮質(zhì)表面數(shù)據(jù)；所述步驟S3中通過以下方式定義導(dǎo)向板的空間方向:使切骨槽的導(dǎo)向面與脛骨機(jī)械軸在脛骨近端冠狀面上垂直，在脛骨近端矢狀面上呈5-7度后傾角；且切骨槽的導(dǎo)向面與脛骨近端冠狀面最前側(cè)相距9-llmm0
[0023]本發(fā)明還提供了一種全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置，其采用如上所述的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法制得。
[0024]實(shí)施本發(fā)明的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法及裝置，具有以下有益效果:本發(fā)明將全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置分為個(gè)性化的定位板和標(biāo)準(zhǔn)化的導(dǎo)向板兩部分，通過個(gè)性化與標(biāo)準(zhǔn)化的拆分、計(jì)算機(jī)虛擬組合以及模型一體化制造方式完成導(dǎo)板裝置的設(shè)計(jì)與制造，解決了單一標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)板裝置定位不準(zhǔn)確、手術(shù)操作難的問題，也突破了單一個(gè)性化導(dǎo)板裝置設(shè)計(jì)制造成本高的不足，該導(dǎo)板裝置可以實(shí)現(xiàn)精確化、個(gè)性化全膝置換切骨。
【附圖說明】
[0025]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0026]圖1為根據(jù)本發(fā)明的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法的流程圖；
[0027]圖2為基于患者膝關(guān)節(jié)掃描圖像建立的股骨的三維數(shù)字化模型示意圖；
[0028]圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法的流程圖；
[0029]圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的前髁切面主視圖；
[0030]圖5為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的俯視圖；
[0031]圖6為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的左視圖；
[0032]圖7為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的使用狀態(tài)圖；
[0033]圖8為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置切骨后的示意圖；
[0034]圖9a和9b分別為基于患者膝關(guān)節(jié)掃描圖像建立的脛骨三維數(shù)字化模型近端冠狀面和矢狀面示意圖；
[0035]圖10為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法的流程圖；
[0036]圖11為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的主視圖；
[0037]圖12為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的左視圖；
[0038]圖13為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的俯視圖；
[0039]圖14為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的使用狀態(tài)主視圖；
[0040]圖15為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的使用狀態(tài)俯視圖；
[0041]圖16為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板裝置的切骨后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0043]請(qǐng)參閱圖1，為根據(jù)本發(fā)明的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的全膝置換數(shù)字化切骨導(dǎo)板制作方法包括以下步驟:
[0044]首先，在步驟SI中，基于當(dāng)前患者待切骨部位的三維數(shù)字化模型，提取切骨位置附近的骨貼合面表面數(shù)據(jù)，擬合成曲面后加厚得到個(gè)性化的定位板。該帶切骨部位可以為股骨遠(yuǎn)端或