股骨近端手术定位定向系统及其制作方法_3

文档序号:9933473阅读:来源:国知局
的位置)之间的距离L2,就是引导针5或引导钻头的总长度L3。
根据本公开的一个实施例,股骨近端手术定位定向系统的数字模型根据术前患者的影像资料来预先确定。
根据本公开的一个实施例,影像资料包括MRI数据和/或CT数据。
根据本公开的一个实施例,根据数字模型来预先确定附着装置I与定向装置2之间的空间位置关系。
例如,导向板与附着装置之间的空间相对位置,可以根据术前患者的影像资料,通过预先计算来设定;另外,导向杆也可以通过预先计算来设定,从而可以保证二者位置关系达到预期的设定。
根据本公开的一个实施例,附着装置I和导向板202根据数字模型进行3D打印而预先制作。
根据本公开的一个实施例,导向板202通过导向杆201与连接部相互连接,导向杆201的长度和限深装置3的长度根据数字模型来预先确定。
图8示出了根据本公开实施例的一种股骨近端手术定位定向系统的制作方法的示意图。
如图8所示,在步骤100中,根据术前患者的影像资料来预先确定股骨近端手术定位定向系统的数字模型。
例如,步骤100可以通过以下的过程来实现:
I,影像学检查:患者进行核磁和CT检查,获得股骨近端的影像学资料,并存储于医院的图像存储系统(例如PI CS系统)中。
2,影像学资料的导入:将患者的影像学资料采用光盘、U盘或网络等媒介,导入到影像处理系统(例如专用的影像处理系统软件,可以利用现有软件(如Mimics软件),也可以开发相应的程序)中。
3,建立解剖数字模型:采用智能自动标记和手工标记相结合的方法,确立重要参考标记,确立病变范围,然后建立同时包含解剖结构(例如软骨、骨性或是软组织)和病理部位的股骨近端解剖数字模型。
4,确定重要参考位置:这些重要的参考位置包括大转子,小转子,股骨后方转子间脊,大转子外侧面,大转子与股骨干交界处等。例如可以根据病变部位和性质的不同,采用参考位置的不同组合。
5,建立定位定向系统数字模型:依照解剖数字模型,确定通向病变的模拟通道,进一步确定模拟通道的路径长度和方向,然后根据确定的重要参考位置,建立定位定向系统的数字模型。
在步骤102中,根据数字模型来制作附着装置1,如图3所示,附着装置I用于附着到股骨近端并根据股骨近端的解剖形态制作,附着装置I包括附着于股骨近端的附着部101,以及与定向装置2连接的连接部。
例如,可以采用3D打印的方法,打印附着部。
在步骤104中,根据数字模型来制作定向装置2,如图3和图6所示,定向装置2用于指示患者的病变部位的方向,定向装置2包括导向板202,导向板202与附着装置I的连接部相互连接,导向板202上还设有用于指示病变部位的方向的导向孔200。
例如,可以采用3 D打印的方法,打印导向板。
在步骤106中,根据数字模型来制作限深装置3,如图3和图7所示,限深装置3用于限制手术器械沿着定向装置2指示的方向进入患者的病变部位的深度,限深装置3与导向板202连接,并设置为使得操作者在限深装置3的辅助下能够经导向孔200进行以下各项中的至少一项:到达病变部位,建立操作通道,置入植入物。
例如,限深装置可以采用非打印方式获得。
例如,在制作出以上的附着装置、定向装置和限深装置之后,可以进行以下外科操作:采用股骨近端外侧入路,显露股骨近端,将附着装置(例如利用把持手柄)与预先设定解剖结构紧密贴附,并临时固定。然后,将定向装置的导向板(例如通过导向杆)与附着装置相连,随后,将限深装置连接在导向板上,选取一定长度的引导针5,连续通过限深装置、导向板打入股骨近端,直至病变部位。最后,去除其他装置,只留下引导针5,从而方便处理病变部位,建立操作通道,或植入各种材料或内固定物。这里,例如可以根据病情需要,设置不同数量和直径引导针5。
根据本公开的一个实施例,导向孔200用于指示以下各项中的至少一项的方向:病变部位、操作通道、以及植入物。
如图2和图3所示,根据本公开的一个实施例,股骨近端包括以下各项中的至少一项:大转子402、小转子403、转子间嵴405、以及裸区404,其中裸区是股骨大转子外侧面上无肌腱和韧带附着的区域。
如图4和图5所示,根据本公开的一个实施例,附着装置I还包括设置在附着部101上的手柄连接柱102,以及与手柄连接柱102连接的把持手柄105。
例如,把持手柄可以采用非打印方式获得。
如图4和图5所示,根据本公开的一个实施例,附着装置I还包括设置在附着部101上的用于临时固定到股骨近端的临时固定孔103。
如图3和图5所示,根据本公开的一个实施例,连接部包括第一导向杆连接柱104,导向板202上设有第二导向杆连接柱203,第一导向杆连接柱104和第二导向杆203连接柱之间通过导向杆201进行连接。
例如,导向杆可以采用非打印方式获得。
如图3和图5所示,根据本公开的一个实施例,第一导向杆连接柱104被设置为台阶状,其中台阶状的第一导向杆连接柱104中的基部平面106与导向板202的平面相互平行。
根据本公开的一个实施例,导向杆201根据选择的长度不同,能够延伸于患者皮外,或位于皮下与骨之间的任意位置。
如图3和图6所示,根据本公开的一个实施例,导向板202上设有导向柱204,导向孔200与导向柱204中的孔道相互连通,限深装置3能够与导向柱204相连接。
如图3和图7所示,根据本公开的一个实施例,限深装置3为中空的限深套管,限深套管3的内径与导向柱204的孔道直径相匹配。
根据本公开的一个实施例,限深装置3的长度根据预先计算而获得,限深装置3的长度LI,加上导向板202外缘与病变部位之间的距离L2,等于引导针5的总长度L3,S卩L1+L2 = L3。 根据本公开的一个实施例,影像资料包括MRI数据和/或CT数据。
根据本公开的一个实施例,根据数字模型来预先确定附着装置I与定向装置2之间的空间位置关系。
根据本公开的一个实施例,附着装置I和导向板202根据数字模型进行打印而预先制作。
根据本公开的一个实施例,导向板202通过导向杆201与连接部101相互连接,导向杆201的长度和限深装置3的长度根据数字模型来预先确定。
根据本公开的一个实施例,根据术前患者的影像资料来预先确定股骨近端手术定位定向系统的数字模型包括:
根据术前患者的影像资料建立针对患者的解剖模型;
根据解剖模型选择到达患者病变部位的模拟通道;
选择作为参考位置的股骨近端,并根据参考位置和模拟通道来建立数字模型。
根据本公开的一个实施例,模拟通道是直行的通道,其长度和方向根据解剖模型预先选择。
下面通过以下实例对本公开的股骨近端手术定位定向系统的制作方法进行具体说明。本实例例如为个体股骨近端手术定位定向系统的制作,并在制作出的该系统的辅助下,完成股骨头坏死的减压,清创,植骨术。
1.影像学检查
患者行核磁共振和CT检查,核磁层面厚度和CT层面厚度分别为5mm和5mm,扫描后将数据拷贝在光盘中。
2.用光盘将数据导入个人电脑中,打开Mimics软件,读取患者MRI数据。通过自动识别或手工校正,在每个轴位的层面上,标记出坏死病灶的位置。将同一个患者的CT数据导入Mimics软件中,用图像重叠的方法,将同一层面的MRI中的病灶标记复制在对应的CT层面上,同时标记出各层面的骨性结构。
3.利用Mimics软件,建立解剖数字模型,在三维空间内确定病灶的中心,可以是一个,也可以是多个。根据病情需要,建立一条或多条模拟通道,模拟通道的开口位于股骨外侧皮质,相当于小转子的水平,模拟通道的终点为坏死区,模拟通道为直行。
4.根据解剖数字模型,建立股骨近端定位定向系统的数字模型。本实例选取裸区附着装置,其内面可以紧密贴附在大转子的外侧面裸区部位。其他实例可根据具体情况选取小转子403,或者转子间嵴405,建立附着装置模型。导向板上的导向孔200与股骨头401、颈内的模拟通道的延长线完全重合。测量导向板远端平面与模拟通道终点的距离,并记录,如I80mmο
5.根据建立的股骨近端定位定向系统的数字模型,利用3D打印机,打印出附着装置I的附着部101和导向板202。另外,根据建立的股骨近端定位定向系统的数字模型,可以选择导向杆201和限深装置3的长度(例如采用非打印的方式制作),最后,组装测试个体化的股骨近端定位定向系统。
6.外科手术,显露大转子402外侧面,附着部101的内面与大转子402的外侧面裸区404的形态相吻合,利用附着部背面的手柄连接柱102,连接把持手柄105,确认位置准确后,把附着部通过临时固定孔103进行固定。附着部101背面设有第一导向杆连接柱104,其呈台阶状,台阶的基地部平面与导向板202的平面相平行。采用特定长度的导向杆201,两端分别与附着部的第一导向杆
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