一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板的制作方法

本实用新型涉及股骨转子间截骨手术操作辅助医疗器械，特别涉及一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板。

背景技术：

股骨头坏死早期症状轻微且病变隐匿，容易被医师和患者忽视，当患者确诊时已至晚期，丧失保留股骨头等早期治疗的最佳时机，而被迫接受人工关节置换手术。此类患者年龄偏小、活动量较大，人工关节置换术的远期疗效并不理想，故在疾病的早期采取积极的治疗方法来缓解甚至治愈此病，达到保留患者股骨头或延缓行人工关节置换时间具有重要意义。

日本学者Sugioka设计了经股骨转子截骨、股骨头旋转术治疗股骨头缺血性坏死。其原理是将坏死的股骨头前外侧调整到非负重区。将股骨头和股骨颈沿其纵轴向前旋转，使重力转移至未受影响的原来处于后侧的关节面上。从成人特发性股骨头缺血坏死的病理演变过程看，该方法对塌陷性病例有治本的意义，尤其对III、IV期坏死患者行其他治疗保髋治疗无效时，更为年轻患者争取保髋几率，延缓疾病进展及换髋时间，为治疗塌陷期股骨头缺血坏死提供了新的手术方式。

但是，该手术操作复杂，学习曲线长，目前临床上尚缺一种器械能指导手术医生精准定位截骨平面并实现准确的旋转角度，而由经验不足带来的多次截骨修正不仅造成骨量丢失，还将对手术失败改全髋置换带来难度，从而限制了其在临床上的应用。

因此针对现有技术不足，提供一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板以解决现有技术不足甚为必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板。该个性化股骨转子间旋转截骨手术导板能够实现精准截骨和旋转定位的优点。

本实用新型的上述目的通过以下技术措施实现：

提供一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板,设置有与股骨解剖形态匹配的主体截骨定位导板、定位杆、与股骨解剖形态匹配的角量定位板和角量器。

优选的，上述主体截骨定位导板、定位杆、角量定位板和角量器分别为独立结构，主体截骨定位导板与定位杆可拆卸装配于股骨大转子，角量定位板和角量器通过克氏针可拆卸于装配于股骨大转子。

优选的，上述主体截骨定位导板包括有第一主体、与股骨解剖形态匹配的第一卡槽、与股骨解剖形态匹配的第二卡槽、中轴线与股骨颈中轴线重叠的第一克氏针隧道、用于截锯股骨的截骨槽和用于固定定位杆的固定孔。

在主体截骨定位导板工作时，最接近人体头部的侧面定义为上方，远离股骨大转子的侧面定义有左侧面，第一卡槽位于第一主体的底部、第二卡槽位于第一主体的右侧面，固定孔位于第一主体的前侧面，第一克氏针隧道位于第一主体的左侧面并垂直贯穿第一主体。

优选的，上述截骨槽包括有大转子截骨槽、转子间截骨槽和小转子截骨槽，大转子截骨槽位于第一主体的左侧面，转子间截骨槽位于第一主体的前侧面且与第一克氏针隧道垂直，小转子截骨槽位于第一主体的前侧面且与转子间截骨槽垂直相交。

优选的，上述大转子截骨槽所在平面、转子间截骨槽所在平面和小转子截骨槽所在平面相互垂直。

优选的，上述角量定位板设置有第二主体、与股骨解剖形态匹配的第三卡槽、中轴线与股骨颈中轴线重叠的第二克氏针隧道、用于与角量器角度定位的零度基线。

以角量定位板工作时，远离股骨的侧面定义为左侧面，第二克氏针隧道垂直于左侧面且贯穿第二主体，第三卡槽远离左侧面且与股骨抵接，零度基线位于第二主体的左侧面。

优选的，上述定位杆设置有用于与固定孔配合的凸起柱和第三克氏针隧道，凸起柱位于定位杆一端的末端，第三克氏针隧道位于定位杆另一端的末端。

优选的，上述角量器设置有圆柱体状的角量主体和第四克氏针隧道，第四克氏针隧道垂直贯穿于角量主体的中心。

优选的，上述角量主体的旋转面设置有用于计量旋转角度的角度刻度尺。

优选的，上述角量主体还设置有用于固定克氏针的夹持部，夹持部一体成形于角量主体的一侧。

优选的，上述夹持部设置扣部和锁部，扣部和锁部分别一体成形于夹持部的两侧。

优选的，上述锁部设置有两片阶梯状舌片。

优选的，上述第一克氏针隧道、第二克氏针隧道、第三克氏针隧道和第四克氏针隧道的直径分别为1mm。

优选的，上述第三克氏针隧道设置为两个或以上。

优选的，上述固定孔和凸起柱分别设置为两个或以上，凸起柱和固定孔分别一一对应。

本实用新型的一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板，设置有与股骨解剖形态匹配的主体截骨定位导板、定位杆、与股骨解剖形态匹配的角量定位板和角量器。该个性化股骨转子间旋转截骨手术导板中，主体截骨定位导板具有三个截骨槽，能够精确进行截骨，角量定位板和角量器的配合可以实现准确的调节旋转角度。该个性化股骨转子间旋转截骨手术导板能够大大简化手术流程同时缩短手术时间，并且减少术中透视次数及术后并发症，缩短学习曲线，具有广阔的临床应用前景。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。

图1为主体截骨定位导板结构示意图。

图2为角量定位板结构示意图。

图3为角量器结构示意图。

图4为图3的角量器的截面示意图。

图5为定位杆结构示意图。

图6为主体截骨定位导板和定位杆放置于股骨时示意图。

图7为角量定位板和角量器放置于股骨时示意图。

图8为本实用新型一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板制备方法流程图。

图1至图8中，包括有：

主体截骨定位导板1、第一主体11、第一卡槽12、第二卡槽13、第一克氏针隧道14、固定孔15、大转子截骨槽161、转子间截骨槽162、小转子截骨槽163、

角量定位板2、第二主体21、第三卡槽22、第二克氏针隧道23、零度基线24、

定位杆3、凸起柱31、第三克氏针隧道32、

角量器4、角量主体41、夹持部411、扣部4111、舌片4112、第四克氏针隧道42、克氏针5。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

实施例1。

一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板，如图1至7所示，设置有与股骨解剖形态匹配的主体截骨定位导板1、定位杆3、与股骨解剖形态匹配的角量定位板2和角量器4。

主体截骨定位导板1、定位杆3、角量定位板2和角量器4分别为独立结构，主体截骨定位导板1与定位杆3可拆卸装配于股骨大转子，角量定位板2和角量器4通过克氏针5可拆卸于装配于股骨大转子。

主体截骨定位导板1包括有第一主体11、与股骨解剖形态匹配的第一卡槽12、与股骨解剖形态匹配的第二卡槽13、中轴线与股骨颈中轴线重叠的第一克氏针隧道14、用于截锯股骨的截骨槽和用于固定定位杆3的固定孔15。

在主体截骨定位导板1工作时，最接近人体头部的侧面定义为上方，远离股骨大转子的侧面定义有左侧面，第一卡槽12位于第一主体11的底部、第二卡槽13位于第一主体11的右侧面，固定孔15位于第一主体11的前侧面，第一克氏针隧道14位于第一主体11的左侧面并垂直贯穿第一主体11。

截骨槽包括有大转子截骨槽161、转子间截骨槽162和小转子截骨槽163，大转子截骨槽161位于第一主体11的左侧面，转子间截骨槽162位于第一主体11的前侧面且与第一克氏针隧道14垂直，小转子截骨槽163位于第一主体11的前侧面且与转子间截骨槽162垂直相交。

大转子截骨槽161所在平面、转子间截骨槽162所在平面和小转子截骨槽163所在平面相互垂直。

角量定位板2设置有第二主体21、与股骨解剖形态匹配的第三卡槽22、中轴线与股骨颈中轴线重叠的第二克氏针隧道23、用于与角量器4角度定位的零度基线24。

以角量定位板2工作时，远离股骨的侧面定义为左侧面，第二克氏针隧道23垂直于左侧面且贯穿第二主体21，第三卡槽22远离左侧面且与股骨抵接，零度基线24位于第二主体21的左侧面。

定位杆3设置有用于与固定孔15配合的凸起柱31和第三克氏针隧道32，凸起柱31位于定位杆3一端的末端，第三克氏针隧道32位于定位杆3另一端的末端。

角量器4设置有圆柱体状的角量主体41和第四克氏针隧道42，第四克氏针隧道42垂直贯穿于角量主体41的中心。角量主体41的旋转面设置有用于计量旋转角度的角度刻度尺。角量主体41还设置有用于固定克氏针5的夹持部411，夹持部411一体成形于角量主体41的一侧。夹持部411设置扣部4111和锁部，扣部4111和锁部分别一体成形于夹持部411的两侧。锁部设置有两片阶梯状舌片4112。

第一克氏针隧道14、第二克氏针隧道23、第三克氏针隧道32和第四克氏针隧道42的直径分别为1mm。

本实施例的第三克氏针隧道32具体设置为两个，本实用新型的第三克氏针隧道32也可以设置为两个以上的任意数目，具体的数目以实际情况而定。

本实施例的固定孔15和凸起柱31分别设置为两个，凸起柱31和固定孔15分别一一对应。本实用新型的固定孔15和凸起柱31也可以设置为两个以上的任意数目，具体的数目以实际情况而定。

本实用新型的一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板使用方法如下：暴露股骨大转子将主体截骨定位导板1放置于对应位置，将克氏针5通过第一克氏针隧道14置入的股骨颈中轴线，再根据主体截骨定位导板1的三个截骨槽分别为大转子截骨槽161、转子间截骨槽162和小转子截骨槽163利用摆锯依次截骨。安装将定位杆3安装于主体截骨定位导板1的固定孔15，选取定位杆3合适的第三克氏针隧道32将克氏针5垂直于股骨颈中轴线置入股骨，然后分别取出定位杆3和主体截骨定位导板1，如图6所示。将角量定位板2的第二克氏针隧道23穿过置于股骨颈中轴线的克氏针5，并调整角量定位板2位置使其完全贴合于股骨，再将角量器4穿过置于股骨颈中轴线的克氏针5使角量器4放置于角量定位板2的上方，调整角量器4角度，使角量器4的角度刻度尺的0°和180°位置与角量定位板2上的零度基线24重合，根据置于股骨颈中轴线的克氏针5的直径调整夹持部411使得角量器4能够与克氏针5同步转动，如图7所示。根据手术方案或者具体情况调节或旋转经第三克氏针隧道32置入股骨的克氏针5，最终使得股骨头坏死区转向非负重区，根据角量器4刻度面板及基线可读取股骨头转动角度。截骨旋转确切后，可用复位钳临时固定，撤出角量器4及导板后根据手术方案进行内固定。

该个性化股骨转子间旋转截骨手术导板，设置有与股骨解剖形态匹配的主体截骨定位导板1、定位杆3、与股骨解剖形态匹配的角量定位板2和角量器4。该个性化股骨转子间旋转截骨手术导板中，主体截骨定位导板1具有三个截骨槽，能够精确进行截骨，角量定位板2和角量器4的配合可以实现准确的调节旋转角度。该个性化股骨转子间旋转截骨手术导板能够大大简化手术流程同时缩短手术时间，并且减少术中透视次数及术后并发症，缩短学习曲线，具有广阔的临床应用前景。

实施例2。

一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板,其他特征与实施例1相同，不同之处在于，第三克氏针隧道32设置为三个。

固定孔15和凸起柱31分别设置为三个，凸起柱31和固定孔15分别一一对应。

该个性化股骨转子间旋转截骨手术导板与实施例1相比，本实施例的个性化股骨转子间旋转截骨手术导板可以使主体截骨定位导板1和定位杆3装配时更加稳定，防止定位杆3移位。同时第三克氏针隧道32为三个，可以更有利于提高垂直于股骨颈中轴线置入克氏针5股骨的灵活性。

实施例3。

一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板的制备方法，如图8所示，步骤包括如下：

步骤一，构建标准股骨三维模型；

步骤二，将步骤一得到的标准股骨三维模型进行处理得到实体化模型；

步骤三，将步骤二得到的实体化模型提取标准解剖参数，构建截骨平面，得到个性化股骨转子间旋转截骨手术导板模型；

步骤四，将步骤四得到的个性化股骨转子间旋转截骨手术导板模型3D打印得到个性化股骨转子间旋转截骨手术导板。

上述步骤一具体为，取标准模型股骨进行薄层CT扫描得到影像数据，保存为Dicom格式文件后输入Mimics软件，再重建皮质骨和松质骨模型，拟合股骨头并计算股骨头中心点、股骨颈干交点和股骨髁间中心点，得到标准股骨三维模型并输出STL格式文件。

上述步骤二具体为，将步骤一STL格式文件输入Geomagic软件，进行光顺处理、曲面删除与填充、精确曲面、计算轮廓线和构造格栅操作完成曲面优化，转化为实体模型并输出为STP格式文件。

上述步骤三具体为，将步骤二得到的STP格式文件导入Solidworks软件，设定三个截骨平面为参考平面，提取合适骨面，设置模形参数，获得个性化股骨转子间旋转截骨手术导板模型，得到STL格式文件。

上述步骤四具体为，将步骤三的TL格式文件输入3D打印设备，得到个性化股骨转子间旋转截骨手术导板。

上述模型参数为进行等距、加厚、缝合曲面、组合、分割、设计克氏针5隧道布置和卡槽。

上述标准模型股骨为第二代sawbones标准模型股骨。

该个性化股骨转子间旋转截骨手术导板的制备方法通过简单的四个步骤就能得到个性化股骨转子间旋转截骨手术导板，减少病人的等候时间。通过该方法制得到个性化股骨转子间旋转截骨手术导板具有实现精准截骨和旋转定位、简化手术、缩短手术时间、减少术中透视次数及术后并发症和缩短学习曲线的优点。

实施例4。

一种个性化股骨转子间旋转截骨手术导板的制备方法：

步骤一：构建标准股骨三维模型。

取第二代标准模型骨sawbones股骨，进行薄层CT(薄层CT参数设置为120Kv、120mAs、螺距0.3mm和层厚1mm)扫描。

选择涵盖扫描物体的较小扫描窗宽(FOV)，提高扫描的显示分辨率，输出Dicom格式文件，并用DVD刻录。

将薄层CT扫描股骨获得的Dicom格式文输入Mimics软件，重建皮质骨和松质骨模型，主要进行以下操作：(1)设定阈值(Thresholding)，高仿真的前提下尽量降低阈值，获得更多的股骨信息。

(2)区域生长(region growing)是指将成组的像素或区域发展成更大区域的过程，目的是分割同一蒙板(Mask)中的钢板，生成该股骨的独立蒙板。

(3)三维重建(Calculate 3D)，拟合股骨头，计算股骨头中心点、股骨颈干交点、股骨髁间中心点，输出STL格式文件。

步骤二：将步骤一得到的标准股骨三维模型进行处理得到实体化模型。

将步骤一STL格式文件输入Geomagic软件，在Geomagic软件中进行处理完成模型优化得到实体化模型，包括7个过程：(1)网格医生：Geomagic具有自动分析模型中错误(包括非流形边、自相交、高度折射边、钉状物、小组件、小通道、小孔)及纠正的功能。

(2)快速光顺：通过光顺可以使表面变得光滑，光顺的次数需根据模型质量而定，处理过度会导致信息的丢失。

(3)曲面删除与填充，处理完表面后删除皮质骨和松质骨模型内部曲面片。

(4)精确曲面。

(5)计算轮廓线：注意勾画负重面等重要信息利于后续有限元分析操作。

(6)构造格栅。

(7)转化实体化模型，输出为STP格式文件。

步骤三，将步骤二得到的实体化模型提取标准解剖参数，构建截骨平面，得到个性化股骨转子间旋转截骨手术导板模型。

将将步骤二得到的STP格式文件导入Solidworks软件，结合临床手术实际情况设计的三个截骨平面为参考，提取合适骨面，通过等距、加厚、缝合曲面、组合、分割，设计导板实体并进行克氏针5钉道布置及旋转卡位，获得个性化股骨转子间旋转截骨手术导板模型，得到STL格式文件。

步骤四，将步骤四得到的个性化股骨转子间旋转截骨手术导板模型3D打印得到个性化股骨转子间旋转截骨手术导板。

个性化股骨转子间旋转截骨手术导板的制备方法，该方法通过简单的四个步骤并且3D打印得到与股骨匹配度高的个性化股骨转子间旋转截骨手术导板，减少病人的等候时间。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。