一种用于清除股骨头坏死病灶的导板的制作方法

本发明涉及髋关节修复领域，具体涉及一种用于清除股骨头坏死病灶的导板。

背景技术：

1、股骨头坏死是骨科领域迄今尚未解决的疾病之一，是临床常见且致残率较高的骨科疾病。全髋关节置换仍然是最可靠且获得公认的晚期股骨头坏死的治疗方法，但对于塌陷前期及年轻患者而言，考虑到活动需求、假体寿命、并发症以及翻修手术的困难，在股骨头塌陷之前予以适当的保髋手术治疗，对延缓疾病进展，从而推迟甚至避免行全髋关节置换术具有重要意义。

2、在传统的股骨头坏死保髋手术实施过程中，手术操作者主要根据患者的影像学检查资料了解相应信息，然后依据术者经验在大脑中构造三维印象，术中股骨头坏死病灶清除主要依靠医者经验，主观性较强，存在病灶定位不准确、清除不彻底或正常骨组织清除过多及穿透股骨头软骨面等风险。多数学者倾向认为股骨头坏死病灶清除是否彻底为影响手术疗效的关键因素之一，而股骨头坏死病灶是否能够彻底清除与坏死病灶是否能够精确定位和可视化操作有关。

3、综上所述，目前临床上很少有方法能够在三维可视化观察坏死股骨头和股骨头坏死病灶，缺乏根据个体化3d打印导板应用于辅助精准保髋治疗股骨头坏死，同时也缺乏相应的三维模型构建方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种用于清除股骨头坏死病灶的导板。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：包括定位部以及导向部，所述的定位部与导向部连接，所述的导向部设置有导孔。

3、具体的在本实施例中，其采用3d打印获得，获得方法步骤包括：

4、s1利用ct对髋关节进行薄层扫描获取髋关节影像数据；

5、s2.利用三维重建软件对获取的髋关节影像数据进行重建,剔除髋关节,保留股骨头,获得股骨头的三维模型；

6、s3.在重建软件上对股骨头的三维模型确定坏死病灶目标区域；

7、s4.股骨头坏死病灶三维模型重建，获得具有坏死病灶区域的股骨头三维模型；

8、s5.在具有坏死病灶区域的股骨头三维模上重建，获取去除坏死病灶目标区域的具有空腔结构股骨头三维模型以及与其匹配的坏死病灶目标区域的三维模型；

9、s6.将用于去除股骨头坏死骨质去除的专用钻具三维模型导入上一步骤的三维模型中，对专用钻具三维模型中作用部件进行运动学模拟构建，将专用钻具三维模型与坏死病灶目标区域的三维模型进行匹配，进行专用钻具三维模型中作用部件的运动学模拟，在轴向调节下专用钻具三维模型上的清除骨质的作用部件的运动轨迹能够在空腔结构的空间内进行填充为基准，以专用钻具三维模型的钻杆在股骨头上的设置方向以及位置从而确定股骨头实际钻取的方向和位置，同时确定专用钻具钻取到达空腔结构的最短距离以及取骨操作中的最长距离；

10、s7.在专用钻具三维模型的中轴线延伸段设计导板，所述的导板的导孔的中轴线与专用钻具三维模型的中轴线重合，将生成的导板的模型独立导出stl。

11、s8.将上步骤获取的导板的stl文件导入3d打印机中，获取实体的用于清除股骨头坏死病灶的导板。

12、3.根据权利要求2所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：s2中，将髋关节影像数据以dicom格式导入mimics软件中，在mimics软件中利用阈值分割和区域增长得到蒙板，并利用编辑蒙板工具逐层对髋臼和股骨头进行分离，擦除髋关节，保留股骨头，利用区域增长提取出股骨，保存为新的股骨蒙板，利用布尔运算功能，完成髋臼侧的分离，通过蒙板光顺和计算3d模型完成股骨头三维模型重建。

13、进一步的：s3中，利用mimics软件medcad模块设计坏死病灶目标区域部分，分别在矢状位、冠状位、轴位视图中，调整目标区域位置，确定坏死病灶目标区域。

14、进一步的：在s4中，利用mimics软件中利用阈值分割和区域增长得到蒙板，保留坏死病灶，去除坏死病灶附近的骨骼，保存为坏死病灶蒙版，通过计算3d模型完成坏死病灶三维模型重建，获得具有坏死病灶区域的股骨头三维模型。

15、进一步的：在s5中，利用mimics软件中布尔运算功能，将坏死股骨头和坏死病灶进行布尔操作，得到去除坏死病灶的空腔坏死股骨头三维模型，即获得获取去除坏死病灶目标区域的具有空腔结构股骨头三维模型以及与其匹配的坏死病灶目标区域的三维模型，将建模完成的具有空腔的坏死股骨头结构模型和股骨头坏死病灶目标区域三维模型都转化为stl格式保存。

16、进一步的：所述的s4中，将获得的具有坏死病灶区域的股骨头三维模型的stl数据导入geomagiestudio软件，将抽壳后的定位模板同导航管精确配准，数字化生成stl格式的导航模板模型并导入3d打印机进行3d打印形成实体模型。

17、进一步的：在s7导板的设计中，将定位部贴合于固体头端面进行布尔运算，获取的定位部为不规则曲面与股骨头的曲面贴合适配。

18、进一步的：在s1中获取的髋关节影像数据包含髋关节部皮肤影像数据，其中在拍摄前，在皮肤上至少标注有三组金属识别点，在s4中利用布尔运算提取保留金属识别点及相对股骨头的相对位置关系，在s7的导板设计中，导板设置有设计有基准点，在导板设计过程中确定基准点与三组金属识别点的距离，所述的导板的下端面与人体矢状面平行，所述的导板适配设置有固定部件用于对导板进行位置固定。

19、进一步的：所述的固定部件包括固定座以及固定架，所述的固定架的两端设置有固定座，所述的固定座与手术床的两端夹设固定，所述的固定架呈相对人体垂直轴滑动设置并通过紧固件紧固，所述的固定架设置有滑动，所述导板滑动设置于滑槽上并通过紧固件紧固,所述的固定座设置由双节伸缩结构并通过紧固件紧固。

20、进一步的：所述的基准点设置有红外距离传感器用于确定基准点与金属识别点的距离，所述的红外距离传感器设置在球铰接座上。

21、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：通过上述方法获得的的导板是基于患者真实的髋关节影像数据，同时通过薄层扫描确定股骨头坏死部位，通过软件，将专用钻具模型在髋关节模型中进行路径模拟，确定了专用钻具最佳的钻取位置能够较好的清除确定的空腔内的坏死骨组织，通过以专用钻具的轴向为基准进行导板的设计，使得导板精准的按照模拟的路径进行实施，同时在软件模拟过程中，确定了钻取的深度距离以及模拟的操作步骤，使得在实际过程中，在配合导板使用过程中，专用钻具的使用具有良好的指导效果。

技术特征：

1.一种用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：包括定位部以及导向部，所述的定位部与导向部连接，所述的导向部设置有导孔。

2.根据权利要求1所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：其采用3d打印获得，获得方法步骤包括：

3.根据权利要求2所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：s2中，将髋关节影像数据以dicom格式导入mimics软件中，在mimics软件中利用阈值分割和区域增长得到蒙板，并利用编辑蒙板工具逐层对髋臼和股骨头进行分离，擦除髋关节，保留股骨头，利用区域增长提取出股骨，保存为新的股骨蒙板，利用布尔运算功能，完成髋臼侧的分离，通过蒙板光顺和计算3d模型完成股骨头三维模型重建。

4.根据权利要求3所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：s3中，利用mimics软件medcad模块设计坏死病灶目标区域部分，分别在矢状位、冠状位、轴位视图中，调整目标区域位置，确定坏死病灶目标区域，在s4中，利用mimics软件中利用阈值分割和区域增长得到蒙板，保留坏死病灶，去除坏死病灶附近的骨骼，保存为坏死病灶蒙版，通过计算3d模型完成坏死病灶三维模型重建，获得具有坏死病灶区域的股骨头三维模型。

5.根据权利要求4所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：在s5中，利用mimics软件中布尔运算功能，将坏死股骨头和坏死病灶进行布尔操作，得到去除坏死病灶的空腔坏死股骨头三维模型，即获得获取去除坏死病灶目标区域的具有空腔结构股骨头三维模型以及与其匹配的坏死病灶目标区域的三维模型，将建模完成的具有空腔的坏死股骨头结构模型和股骨头坏死病灶目标区域三维模型都转化为stl格式保存。

6.根据权利要求5所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：所述的s4中，将获得的具有坏死病灶区域的股骨头三维模型的stl数据导入geomagiestudio软件，将抽壳后的定位模板同导航管精确配准，数字化生成stl格式的导航模板模型并导入3d打印机进行3d打印形成实体模型。

7.根据权利要求6所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：在s7导板的设计中，将定位部贴合于固体头端面进行布尔运算，获取的定位部为不规则曲面与股骨头的曲面贴合适配。

8.根据权利要求6所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：在s1中获取的髋关节影像数据包含髋关节部皮肤影像数据，其中在拍摄前，在皮肤上至少标注有三组金属识别点，在s4中利用布尔运算提取保留金属识别点及相对股骨头的相对位置关系，在s7的导板设计中，导板设置有设计有基准点，在导板设计过程中确定基准点与三组金属识别点的距离，所述的导板的下端面与人体矢状面平行，所述的导板适配设置有固定部件用于对导板进行位置固定。

9.根据权利要求8所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：所述的固定部件包括固定座以及固定架，所述的固定架的两端设置有固定座，所述的固定座与手术床的两端夹设固定，所述的固定架呈相对人体垂直轴滑动设置并通过紧固件紧固，所述的固定架设置有滑动，所述导板滑动设置于滑槽上并通过紧固件紧固,所述的固定座设置由双节伸缩结构并通过紧固件紧固。

10.根据权利要求9所述的用于清除股骨头坏死病灶的导板，其特征在于：所述的基准点设置有红外距离传感器用于确定基准点与金属识别点的距离，所述的红外距离传感器设置在球铰接座上。

技术总结
本发明公开了一种用于清除股骨头坏死病灶的导板，利用三维重建软件将采集的髋关节影像数据进行处理，将股骨头的模拟三维模型与坏死病灶目标区域对的模拟三维模型进行分离，获得独立的去除坏死病灶目标区域的具有空腔结构股骨头三维模型以及与其匹配的坏死病灶目标区域的三维模型，依据获取的模型作为进准，对导板进行设计，本发明获得的的导板是基于患者真实的髋关节影像数据，同时通过薄层扫描确定股骨头坏死部位，通过软件，将专用钻具模型在髋关节模型中进行路径模拟，确定了专用钻具最佳的钻取位置能够较好的清除确定的空腔内的坏死骨组织，通过以专用钻具的轴向为基准进行导板的设计，使得导板精准的按照模拟的路径进行实施，同时在软件模拟过程中，确定了钻取的深度距离以及模拟的操作步骤，使得在实际过程中，在配合导板使用过程中，专用钻具的使用具有良好的指导效果。

技术研发人员：罗善超,赵劲民,罗世兴,郑立,梁博伟,唐继仁,刘宇河,周凌,覃再嫩,梁萍
受保护的技术使用者：玉林市中西医结合骨科医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15