一种用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及手术用导航模板制作技术，更具体地说，涉及一种用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板。
【背景技术】
[0002]随着人口老龄化及运动性损伤的增加，膝关节骨性关节炎的发病率越来越高，对于终末期的骨性关节炎，目前临床上有效的治疗方法为膝关节置换术。无论是髌股关节置换还是全膝关节置换均涉及到髌骨的处理，在进行髌骨置换时，精确地进行髌骨切骨面的选择，保留合适的髌骨厚度，选择恰当的髌骨假体，是手术成功的关键，也是患者术后获得满意疗效的保障。
[0003]髌骨解剖结构为不规则形，在全膝置换中如何进行准确、对称性的进行髌骨截骨仍然是一难点。临床医师术中采用“徒手法”或厂商配置的髌骨“截骨器”来进行截骨，不对称截骨的发生率约10%，同时髌骨截除过多或过少的情况时有发生，导致术后伸膝力量减弱、髌骨不稳、髌骨骨折或者屈伸活动受限、聚乙烯过度磨损等问题。否则，术后发生髌骨轨迹异常、髌骨假体松动、假体失败、膝前痛等风险也会成倍增加。迄今，临床上仍缺乏可靠的髌骨截骨工具，尽管有学者实用新型了计算机导航手术系统，通过光学定位装置来辅助进行髌骨截骨。然而，该系统代价高，手术时间长，临床推广困难。
[0004]得益于计算机及数字技术的快速发展，目前3D打印技术正在国内外掀起新一轮研宄热潮。其在航空航天、医疗、教育、建筑、艺术等领域得到了广泛应用，改变了传统的产品设计制造模式。国内多位学者已将该技术应用于骨科领域，例如脊柱椎弓根螺钉植入导航模板的制作方法，以及用于膝关节置换的股骨及胫骨导航模板制作方法，然而由于人体骨骼形态的特殊性及外科手术的复杂性，上述导航模板及制作方法也仅适用于具体部位的特定手术，没有通用性。尤其是髌骨的不规则形状，增大了导航模板设计的难度。因此亟待开发一种用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板，以解决现有技术中外科医生在进行髌骨置换时，无法精确控制截骨深度并获得理想的对称性截骨面的难题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有的导航模板不适用于髌骨截骨手术的问题，提供一种用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板，包括:定位杆、截骨槽以及连接两者的基板；其中，所述基板的内表面与髌骨的部分关节面表面完全贴合；所述定位杆与髌骨的嵴位置相对应，用于安装固定钉；所述截骨槽与所需的髌骨截骨面位置相对应，用于定位截骨面。
[0007]在根据本实用新型所述的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板中，所述截骨槽具有截骨通道，且所述截骨通道所在平面平行于根据髌骨前皮质表面拟合的特征平面。
[0008]在根据本实用新型所述的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板中，所述定位杆为两个及以上。
[0009]在根据本实用新型所述的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板中，所述定位杆沿髌骨嵴的延伸方向排列。
[0010]在根据本实用新型所述的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板中，所述定位杆中设有定位孔，所述定位孔的延伸方向垂直于所述截骨通道所在平面。
[0011]在根据本实用新型所述的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板中，所述定位杆底端与所述截骨通道所在平面的距离值，与髌骨总厚度的差值为12?15_。
[0012]在根据本实用新型所述的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板中，所述基板中部设有观察孔。
[0013]实施本实用新型的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板，具有以下有益效果:本实用新型针对髌骨截骨手术的特点，设计与髌骨特征相对应的定位杆、截骨槽与基板，由基板与髌骨的关节面表面进行贴合确定安装位置，通过定位杆将导航模板固定在髌骨上，再由截骨槽定位截骨面，可以精确地控制截骨深度，并准确地定位截骨位置，获得理想的对称性截骨面。
【附图说明】
[0014]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0015]图1为基于患者膝关节扫描图像建立的三维数字化的髌骨模型示意图；
[0016]图2为根据本实用新型的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板的示意图；
[0017]图3为根据本实用新型制作的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板的使用状态图；
[0018]图4为根据本实用新型优选实施例的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0020]本实用新型可以针对不同患者的髌骨形状，提供个性化的髌骨截骨导航模板。如图1为基于患者膝关节扫描图像建立的三维数字化的髌骨模型示意图。该髌骨模型可以基于待手术的患者膝关节CT或MRI断层扫描图像建立。如图1所示，该髌骨模型的形状不规贝1J，其上部分表面为髌骨关节面表面，下部分表面为髌骨前皮质表面。
[0021]请结合参阅图2和图3，为根据本实用新型的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板的结构及使用状态示意图。本实用新型提供的髌骨截骨导航模板1至少包括:定位杆11、截骨槽12以及连接两者的基板13。
[0022]其中，基板13的内表面与需要截骨的髌骨的部分关节面表面完全贴合。优选地，可以在基板13的中部设置观察孔131，在手术过程中医师可以通过该观察孔131观察髌骨位置，也便于用手握住该髌骨截骨导航模板1进行定位。
[0023]定位杆11位于基板13的上部，与髌骨的嵴位置相对应，即在将基板13与髌骨的关节面表面贴合后，定位杆11位于髌骨2的嵴的位置。定位杆11中具有定位孔，可用于安装固定钉，进而将该髌骨截骨导航模板1固定在髌骨2上。优选地，定位孔的延伸方向垂直于髌骨截骨面，即截骨槽12的截骨通道所在平面。在本实用新型的一个优选实施例中，还可以设置两个或两个以上的定位杆11。并且，当设置两个或两个以上的定位杆11时，这些定位杆11优选沿嵴的延伸方向排列，以实现更好地定位。
[0024]截骨槽12位于基板13的下部，与所需的髌骨截骨面位置相对应，即在将基板13与髌骨的关节面表面贴合后，截骨槽12位于所需的髌骨截骨面位置。该截骨槽12具有截骨通道，通过对截骨工具例如电动摆锯进行限位来定位截骨面。优选地，本实用新型中可以选择髌骨前皮质表面，通过最小二乘法拟合出特征平面，再根据该特征平面确定所需的髌骨截骨面位置。本实用新型的一个独特之处在于，将该截骨槽12的截骨通道所在平面即所需的髌骨截骨面设置为平行于根据髌骨前皮质表面拟合的特征平面。而截骨通道所在平面距离髌骨嵴位置即定位杆底端的垂直距离等于需要截除的髌骨厚度。在本实用新型的一些实施例中，可以由用户根据外科手术原则，即最终保留髌骨理想厚度需12?15_，参考髌骨的总厚度及髌骨外侧关节面的位置设定需要截除的髌骨厚度的值，例如在一个实施例中髌骨的总厚度为22.5mm，则设定截除髌骨厚度为7.5mm，剩余髌骨厚度为15mm。在本实用新型的另一些实施例中，系统也可以自动对该髌骨模型的三维数据进行测量，包括但不限于髌骨宽度、长度、厚度，髌骨关节面宽度、长度及中央嵴位置等三维参数。然后根据这些三维数据通过虚拟截骨等手段计算需要截除的髌骨厚度的值。
[0025]本实用新型制作的导航模板可用于膝关节置换的髌骨截骨手术。如图3中所示，本实用新型制作的髌骨截骨导航模板1首先通过基板13与髌骨的关节面表面进行贴合，在确定了安装位置后，将固定钉穿过定位杆11固定在髌骨上。本实施例中设置了两个定位杆11，因此可以很好地将髌骨截骨导航模板1固定在髌骨2上，使两者相对位置不变。随后，可以使用电动摆锯沿截骨槽13的截骨通道对髌骨2进行截骨，保留髌骨下部的前皮质部分即可。
[0026]请参阅图4，为根据本实用新型优选实施例的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板制作方法的流程图。应该说明地是，本实用新型提供的膝关节置换的髌骨截骨导航模板，可以采用图4的制作方法获得，也可以采用其他制作流程和工艺得到。图4中，本实用新型提供的用于膝关节置换的髌骨截骨导航模板制作方法包括以下步骤:
[0027]首先，在步骤S1中，基于患者膝关节的医学影像数据建立三维数字化的髌骨模型。
[0028]具体地，本实用新型需要预先获取患者膝关节CT或MRI断层扫描图像。随后，通过解剖工程重建软件导入该CT或MRI断层扫描图像，根据骨与软组织具有不同灰度值的特征，进行图像分割和修补，计算获得三维数字化的髌骨模型，并存储备用。如图1中示出的