CN102335033A - 一种个体化颅面部骨块辅助定位导板系统及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种个体化颅面部骨块辅助定位导板系统及其制备方法。该系统包括由截骨前连接杆固定连接一套基准导板和固定导板，构成截骨前导板装置；由截骨后连接杆固定连接另一套基准导板和固定导板，构成截骨后导板装置。在其制备方法中，首先利用三维重建软件获取术前颅面部骨组织的三维模型；其次，设计连接基准导板和固定导板的截骨前连接杆的实体模型，基准导板、固定导板和截骨前连接杆的实体模型构成截骨前导板装置的实体模型；再次，设计连接基准导板和固定导板的截骨后连接杆的实体模型，基准导板、固定导板和截骨后连接杆的实体模型构成截骨后导板装置的实体模型；最后，根据实体模型加工截骨前导板装置和截骨后导板装置。

Description

一种个体化颅面部骨块辅助定位导板系统及其制备方法

技术领域

本发明涉及辅助医疗器械，具体涉及一种个体化颅面部骨块辅助定位导板系统及其制备方法。

背景技术

对于因陈旧性外伤或先天发育所导致的颅面部骨结构双侧不对称或畸形的患者，往往需要进行外科手术，以改善颅面部骨结构的不对称或畸形，即在临床上需要进行陈旧性骨折复位、整形外科等手术操作。在这些手术中，需要将拟纠正位置的骨块截取游离后，精确地骨块定位或复位、精确地恢复或重建其颅面部骨结构使其双侧对称，纠正畸形从而能够满意地恢复面部外形及功能；这就需要经过反复比较，确定游离骨块的相对最佳位置再进行定位并加以固定，因此手术时间较长，手术效果完全取决于外科医生的临床经验。

随着医学影像技术、计算机技术、先进制造技术的发展，利用CT扫描重建患者颅面骨三维模型，通过快速成型机加工出模型实物，医生就可以在手术前得到患者的头颅模型实体，并进行模型外科手术操作，这样就可以缩短手术时间，提高手术效果，但是模型外科中的术前设计依然无法准确地转化到手术中，手术效果还是不能得到准确的保证。

随着计算机辅助外科技术的发展，目前外科手术导航系统已经开始在临床上应用(如名为骨科机器人导航装置及定位系统的中国专利CN200910237998.6)，但是外科手术导航系统设备价格昂贵，操作复杂，不利于大范围推广普及。如果能提出比较简单的解决方案，而不再需要借助手术导航系统等复杂设备，就可有力地推动计算机辅助外科技术的推广普及，具有重要的社会效益和广阔的市场效益。

发明内容

针对现有技术的不足和缺点，本发明的一个目的在于提供一种个体化颅面部骨块辅助定位导板系统，能够实现颅面部骨块的精确定位与复位，降低手术难度，缩短手术时间，保证手术效果。

本发明的另一个目的在于提供上述个体化颅面部骨块辅助定位导板系统的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(1)一种个体化颅面部骨块辅助定位导板系统，其特征在于，包括截骨前连接杆、截骨后连接杆、两套相同的基准导板和固定导板；由截骨前连接杆固定连接一套基准导板和固定导板，构成截骨前导板装置；由截骨后连接杆固定连接另一套基准导板和固定导板，构成截骨后导板装置。

上述技术方案中，所述基准导板和固定导板分别设置有定位孔。

(2)上述个体化颅面部骨块辅助定位导板系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对术前颅面部进行CT扫描，采集其数字图像，利用三维重建软件获取术前颅面部骨组织的三维模型；

步骤2，在术前颅面部骨组织三维模型上确定基准骨和目标定位骨，利用三维图像设计软件分别在基准骨和目标定位骨上选取定位面和定位孔，对定位面的骨面数据进行抽壳运算，分别生成含有定位孔的基准导板和固定导板的实体模型，并根据术前颅面部骨组织的三维模型，设计连接基准导板和固定导板的截骨前连接杆的实体模型，基准导板、固定导板和截骨前连接杆的实体模型构成截骨前导板装置的实体模型；

步骤3，利用手术辅助设计软件对于术前颅面部骨组织三维模型进行模拟手术，获得术后颅面部骨组织三维模型，根据术后颅面部骨组织的三维模型，设计连接基准导板和固定导板的截骨后连接杆的实体模型，基准导板、固定导板和截骨后连接杆的实体模型构成截骨后导板装置的实体模型；

步骤4，根据截骨前导板装置的实体模型和截骨后导板装置的实体模型，加工截骨前导板装置和截骨后导板装置。

本发明的个体化颅面部骨块辅助定位导板系统，由截骨前导板装置和截骨后导板装置共同组成，导板装置的实体模型利用计算机软件设计完成，可以通过计算机辅助制造技术加工成实物；基准导板、固定导板与骨面密切贴合，导板上有相对应的定位孔，以截骨前导板装置为模板可以制作基准骨和目标定位骨上的定位孔，截骨后导板装置和基准骨可以准确定位并固定目标定位骨。利用本发明的技术方案，不需要借助手术导航系统等复杂设备，就能够实现颅面部骨块的精确定位与复位，降低手术难度，缩短手术时间，保证手术效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为畸形上颌骨的截骨前导板装置的结构示意图；

图2为畸形上颌骨的截骨后导板装置的结构示意图；

图中，1为基准骨；2为目标定位骨；3为基准导板；4为固定导板；51为截骨前连接杆；52截骨后连接杆；6为定位孔。

具体实施方式

参照图1，为畸形上颌骨的截骨前导板装置，其中，基准导板3通过对应的定位孔6固定在基准骨1上，两个固定导板4分别通过对应的定位孔6固定在目标定位骨2上，截骨前连接杆51固定连接一套固定导板4和基准导板3。截骨前连接杆51固定连接一套基准导板3和固定导板4，构成截骨前导板装置。为了后面说明方便，图中利用两条截骨线将目标定位骨分为了三部分，中间截掉的部分没有示意，但是其截骨前位置在两条截骨线之间。

参照图2，为上述畸形上颌骨的截骨后导板装置，其中，基准导板3和固定导板4与截骨前导板装置中的完全相同，并且定位孔位置也严格对应。截骨后导板装置由截骨后连接杆52固定连接另一套基准导板3和固定导板4构成，实现截骨后基准骨1与目标定位骨2精确定位。

下面为上述个体化颅面部骨块辅助定位导板系统的具体制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，对术前颅面部进行CT扫描，采集其数字图像，利用三维重建软件获取术前颅面部骨组织的三维模型。具体是，利用CT机扫描术前颅面部影像，并存储其数字图像，利用Materialise公司的交互式的医学影像控制系统(即Mimics软件，为三维重建软件)重建术前颅面部骨组织的三维模型，并保存为.stl文件。

步骤2，在术前颅面部骨组织三维模型上确定基准骨和目标定位骨，利用三维图像设计软件(三维图像设计软件为Geomagic Studio逆向软件)读取上述.stl文件，分别在基准骨和目标定位骨上选取定位面和定位孔，对定位面的骨面数据进行抽壳运算，分别生成含有定位孔的基准导板和固定导板的实体模型。定位孔可以是三个，但是当定位面曲率变化非常大时，也可以是一个。最后，根据术前颅面部骨组织的三维模型，设计连接基准导板和固定导板的截骨前连接杆的实体模型，基准导板、固定导板和截骨前连接杆的实体模型构成截骨前导板装置的实体模型。利用Geomagic Studio软件设计连接基准导板和固定导板的截骨前连接杆的实体模型，只要满足定位和固定功能即可。

本实施例中，基准导板为一个，固定导板为两个。基准导板一般为一个，但是在目标定位骨可以为多个，相应的固定导板也为多个。利用Geomagic Studio软件设计连接基准导板和固定导板的截骨前连接杆的实体模型，其标准是只要满足定位和固定功能即可，上述设计为一般常规设计。

步骤3，利用手术辅助设计软件(手术辅助设计软件采用计算机辅助的颅颌面外科手术设计专业软件SurgiCase CMF)对于术前颅面部骨组织三维模型进行模拟手术，获得术后颅面部骨组织三维模型，根据术后颅面部骨组织的三维模型，设计连接基准导板和固定导板的截骨后连接杆的实体模型，基准导板、固定导板和截骨后连接杆的实体模型构成截骨后导板装置的实体模型。

步骤4，根据截骨前导板装置的实体模型和截骨后导板装置的实体模型，加工截骨前导板装置和截骨后导板装置。

在截骨前导板装置和截骨后导板装置的加工中，结构简单的可以直接采用机械加工方式；结构复杂的可以先采用快速成型方法制造树脂模型，而后采用铸造方法获得。截骨前导板装置和截骨后导板装置的材料可以是钴铬合金、钛合金等医用材料。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (3)

1.一种个体化颅面部骨块辅助定位导板系统，其特征在于，包括截骨前连接杆、截骨后连接杆、两套相同的基准导板和固定导板；由截骨前连接杆固定连接一套基准导板和固定导板，构成截骨前导板装置；由截骨后连接杆固定连接另一套基准导板和固定导板，构成截骨后导板装置。

2.根据权利要求1所述的个体化颅面部骨块辅助定位导板系统，其特征在于，所述基准导板和固定导板分别设置有定位孔。

3.根据权利要求1所述个体化颅面部骨块辅助定位导板系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对术前颅面部进行CT扫描，采集其数字图像，利用三维重建软件获取术前颅面部骨组织的三维模型；

步骤2，在术前颅面部骨组织三维模型上确定基准骨和目标定位骨，利用三维图像设计软件分别在基准骨和目标定位骨上选取定位面和定位孔，对定位面的骨面数据进行抽壳运算，分别生成含有定位孔的基准导板和固定导板的实体模型，并根据术前颅面部骨组织的三维模型，设计连接基准导板和固定导板的截骨前连接杆的实体模型，基准导板、固定导板和截骨前连接杆的实体模型构成截骨前导板装置的实体模型；

步骤3，利用手术辅助设计软件对于术前颅面部骨组织三维模型进行模拟手术，获得术后颅面部骨组织三维模型，根据术后颅面部骨组织的三维模型，设计连接基准导板和固定导板的截骨后连接杆的实体模型，基准导板、固定导板和截骨后连接杆的实体模型构成截骨后导板装置的实体模型；

步骤4，根据截骨前导板装置的实体模型和截骨后导板装置的实体模型，加工截骨前导板装置和截骨后导板装置。

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