CN102657553A - 一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植入固定螺钉的导引装置，具体一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板，该导航模板由外板、由外板向下弯曲并延伸形成内板和由外板上表面竖向上延伸导向板构成，其中，所述外板和内板的下表面所形成的曲面与对应的髂窝的表面、骶髂关节的耳状面前缘起的一段弓状缘的表面和髋臼骨的方形区的表面所形成的曲面相匹配；所述外板的上表面竖向上延伸一导向板，该导向板的体内至少设有两个由导向板的上端面向下朝髋臼骨的后柱体内延伸并贯穿所述外板的导向孔，所述导向孔自靠近髋臼骨的弓状缘起向髂窝的窝底排列成一排。本发明所述导航模板具适用于从前路手术复位固定髋臼骨后柱，且有结构简单、定位准确的优点。

Description

一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板

技术领域

本发明涉及一种外科器械，具体涉及植入固定螺钉的导引装置，该装置适用于导引植入髋臼后柱螺钉。

背景技术

髋臼骨折分为简单骨折和复合骨折两大类，其中，简单骨折包括后壁、后柱、前壁、前柱、横形骨折5种，复合骨折包括后柱和后壁、横形和后壁、T形、前壁或前柱伴后半横形骨折、双柱骨折5种。上述10种髋臼骨折中的横形骨折、双柱骨折、T型骨折和前柱伴后半横形骨折常采用前后联后入路来复位固定骨折，但手术创伤大，术中、术后并发症多。为了克服上述缺点，临床上常经前方入路，采用前柱钢板加后柱螺钉的固定方式。由于后柱骨的横截面为三角形，有三个面，内侧面为四边体、后侧面为臼的后壁及坐骨结节，前外侧面为臼的外侧面，很厚实，可为内固定提供可靠的支持，因此上述固定方式的关键是髋臼后柱螺钉的植入。但是，髋臼后柱周围既有髋关节还有重要动脉和神经，如，闭孔动脉、臀上动静脉、直肠(中、下)动脉、女性的子宫动脉、臀下动脉、阴部内动脉、臀下神经、股后皮神经和坐骨神经，稍有不慎就会造成医疗事故。

现有技术中解决上述问题的技术手段是整个手术过程在计算机辅助或X光引导下进行，但是，由于机器设备价格昂贵、术前标记定位复杂、医患双方X线暴露过多等因素限制了其广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板，该导航模板不仅结构简单，而且定位准确。

本发明解决上述技术问题的方案是：

一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板，该导航模板由外板、由外板向下弯曲并延伸形成内板和由外板上表面竖向上延伸导向板构成，其中，所述外板和内板的下表面所形成的曲面与对应的髂窝的表面、自骶髂关节的耳状面前缘起的一段弓状缘的表面和髋臼骨的方形区的表面所形成的曲面相匹配；所述外板的上表面竖向上延伸一导向板，该导向板的体内至少设有两个由导向板的上端面向下朝髋臼骨的后柱体内延伸并贯穿所述外板的导向孔，所述导向孔自靠近髋臼骨的弓状缘起向髂窝的窝底排列成一排。

上述方案中，所述的导向孔的个数可根据髋臼骨的大小和骨折损伤程度设置2～4个为宜，最佳为3个。当植入髋臼后柱螺钉个数超过2根时，所述的导向孔沿一条向髋臼骨的髂骨方向拱起的弧形线排列成一排，以增大植入髋臼后柱螺钉之间距离。

为了避免在手术过程中导航模板产生位移而影响定位精度，本发明导航模板中所述的外板上在接近所述内板边缘设有两个插入克氏针的定位孔。更进一步地，本发明导航模板中所述的内板上表面的中部还设有若干个定位凹窝，以便于利用其它杆状器械将内板挤压在髋臼骨的方形区的表面，进而达到复位后柱和进一步提高定位可靠性的作用。

本发明所述导航模板的制作方法可参考公开号为CN 101390773A或CN101816590A的专利申请所述的方法实施，本发明人所推荐的方法包括以下步骤：

a、将髋臼骨的三维重建模型导入三维绘图软件(如常用的UG或proe)中，在髂窝、髋臼骨的方形区和髋臼骨的弓状缘的上表面的预定面积内均匀拾取若干个点，然后将所拾取的点拟合成一个曲面，再进行增厚，便得到待制作的虚拟导航模板的外板和内板；

b、绘制用于模拟髋臼后柱螺钉进钉通道的中心线，然后转动图形并分别调整所述中心线的空间位置及角度，使每一中心线均经过髋臼后柱的中部区域，合适后，建立一拉伸至外板上表面的竖直的将所述中心线包容于体内的导向板，然后以所述中心线与导向板点端面的交点为圆心画圆并沿所述中心线向下拉伸至贯穿外板，得到自靠近髋臼骨的弓状缘起向髂窝的窝底排列成一排的导向孔，即完成虚拟导航模板的制作；

c、以所得到的虚拟导航模板为工件，利用快速成形技术制作出所述导航模板。

上述导航模板的制作方法中所述的快速成形技术为常规的方法，如，在三维软件中直接生成阴模进行铸造的方法，激光照射逐层固化的光固化成型方法。

为了满足产业化批量生产的要求，在进行上述制作前，可先采集不同区域、不同人种的男、女以及大人和不同年龄段儿童的髋臼骨的CT数据或核磁共振数据并进行三维重建，得到各样本的解剖学参数；然后，对所得到的解剖学参数，进行统计分析，获得一套符合拟定规格要求的髋臼骨三维重建模型；最后，按上述步骤b、c和d所述的方法得到一套系列化的不同规格的导航模板。

由于人体盆骨具有左右对称的左髋臼骨和右髋臼骨，因此本发明所述的导航模板显然包括用于植入左髋臼骨后柱螺钉和植入右髋臼骨后柱螺钉的两种，且二者的结构互为镜像。

本发明所述的导航模板适用于从前路手术复位固定髋臼骨后柱，且具有以下有益效果：

(1)无需借助如何如X线透视的计算机导航系统即可完成髋臼后柱螺钉的植入手术，避免了X射线对医患双方的伤害；

(2)定位准确，操作简单，不仅缺乏髋臼后柱螺钉植入经验者可安全操作，而且可显著缩短徒手植入髋臼后柱螺钉手术的时间；

(3)结构简单，成本低廉，极大降低了患者的医疗费用，有利于普及推广。

附图说明

图1～5为本发明所述导航模板的一个用于植入右髋臼骨后柱螺钉的实施例的结构示意图，其中图1为主视图，图2为左视图，图3为后视图，图4为俯视图，图5为仰视图。

图6为本发明所述导航模板的一个用于植入左髋臼骨后柱螺钉的实施例的结构示意图。

图7为图1～5所示实施例的使用状态图。

具体实施方式

在2009年4月至2011年4月期间，本发明人收集了100例(男、女各50例)国人正常成人完整的骨盆螺旋CT(GE MediCal systems/lightsDeed 16型)数据；所述100例成人的年龄20～77岁，平均年龄46.5岁，男性身高为1.6～1.8米，平均身高1.71米；女性身高为1.5～1.8米，平均身高1.62米。所述100位成人的骨盆均无骨质病变和解剖异常。接着将100组螺旋CT数据分别导入Mimics软件中进行三维重建，得到100位成人的骨盆的三维重建模型，再将每一三维重建模型存成st l格式并导入三维软件UG(Unigraphics SolutionS公司，美国)中分别测量每三维重建模型的弓状缘跨度的值，即从骶髂关节耳状面最前缘至髂耻隆起两点之间的距离，然后将所得到的数据再按男、女性分为两组，并分别按降序排列。最后从所述降序排列数据中选取一个中间值(即自上而下的第25或第26个数据)、中间值至最大值之间一个数据即自上而下的第12或第13个数据)和中间值至最小值之间一个数据(即自上而下的第37或第38个数据)，再找出所述三个数据所对应的三维重建模型，分别从中截取左髋臼骨和右髋臼骨作为大中小号导航模板所对应的三维重建模型。分别得到男、女各三种规格的髋臼骨的三维重建模型后，即可进行导航模板的设计制造。以下以所重建的中等规格的右髋臼骨三维重建模型为例，结合图1～5和7详细描述导航模板的设计制造过程。

(1)将中等规格的右髋臼骨三维重建模型导入三维软件UG中，在髋臼骨10的髂窝11、髋臼骨10的方形区13和髋臼骨10的弓状缘14的上表面的预定面积内均匀拾取若干个点，然后将所拾取的点拟化成一个曲面，再进行增厚，便得到如图1～5所示的虚拟的导航模板的外板1和内板2。由图1～5可见，内板2的由外板1向下弯曲并延伸形成的，其中，外板1和内板2的下表面所形成的曲面与髋臼骨10的髂窝11的表面、自髋臼骨10的耳状面前缘12起的一段弓状缘14的表面和髋臼骨10的方形区13的表面所形成的曲面相匹配。上述预定面积根据髋臼骨10的规格大小及拟植入髋臼后柱螺钉的数量和规格设定的，本例中，植入髋臼后柱螺钉的数量为3根，钉杆直径为4.5mm，拟定外板1和内板2覆盖自髋臼骨10的耳状面前缘12起的一段弓状缘14的弓弦长为35mm，进一步确定外板1和内板2水平方向宽度为31mm；而外板1和内板2则可根据3根髋臼后柱螺钉进钉通道的入口位置和实际定位面积的需要设定，本例中设定外板1的长度为26mm，内板2的长度为40mm。

(2)绘制三根用于模拟髋臼后柱螺钉进钉通道的中心线，然后转动图形并分别调整每一中心线的空间位置，使每一中心线均经过髋臼后柱的中部区域，并确保植入髋臼后柱螺钉后不伤及髋臼后柱周围的动脉、神经和关节；所述中心线的空间位置合适后，便建立一拉伸至外板1上表面的竖直的将三条中心线包容于体内的导向板3，然后分别以三根中心线与导向板3点端面的交点为圆心画圆并沿所述中心线向下拉伸至贯穿外板1，得到自靠近髋臼骨10的弓状缘14起向髋臼骨10的髂窝11的窝底的一条弧形线排列成一排的3个的导向孔4，所述的弧形线向髋臼骨10的髂骨16方向拱起。

(3)接着，在外板1上接近所述内板2的边缘设两个插入克氏针的定位孔5，在内板2上表面的中部设4个定位凹窝6，即完成虚拟导航模板的制作。

(4)以步骤(3)所得到的虚拟导航模板为工件，直接在三维软件UG中生成阴模，以该阴模为模具即可铸造出图1～5所示的导航模板。

参见图6，用于植入左髋臼骨后柱螺钉的导航模板与用于植入右髋臼骨后柱螺钉的导航模板互为镜像，其制备方法与上述图1～5所示的用于植入右髋臼骨后柱螺钉的导航模板相同。

以下参照图7并结合图1～5简要介绍本发明所述导航模板的使用方法：

从前方入路将方形区与髋臼骨10的髂窝11暴露出来后，对于已经复好复位的髋臼后柱的骨折，只需根据骨盆大小选用发明所述导航模板的型号，并将其安放于方形区13，使导航模板7的内板2的左侧缘与方形区13内侧缘15平齐，然后经定位孔5分别打入2枚克氏针8并选用长度合适的杆状器械(如医用起子)作用在定位凹窝6内，将内板2挤在方形区13上，将导航模板7固定在牢后通过导向孔4分别打入三根导针9。最后，卸下导航模板7，顺着导针孔拧入髋臼骨后柱螺钉。为了确保手术万无一失，可采用C臂透视检查，确保植入髋臼后柱螺钉后不伤及髋臼后柱周围的动脉、神经和关节。

Claims (5)

1.一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板，该导航模板由外板、由外板向下弯曲并延伸形成内板和由外板上表面竖向上延伸导向板构成，其中，所述外板和内板的下表面所形成的曲面与对应的髂窝的表面、自骶髂关节耳状面前缘起的一段弓状缘的表面和髋臼骨的方形区的表面所形成的曲面相匹配；所述外板的上表面竖向上延伸一导向板，该导向板的体内至少设有两个由导向板的上端面向下朝髋臼骨的后柱体内延伸并贯穿所述外板的导向孔，所述导向孔自靠近髋臼骨的弓状缘起向髂窝的窝底排列成一排。

2.根据权利要求1所述的一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板，其特征在于，所述的导向孔为3个，且沿一条向髂骨方向拱起的弧形线排列成一排。

3.根据权利要求1或2所述的一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板，其特征在于，所述的外板上在接近所述内板边缘设有两个插入克氏针的定位孔。

4.根据权利要求3所述的一种植入髋臼后柱螺钉的导航模板，其特征在于，所述的内板上表面的中部设有若干个定位凹窝。

5.一种权利要求1或2所述的导航模板的制作方法，该方法包括以下步骤：

a、将髋臼骨的三维重建模型导入三维绘图软件中，在髂窝、髋臼骨的方形区和髋臼骨的弓状缘的上表面的预定面积内均匀拾取若干个点，然后将所拾取的点拟合成一个曲面，再进行增厚，便得到待制作的虚拟导航模板的外板和内板；

b、绘制用于模拟髋臼后柱螺钉进钉通道的中心线，然后转动图形并分别调整所述中心线的空间位置及角度，使每一中心线均经过髋臼后柱的中部区域，合适后，建立一拉伸至外板上表面的竖直的将所述中心线包容于体内的导向板，然后以所述中心线与导向板点端面的交点为圆心画圆并沿所述中心线向下拉伸至贯穿外板，得到自靠近髋臼骨的弓状缘起向髂窝的窝底排列成一排的导向孔，即完成虚拟导航模板的制作；

c、以所得到的虚拟导航模板为工件，利用快速成形技术制作出所述导航模板。

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