CN103750896A - 一种采用tarp钢板行枢椎前路经椎弓根固定术的导向模板 - Google Patents

一种采用tarp钢板行枢椎前路经椎弓根固定术的导向模板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用TARP钢板行枢椎前路经椎弓根固定术的导向模板，该导向模板具有一基板，所述的基板的一面设有纵向矩形凸台和横向矩形凸台，另一面设有两内径与椎弓根螺钉相匹配的导向套管；其中，所述的横向矩形凸台上表面为与枢椎上面朝口咽下方的外表面相吻合的横向定位曲面；所述的纵向矩形凸台的上表面为与枢椎上面朝口咽中部的外表面相吻合的纵向定位曲面；所述的两导向套管的末端的表面相接触，且，二者的管孔分别延至穿越所述的基板，所述管孔的轴心线分别为对应的椎弓根的中轴线的延长线。本发明所述的导向模板不仅结构简单，而且定位准确。

Description

一种采用TARP钢板行枢椎前路经椎弓根固定术的导向模板
技术领域
本发明涉及医学领域的外科器械，具体涉及植入接骨内固定器的引导器。
背景技术
由各种原因引起的难复性寰枢椎脱位是临床较常见疾患，较常用的治疗方法是经口咽前路松解减压和后路内固定，但难以即时复位，需要前后路联合手术或二期手术，复位欠理想，且治疗周期长。经口咽前路寰枢椎复位钢板系统（Transoral anterior reduction plate,TARP）固定技术的发明和应用是近十年上颈椎外科技术的重要进展之一。该技术可以有效结合经口咽寰枢椎松解技术，通过一次性的前路手术方式，同时解决难复性寰枢椎脱位的松解一复位一固定问题，不仅简化了手术过程，而且显著提高了手术效果。但是早期设计的TARP钢板，其枢椎置钉方式为椎体螺钉固定，通过对一些骨质疏松患者随访发现，部分患者出现了远期钢板松动的现象。为了解决这一难题，枢椎前路经椎弓根螺钉固定的第Ⅲ代TARP逐渐在临床上应用，但由于椎弓根与枢椎椎体前面的距离相对较大，虽然相关临床解剖学研究发现前路枢椎椎弓根螺钉的最佳进钉点是枢椎上关节面下5mm，距离前正中矢状面7.8mm，进钉方向向外倾斜18°，向下倾斜14°，但在手术中还是能难准确地徒手置入螺钉。而且，由于枢椎椎弓根附近存在椎动脉、颈髓等重要结构，螺钉置入稍有偏差即可造成严重的并发症。因此，很需要一种切实可行的基于TARP钢板的枢椎前路经椎弓根固定手术的导引器。
发明内容
鉴于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种采用TARP钢板行枢椎前路经椎弓根固定术的导向模板，该导向模板不仅结构简单，而且定位准确。
本发明解决上述技术问题的方案是：
一种采用TARP钢板行枢椎前路经椎弓根固定术的导向模板，该导向模板具有一基板，所述的基板的一面设有纵向矩形凸台和横向矩形凸台，另一面设有两内径与椎弓根螺钉相匹配的导向套管；其中，所述的横向矩形凸台上表面为与枢椎上面朝口咽下方的外表面相吻合的横向定位曲面；所述的纵向矩形凸台的上表面为与枢椎上面朝口咽中部的外表面相吻合的纵向定位曲面；所述的两导向套管的末端的表面相接触，且，二者的管孔分别延至穿越所述的基板，所述管孔的轴心线分别为对应的椎弓根的中轴线的延长线。
本发明所述导向模板的制作方法可参考公开号为CN101390773A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、将枢椎的三维重建模型导入三维绘图软件（如常用的UG或proe）中，在口咽处与枢椎表面相对的位置构建一基板；然后，
在所述基板上与枢椎下方相对的面上草绘一横向的矩形，并采用拉伸的方法拉伸至枢椎下方的表面，得到所述的横向矩形凸台；
在所述基板上与枢椎中部相对的面上草绘一纵向的矩形，并采用拉伸的方法拉伸至枢椎中部的表面，得到所述的纵向矩形凸台；
先在所述基板上的另一面插入两分别垂直于两椎弓根的中轴线的草绘平面，再分别在所述草绘平面上草绘以椎弓根的中轴线为圆心的圆并拉伸，得到两外表面相接触的圆柱体；然后，再分别在所述草绘平面上画以椎弓根的中轴线为圆心且直径与椎弓根螺钉相匹配的圆并做移除材料拉伸至穿越所述的基板，得到两导向套管，即完成虚拟导向模板的制作；
b、以步骤a所得到的虚拟导向模板为工件，利用快速成形技术制作出所述导向模板。
上述导向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（如采用3D打印机打印成形）。
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枢椎的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枢椎的三维重建模型；最后，按上述步骤a和b所述的方法得到一套系列化的不同规格的导向模板。
为了便于移动所述的导向模板，或者便于通过所述的导向模板向寰椎前弓施加复位力，上述导向模板的进一步改进方案是，所述的基板的另一面(即两导向套管所在的面)还垂直设有杆状的把手，把手可以所述导向模板的基板的另一面连成一体，也可以与螺纹连接在所述导向模板的基板的另一面。
本发明所述的导向模板，可用于采用TARP钢板对寰枢椎脱位患者行枢椎前路经椎弓根固定手术的导向，而且具有定位准确、操作简单快捷的优点，可显著提高手术准确性。
附图说明
图1～图4为本发明所述导向模板的一个具体实施例的结构示意图，其中，图1为主视，图2左视图，图3为俯视图，图4为仰视图。
图5和图6为使用图1～图4所示导向模板导航过程的示意图，其中，图5在枢椎的椎体上钻浅洞的导航状态，图6为钻椎弓根螺钉孔的导航状态。
具体实施方式
在2008年4月至2013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寰枢椎（即寰椎和枢椎）CT（GE MediCal systems/lightsDeed16型）数据；所述100例成人的年龄25～80岁，平均年龄45.6岁，男性身高为1.6～1.85米，平均身高1.70米；女性身高为1.5～1.75米，平均身高1.61米。所述100位成人的寰枢椎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位成人的寰枢椎的三维重建模型，再将每一三维重建模型存成stl格式并导入三维软件Pro/Engineer中分别测量每一三维重建模型中枢椎的失状径，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作为大中小号导向模板所对应的三维重建模型。分别得到男、女各三种规格的寰枢椎的三维重建模型后，即可进行导向模板的设计制造。以下以所重建的中等规格的寰枢椎三维重建模型为例，结合图1～4详细描述导向模板的设计制造过程。
（1）将中等规格的寰枢椎三维重建模型导入三维软件Pro/Engineer中，转动寰枢椎，离开口咽处枢椎表面约12mm处插入一草绘平面，在该草绘平面上位于口咽处枢椎表面位置草绘一与枢椎表面大小相当、形状相似的上边长为28mm下边长为12mm高为20mm的梯形，再对该梯形进行拉伸操作，构建一厚度为5mm的梯形的基板1；
（2）在基板1上与枢椎下方相对的面上草绘一横向的长为10mm宽为3mm的矩形，并采用拉伸的方法拉伸至枢椎下方的表面，形成与枢椎上面朝口咽下方的外表面相吻合的横向定位曲面7，得到横向矩形凸台2；
（3）在基板1上与枢椎中部相对的面上草绘一纵向的长为16mm宽为4mm的矩形，并采用拉伸的方法拉伸至枢椎中部的表面，形成与枢椎上面朝口咽中部的外表面相吻合的纵向定位曲面8，得到纵向矩形凸台3；
（4）先在基板1上的另一面插入两分别垂直于两椎弓根的中轴线的草绘平面，再分别在所述草绘平面上草绘以椎弓根的中轴线为圆心的圆并拉伸，得到两外表面相接触的圆柱体；然后，再分别在所述草绘平面上画以椎弓根的中轴线为圆心且直径与椎弓根螺钉相匹配的圆并做移除材料拉伸至穿越所述的基板1便形成管孔5，得到两导向套管4；
（5）先在基板1上的另一面（即导向套管4所在的面）上正朝口咽的位置草绘一直径为6mm的圆，然后拉伸150mm（该拉伸长度以能伸出人体口腔为宜），得到手柄6，即完成虚拟导向模板的制作；
（6）、以步骤（5）所得到的虚拟导向模板为工件，采用3D打印机打印成形即得到如图1～4所示的导向模板。
以下参照图5和6并结合图1～4简要介绍本发明所述导向模板的使用方法，该方法的具体步骤如下：
1、患者仰卧位，麻醉后进行手术，依次切开皮肤及相关软组织，暴露脱位的寰椎9和枢椎10。
2、松解寰椎9和枢椎10相关的韧带等结构，将导向模板11贴在枢椎前面，利用纵向矩形凸台3上的纵向定位曲面8和横向矩形凸台2上的横向定位曲面7与枢椎10进行位置匹配，用电钻经导向套管4的管孔5在患者枢椎10的椎体上打一个浅洞，然后移除导向模板11。
3、磨平并切除部分寰椎9前结节，确定寰椎9前方的侧块上螺钉的进钉点，钻孔，通过进钉孔13将TARP钢板12固定于寰椎9上；在枢椎10椎体上拧入1枚临时复位螺钉，安装TARP钢板12，施加纵向和横向复位力，将枢椎齿突向下拉出，并向后推移寰椎前弓，使寰椎枢椎良好复位。用克氏针穿过TARP钢板12的椎弓根螺钉孔14，探得步骤2所述的枢椎椎体表面的浅洞，随后在TARP钢板12最下方的椎体螺钉孔15处置入椎体螺钉，起临时固定的作用。
4、将导向模板11贴在枢椎10和TARP钢板12的前面，使得横向矩形凸台2从TARP钢板的下方伸向枢椎10，使得纵向矩形凸台3从TARP钢板中部的缺口伸向枢椎10，并保证横向定位曲面7和纵向定位曲面8与枢椎10的暴露骨面相吻合，然后经定位套管4的管孔5经步骤3所述的浅洞继续钻孔，移除导向模板11后进行攻丝，并拧入椎弓根螺钉，完成TARP钢板固定手术。

Claims (3)

1.一种采用TARP钢板行枢椎前路经椎弓根固定术的导向模板，该导向模板具有一基板，所述的基板的一面设有纵向矩形凸台和横向矩形凸台，另一面设有两内径与椎弓根螺钉相匹配的导向套管；其中，所述的横向矩形凸台上表面为与枢椎上面朝口咽下方的外表面相吻合的横向定位曲面；所述的纵向矩形凸台的上表面为与枢椎上面朝口咽中部的外表面相吻合的纵向定位曲面；所述的两导向套管的末端的表面相接触，且，二者的管孔分别延至穿越所述的基板，所述管孔的轴心线分别为对应的椎弓根的中轴线的延长线。
2.根据权利要求1所述的一种采用TARP钢板行枢椎前路经椎弓根固定术的导向模板，其特征在于，所述的基板的另一面还垂直设有杆状的把手。
3.一种权利要求1所述的导向模板的制作方法，该方法包括以下步骤：
a、将枢椎的三维重建模型导入三维绘图软件中，在口咽处与枢椎表面相对的位置构建一基板；然后，
在所述基板上与枢椎下方相对的面上草绘一横向的矩形，并采用拉伸的方法拉伸至枢椎下方的表面，得到所述的横向矩形凸台；
在所述基板上与枢椎中部相对的面上草绘一纵向的矩形，并采用拉伸的方法拉伸至枢椎中部的表面，得到所述的纵向矩形凸台；
先在所述基板上的另一面插入两分别垂直于两椎弓根的中轴线的草绘平面，再分别在所述草绘平面上草绘以椎弓根的中轴线为圆心的圆并拉伸，得到两外表面相接触的圆柱体；然后，再分别在所述草绘平面上画以椎弓根的中轴线为圆心且直径与椎弓根螺钉相匹配的圆并做移除材料拉伸至穿越所述的基板，得到两导向套管，即完成虚拟导向模板的制作；
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