CN105796160A - 一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，包括如下步骤：1)三维几何模型的建立：获取患者髋关节薄层扫描数据，构建骨骼、软组织、皮肤和重要血管三维模型，分别以stl格式导出保存；2)确定穿刺通道：在建模软件中，确定穿刺目标点、进针方向和角度，抽提穿刺针形态，拟合成穿刺通道，然后将穿刺通道反向延长穿出皮肤形成体表标志，以stl格式导出保存；3)导板设计：在软件中，对骨骼、软组织、皮肤和重要血管三维模型进行网格优化，抽提皮肤表面网格，反向偏移增厚生成导板面板，标记骨性标志，然后与反向穿刺通道进行拟合，得到导板模型；4)3D打印出导板实物，本发明具有个性化、精准、快速、低成本和高效的特点。

Description

一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法。

背景技术

髋关节具有相对稳定的骨性结构，是人体主要的负重关节之一，其周围重要的结构多，是临床上的多发病关节，容易出现骨性关节炎、类风湿性髋关节炎、强直性脊柱炎性髋关节炎等髋关节疾病，可以引起髋关节的疼痛和功能障碍，病情进行性加重，则会严重影响病人的生活质量，致残率高。对于早中期尚无需或者不能耐受手术的髋关节疾病患者，临床上髋关节穿刺取液化验检查、注药治疗以及髋关节周围骨质的穿刺活检是目前诊治的重要手段。这类技术要求准确地穿刺关节腔，既要确认穿刺针进入关节腔内，又不能损伤关节周围血管神经及关节软骨。因此需要准确确定穿刺点、进针方向和深度。

目前确定穿刺点、进针方向和深度方法主要有经验法、C型臂X线透视辅助法和超声辅助法。经验法是前入路，即在髂前上棘与耻骨结节连线的中点，腹股沟韧带下2cm,股动脉的外侧垂直进针，此法是根据医生的主观经验进行，由于患者个性化差异，穿刺成功率低，容易造成神经损伤；C型臂X线透视辅助穿刺可调整进针方向，具有定位准，操作简便易行等优点，但术中患者接受的射线量增加；超声辅助穿刺能实时动态、准确地监测穿刺针与关节腔及其周围重要结构的位置关系，且超声技术是一种安全，便捷的工具，但结合超声来调整进针方向，会使患者接受多次的穿刺。

由以上所述，研究一种如何提供能准确穿刺、个性化、减少对患者伤害和射线量、快速、低成本和高效的经皮穿刺方法有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，依照预先设定好的穿刺路径和进针深度，可确保穿刺精准、到位，可以提高手术成功率，减少患者损伤，降低射线辐射量，缩短手术时间，同时导板制作快速和成本低廉，本发明还提供一种髋关节经皮穿刺导板。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，包括如下步骤：

1)三维几何模型的建立：获取患者髋关节薄层扫描数据，以DICOM格式导入到医学建模软件，通过形态学处理，生成可视化的骨骼、软组织、皮肤和重要血管三维模型，并分别以三维打印软件可识别的格式导出保存；

2)确定穿刺通道：在医学建模软件中，确定穿刺目标点、进针方向和角度，抽提穿刺针形态，拟合成圆柱体通道，即为最佳穿刺通道，在软件中测量穿刺通道的长度，然后将穿刺通道反向延长穿出皮肤形成体表标志，以三维打印软件可识别的格式导出保存；

3)导板设计：在三维打印软件中，对骨骼、软组织、皮肤和重要血管三维模型进行网格优化，抽提皮肤表面网格，反向偏移增厚生成4-5mm导板面板，标记并保留髂前下棘、股骨大转子的骨性标志，然后与反向穿刺通道进行拟合，得到导板模型；

4)3D打印：通过三维打印技术制作出导板实物。

进一步，所述步骤3)中导板上髂前下棘、股骨大转子与穿刺通道之间设计成镂空状；

进一步，所述步骤3)中导板面板与反向穿刺通道通过布尔运算进行拟合；

进一步，所述步骤4)中，三维打印技术具体为熔融沉积成型、立体光固化成型或选择性激光烧结，打印完进行打磨处理；

更进一步，在步骤1)和步骤2)中，所述三维打印软件可识别的格式为STL格式；

再进一步，在步骤3)中，所述三维打印软件为3-MATIC。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

一种髋关节经皮穿刺导板，由上述的方法制得。

本发明的有益效果是：

利用本发明提供的制作方法可设计最佳的穿刺通道，能够制作出与患者髋关节处皮肤高度匹配的经皮髋关节穿刺导板，为医生在术前模拟穿刺，术中将导板与患者髋关节处配合，可以准确导引穿刺针进针方向与深度，一次性穿刺成功，同时减少对患者的射线辐射量，减少手术的时间，同时本发明提供的制作方法具有响应快、个性化和成本低廉的优点，为经皮髋关节穿刺提供了新的方法。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为髋关节经皮穿刺导板结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，包括如下步骤：

1)三维几何模型的建立：获取患者髋关节薄层扫描数据，以DICOM格式导入到医学建模软件，通过形态学处理，生成可视化的骨骼、软组织、皮肤和重要血管三维模型，并分别以stl格式导出保存；

2)确定穿刺通道2(如图1所示)：在医学建模软件中，确定穿刺目标点、进针方向和角度，抽提穿刺针形态，拟合成圆柱体通道，即为最佳穿刺通道，在软件中测量穿刺通道的长度，然后将穿刺通道反向延长穿出皮肤形成体表标志，以stl格式导出保存；

3)导板设计：在3-MATIC软件中，对骨骼、软组织、皮肤和重要血管三维模型进行网格优化，抽提皮肤表面网格，反向偏移增厚生成4-5mm导板面板1，标记并保留髂前下棘4、股骨大转子5的骨性标志，然后与反向穿刺通道通过布尔运算进行拟合，得到导板模型；3-MATIC是一款可以让用户直接对STL文件进行修改的3D设计软件，该软件同时也可以修改CAD和扫描数据，从绘制纹理到正向工程乃至于复制设计的修改。

4)3D打印：通过三维打印技术制作出导板实物。

本实施例中，步骤3)中导板上髂前下棘、股骨大转子与穿刺通道之间设计成镂空3，以节省材料和制造时间。

步骤4)中，三维打印技术具体为熔融沉积成型、立体光固化成型或选择性激光烧结，打印完进行打磨处理。

利用本发明提供的制作方法可设计最佳的穿刺通道，能够制作出与患者髋关节处皮肤高度匹配的经皮髋关节穿刺导板，为医生在术前模拟穿刺，术中将导板与患者髋关节处配合，可以准确导引穿刺针进针方向与深度，一次性穿刺成功，同时减少对患者的射线辐射量，减少手术的时间，同时本发明提供的制作方法具有响应快、个性化和成本低廉的优点，为经皮髋关节穿刺提供了新的方法。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)三维几何模型的建立：获取患者髋关节薄层扫描数据，以DICOM格式导入到医学建模软件，通过形态学处理，生成可视化的骨骼、软组织、皮肤和重要血管三维模型，并分别以三维打印软件可识别的格式导出保存；

2)确定穿刺通道(2)：在医学建模软件中，确定穿刺目标点、进针方向和角度，抽提穿刺针形态，拟合成圆柱体通道，即为最佳穿刺通道，在软件中测量穿刺通道的长度，然后将穿刺通道反向延长穿出皮肤形成体表标志，以三维打印软件可识别的格式导出保存；

3)导板设计：在三维打印软件中，对骨骼、软组织、皮肤和重要血管三维模型进行网格优化，抽提皮肤表面网格，反向偏移增厚生成4-5mm导板面板(1)，标记并保留髂前下棘(4)、股骨大转子(5)的骨性标志，然后与反向穿刺通道进行拟合，得到导板模型；

4)3D打印：通过三维打印技术制作出导板实物。

2.根据权利要求1所述的一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，其特征在于：所述步骤3)中导板上髂前下棘、股骨大转子与穿刺通道之间设计成镂空(3)。

3.根据权利要求1或2所述的一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，其特征在于：所述步骤3)中导板面板与反向穿刺通道通过布尔运算进行拟合。

4.根据权利要求1所述的一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，其特征在于：所述步骤4)中，三维打印技术具体为熔融沉积成型、立体光固化成型或选择性激光烧结，打印完进行打磨处理。

5.根据权利要求1所述的一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，其特征在于：在步骤1)和步骤2)中，所述三维打印软件可识别的格式为STL格式。

6.根据权利要求1所述的一种个性化髋关节经皮穿刺导板的制作方法，其特征在于：在步骤3)中，所述三维打印软件为3-MATIC。

7.一种髋关节经皮穿刺导板，其特征在于，由权利要求1的方法制得。