CN106943197A - 一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法及装置 - Google Patents

一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法和装置，所述脊柱微创进钉定位装置包括底板、移动块和导板套，底板和移动块能够相互滑动，且移动块沿着底板轴线方向移动，导板套活动设置在移动块上，且导板套能够绕着垂直于底板轴线的方向转动，导板套上设置有导针穿过的定位孔，定位孔的轴线和椎弓根中心轴线重合，脊柱微创进钉定位装置固定在相对应的脊柱体表上，通过少许的两三次透视，就能快速的将脊柱微创定位装置上的导板套准确瞄准于相对应的椎弓根中心轴线上，与常规脊柱微创手术相比，大量的减少了透视的次数，降低患者的吃线剂量。

Description

一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法及装置
技术领域
本发明涉及一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法及装置。
背景技术
外科内固定手术植钉需要在患者手术部位的骨骼上钻孔预制钉道，再沿着钉道植入螺钉。现有预制钉道方法为：依靠手术室术中X光系统及导针标记，该预制钉道方法在术中需要多次透视和调整，才能确定钉道入路点及入路角度进行钻孔预制，操作繁琐，术中调整时间长，吃线剂量大，大大增加了患者在术中受感染的几率。
发明内容
本发明解决上述现有技术中的不足和问题的技术方案是：提供了一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法及装置，该方法是通过在三维设计软件中虚拟仿真椎弓根中心轴线、脊柱以及体表的位置关系，设计出体表上可快速定位于椎弓根进钉的脊柱微创进钉定位装置，最后通过3D打印获得脊柱微创进钉定位装置模型，该脊柱微创进钉定位装置固定在人体皮肤上，通过少许的两次或三次透视，就能快速的将脊柱微创定位装置上的导板套准确瞄准于相对应的椎弓根中心轴线上，与常规脊柱微创手术相比，大量的减少了透视的次数，降低患者以及医生的吃线剂量。
为达到以上目的，本发明提供了一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法，包括以下步骤：
步骤一，对患者进行MRI或CT扫描，获取DICOM数据；
步骤二，将DICOM数据导入第三方软件提取脊柱、皮肤组织数据，并保存为STL格式文件；
步骤三，将STL格式文件导入三维设计软件，重建脊柱、体表曲面模型；
步骤四，在重建脊柱、体表曲面模型中，通过三维设计软件虚拟仿真生成椎弓根中心轴线，并找到在脊柱上需要植入螺钉的位置，导针能够沿着该椎弓根中心轴线从体表进入需要植入螺钉的脊柱上，最后，在三维设计软件中依据椎弓根中心轴线、脊柱及体表的位置关系，设计出体表上可定位于椎弓根进钉的脊柱微创进钉定位装置；
步骤五，采用3D打印获得脊柱微创进钉定位装置模型。
进一步，所述第三方软件为MIMICS或BOHOLO。
本发明还提供了一种由基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法获得的脊柱微创进钉定位装置，包括底板、移动块和导板套，所述底板和所述移动块能够相互滑动，且所述移动块沿着所述底板轴线方向移动，所述导板套活动设置在所述移动块上，且所述导板套能够绕着垂直于所述底板轴线的方向转动，所述导板套上设置有导针穿过的定位孔，所述定位孔的轴线和椎弓根中心轴线重合。
进一步，所述导板套具有一与所述移动块配合的第一导件，所述第一导件的轴线与所述底板轴线相垂直，所述第一导件的两端分别设置有第二导件，每个所述第二导件上分别设置有所述导针穿过的所述定位孔。
进一步，所述移动块上设置有与所述第一导件配合的活动槽；
所述活动槽上设置有多个第一棱条，第一导件上设置有多个第二棱条，所述第一棱条和所述第二棱条相互配合。
进一步，所述活动槽呈U型。
进一步，所述第一导件上还设置有两个限位板，所述第二棱条设置在两个所述限位板之间，当所述第一导件与所述移动块配合时，该两个所述限位板位于所述移动块的两侧。
进一步，所述底板上设置有限位槽，所述限位槽的轴线和所述底板轴线相平行，所述移动块上设置有与所述限位槽配合的限位块。
进一步，所述移动块和所述导板套的数量分别为两个。
进一步，所述定位孔和所述导针之间还设置有导针套。
据优选实施例，本发明提供了如下优点：
本发明的基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法通过在三维设计软件中虚拟仿真椎弓根中心轴线、脊柱以及体表的位置关系，设计出体表上可快速定位于椎弓根进钉的脊柱微创进钉定位装置，最后通过3D打印获得脊柱微创进钉定位装置模型，该脊柱微创进钉定位装置固定在人体皮肤上，通过少许的两次或三次透视，就能快速的将脊柱微创定位装置上的导板套准确瞄准于相对应的椎弓根中心轴线上，与常规脊柱微创手术相比，大量的减少了透视的次数，降低患者以及医生的吃线剂量。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为本发明所述基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法的原理图；
图2为本发明所述脊柱微创进钉定位装置的示意图；
图3为本发明所述移动块的示意图；
图4为本发明所述导板套的示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
参照图1，示出了根据本发明优选实施例所述的一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法，包括以下步骤：
步骤一，对患者进行MRI或CT扫描，获取DICOM数据；
步骤二，将DICOM数据导入第三方软件提取脊柱、皮肤组织数据，并保存为STL格式文件；
步骤三，将STL格式文件导入三维设计软件，重建脊柱、体表曲面模型；
步骤四，在重建脊柱、体表曲面模型中，通过三维设计软件虚拟仿真生成椎弓根中心轴线，并找到在脊柱上需要植入螺钉的位置，导针能够沿着该椎弓根中心轴线从体表进入需要植入螺钉的脊柱上，最后，在三维设计软件中依据椎弓根中心轴线、脊柱及体表的位置关系，设计出体表上可定位于椎弓根进钉的脊柱微创进钉定位装置；
步骤五，采用3D打印获得脊柱微创进钉定位装置模型。
在步骤二中，第三方软件可以为MIMICS或BOHOLO等，该第三方软件的作用是将DICOM转换成三维设计软件能够识别的STL格式。
在步骤三中，三维设计软件可以为CAD、SOLIDWORKS或PROE等。
在步骤四中，导针可在三维设计软件中模拟沿着椎弓根中心轴线从体表进入脊柱。
所述基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法还包括：步骤六，将该脊柱微创进钉定位装置模型移至到人体背部的皮肤上，通过X光系统找到脊柱微创进钉定位装置模型在人体上的安装位置，并进行固定，此时，导针通过脊柱微创进钉定位装置模型可沿着椎弓根中心轴线从体表进入需要植入螺钉的脊柱上。
前述的脊柱微创进钉定位装置可与多个导针配合使用，由于脊柱微创进钉定位装置确定了多个导针的进钉路线，因此，通过C臂一次透视，就能确定柱微创进钉定位装置模型在人体上的安装位置，减少了大量的透视的次数，降低患者以及医生的吃线剂量。
在步骤六中，脊柱微创进钉定位装置模型在人体上的固定方式可采用胶带和紧固件配合的方式等。
该脊柱微创进钉定位装置还可实现微调，在脊柱微创进钉定位装置模型固定在人体时，由于MRI或CT拍片时的体位与手术体位不一样，所以按照MRI或CT重建的脊柱与体表的位置关系将会与实际手术稍有不一致，通过该装置上的微调功能可改变导针的位置，进而避免上述问题的出现。
参考图2至图4，本发明还提供一种脊柱微创进钉定位装置，包括底板100、移动块200和导板套300，其中，底板100和移动块200能够相互滑动，且移动块200沿着底板100轴线方向移动，导板套300活动设置在移动块200上，且导板套300能够绕着垂直于底板100轴线的方向转动，导板套300上设置有导针500穿过的定位孔303，定位孔303的轴线和椎弓根中心轴线重合。
具体地，导板套300具有一与移动块200配合的第一导件301，该第一导件301的轴线与底板100轴线相垂直，第一导件301的两端分别设置有第二导件302，每个第二导件302上分别设置有导针500穿过的定位孔303。
相应地，移动块200上设置有与第一导件301配合的活动槽202，该活动槽202可呈U型。其中，活动槽202上设置有多个第一棱条，第一导件301上设置有多个第二棱条，该第一棱条和第二棱条可相互配合，即增加了第一导件301和活动槽202之间的摩擦力，使得移动块200和导板套300之间的转动阻力增大，进而实现微调的效果。
在其它实施例中，活动槽202可呈圆环状。
另外，第一导件301上还设置有两个限位板304，第二棱条设置在两个限位板304之间，当第一导件301与移动块200配合时，该两个限位板304位于移动块200的两侧，有效防止移动块200和导板套300沿着第一导件301轴线方向相互移动。
在本实施例中，底板100上设置有限位槽101，限位槽101的轴线和底板100轴线相平行，移动块200上设置有与限位槽101配合的限位块201，通过限位槽101和限位块201配合，能够实现底板100和移动块200的相互滑动。
该限位槽101和限位块201可紧密配合，使底板100和移动块200之间的滑动阻力增大，进行而实现了微调。
在其它实施例中，限位块201可卡设限位槽101。
在其它实施例中，底板100上设置有卡条，移动块200上设置有与卡条配合的卡槽。
在本实施例中，移动块200和导板套300的数量可分别为两个，由于脊柱微创进钉定位装置是根据基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法获得的，即每个脊柱微创进钉定位装置上的两个导针500之间的距离和角度可不相同。
在其它实施例中，移动块200和导板套300的数量可分别为一个或多个。
在本实施例中，定位孔303和导针500之间还设置有导针套400，由于导针套400和导针500需要长时间的相互运动，因此，该导针套400可采用金属材料制成，避免其磨损，有效延长了使用寿命。
该底板100上可设置有通孔，通过该通孔与紧固件配合，可将底板100固定在人体背部。
再者，底板100上还设置有刻度102，通过刻度102可直观的了解移动块200在底板100上的滑动距离。
还有，所述脊柱微创进钉定位装置还配有一个导针把持器600，通过该导针把持器600可将导针500拔出。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围采用，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，对患者进行MRI或CT扫描，获取DICOM数据；
步骤二，将DICOM数据导入第三方软件提取脊柱、皮肤组织数据，并保存为STL格式文件；
步骤三，将STL格式文件导入三维设计软件，重建脊柱、体表曲面模型；
步骤四，在重建脊柱、体表曲面模型中，通过三维设计软件虚拟仿真生成椎弓根中心轴线，并找到在脊柱上需要植入螺钉的位置，导针能够沿着该椎弓根中心轴线从体表进入需要植入螺钉的脊柱上，最后，在三维设计软件中依据椎弓根中心轴线、脊柱及体表的位置关系，设计出体表上可定位于椎弓根进钉的脊柱微创进钉定位装置；
步骤五，采用3D打印获得脊柱微创进钉定位装置模型。
2.如权利要求1所述的基于数字骨科的脊柱微创进钉定位方法，其特征在于，所述第三方软件为MIMICS或BOHOLO。
3.一种由权利要求1或2任一项所述的方法获得的脊柱微创进钉定位装置，其特征在于，包括底板(100)、移动块(200)和导板套(300)，所述底板(100)和所述移动块(200)能够相互滑动，且所述移动块(200)沿着所述底板(100)轴线方向移动，所述导板套(300)活动设置在所述移动块(200)上，且所述导板套(300)能够绕着垂直于所述底板(100)轴线的方向转动，所述导板套(300)上设置有导针(500)穿过的定位孔(303)，所述定位孔(303)的轴线和椎弓根中心轴线重合。
4.如权利要3所述的脊柱微创进钉定位装置，其特征在于，所述导板套(300)具有一与所述移动块(200)配合的第一导件(301)，所述第一导件(301)的轴线与所述底板(100)轴线相垂直，所述第一导件(301)的两端分别设置有第二导件(302)，每个所述第二导件(302)上分别设置有所述导针(500)穿过的所述定位孔(303)。
5.如权利要4所述的脊柱微创进钉定位装置，其特征在于，所述移动块(200)上设置有与所述第一导件(301)配合的活动槽(202)；
所述活动槽(202)上设置有多个第一棱条，第一导件(301)上设置有多个第二棱条，所述第一棱条和所述第二棱条相互配合。
6.如权利要5所述的脊柱微创进钉定位装置，其特征在于，所述活动槽(202)呈U型。
7.如权利要5所述的脊柱微创进钉定位装置，其特征在于，所述第一导件(301)上还设置有两个限位板(304)，所述第二棱条设置在两个所述限位板(304)之间，当所述第一导件(301)与所述移动块(200)配合时，该两个所述限位板(304)位于所述移动块(200)的两侧。
8.如权利要3所述的脊柱微创进钉定位装置，其特征在于，所述底板(100)上设置有限位槽(101)，所述限位槽(101)的轴线和所述底板(100)轴线相平行，所述移动块(200)上设置有与所述限位槽(101)配合的限位块(201)。
9.如权利要3所述的脊柱微创进钉定位装置，其特征在于，所述移动块(200)和所述导板套(300)的数量分别为两个。
10.如权利要3所述的脊柱微创进钉定位装置，其特征在于，所述定位孔(303)和所述导针(500)之间还设置有导针套(400)。
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