CN107080607B - 一种基于3d打印技术的组配式髋臼假体定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于3D打印技术的组配式髋臼假体定位装置，其包括：用于确定髋臼假体放置角度的导向钉，其为圆柱状；导向钉包括中心导向钉和若干外围导向钉；角度确定机构，其设有角度定位孔，角度定位孔的数目与导向钉一致；导向钉穿过角度定位孔；深度确定机构，其设有深度定位孔，深度定位孔的数目与外围导向钉一致；外围导向钉穿过深度定位孔；可调式环抱器，其与深度确定机构固定连接；可调式环抱器包括夹具和连接支架。本发明可精准确定髋臼假体植入角度与深度；体积小巧，消毒方便，成本低廉。

Description

一种基于3D打印技术的组配式髋臼假体定位装置

技术领域

本发明涉及一种基于3D打印技术的组配式髋臼假体定位装置。

背景技术

发育性髋关节发育不良(Development Dysplasia of Hip,DDH)、股骨头坏死、髋关节原发性骨性关节炎是目前关节外科进行髋关节置换的三大主要病因，而这些疾病会导致患者髋臼结构的破坏变异，出现假臼、髋臼变陡变浅、髋臼覆盖股骨头不良、髋臼周围骨缺损、严重骨赘增生等等，导致髋臼正常解剖位置和结构发生变化。髋臼变异使正常关节生物力学稳定性的解剖学基础发生改变,股骨头易向外侧移位,继发半脱位，导致股骨头负重面积减小，单位面积内的压强相应增加，关节表面的压力，拉力和剪切力均显著增加，最后发展为严重的继发性或原发性骨性关节炎，需要接受全髋关节置换(Total HipArthroplasty,THA)。

全髋关节置换是采取手术的方法，将正常的髋臼、股骨头、股骨颈等髋关节各组成部分替换为人工材料。

人体骨骼的结构遵循复杂的力线系统，以承受全身的重量而不塌陷。正确精准地放置各个人工假体材料一直是骨科医师的一大挑战。其中，髋臼放置的难点主要在于能够根据患者个体畸形髋臼的骨量分布特点，个性化地精准植入臼杯假体，确保选用合适大小的臼杯型号；放置的位置、角度、深度合适，臼杯开口方向在外展角35～45度、前倾角15～25度这一公认的安全角度范围内，并获得宿主骨对假体75％以上的包容，使患者能够尽早下地活动和获取良好的近期和远期的假体稳定性，并降低术后关节脱位、甚至二次翻修手术的风险。

目前普遍采用的臼杯植入的定位方法主要依靠术中充分的显露从小直径开始逐渐扩大锉磨髋臼，在锉磨过程中根据术者经验对髋臼周围的剩余骨量判断，来决定合适的锉磨深度，假体大小和旋转中心的位置，并根据主观标准判断臼杯开口的方向。

现有技术则主要可分为三大类。其一，依赖骨盆等远处骨性标志，用辅助工具机械定位，以确定髋臼杯的正确位置和角度(如CN103153240B、CN102525692B、CN203609550U、CN103705292A、CN105012053A、CN204260873U、CN204931905U)；其二，依赖原髋臼周围的骨性标志，用辅助工具定位，确定髋臼杯的正确位置和角度(如CN2548600Y、CN2548600Y、CN202751472U、CN105559951A、CN205569020U、CN205866800U)；其三，在髋臼杯中置入传感器或定位仪，接收信号后明确臼杯的准确位置(如CN104244860A、CN105246433A、CN204106119U、CN202751472U)。

上述方式的缺陷在于：传统技术完全依靠医生主观判断，使假体安装质量得不到保证，术后关节功能参差不齐，假体松动等并发症较多。

第一种现有技术依赖较大的机械定位工具，在手术室中搬运、灭菌这种较大的工具十分麻烦，稍有不慎将增加手术感染的风险。

第一、二种现有技术均只考虑到髋臼杯放置的位置和角度，却忽略了假体应当植入的深度；第二种现有技术依赖髋臼周围骨骼标志完整的前提，如果髋臼损坏严重则定位不可靠。

第三种现有技术利用定位仪、传感器等技术手段，使假体和工具成本大幅度上升，进一步提高了昂贵的手术费用。

所有的现有技术均没有考虑到患者个体骨盆的骨量特点，术者在术中也难以精确判断，难以选取合适的臼杯型号和确定需补充的骨量，因而出现臼杯植入偏差的潜在风险较高，从而会增加假体-骨界面早期松动，髋关节脱位等潜在并发症风险；对于少于75％的骨性覆盖的臼杯植入，往往还需要大块结构性植骨，覆盖外露的假体部分，假体本身也难以获得可靠的初始稳定。

因此，如何提供一种可精准确定植入角度与深度，体积小巧，消毒方便，成本低廉的组配式髋臼假体定位装置成为了业界需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种基于3D打印技术的组配式髋臼假体定位装置，其可精准确定植入角度与深度，体积小巧，消毒方便，成本低廉。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于3D打印技术的组配式髋臼假体定位装置，组配式髋臼假体定位装置包括：

用于确定髋臼假体放置角度的导向钉，导向钉为圆柱状；导向钉包括中心导向钉和若干外围导向钉；

角度确定机构，角度确定机构设有角度定位孔，角度定位孔的数目与中心导向钉和外围导向钉的数目之和一致；导向钉穿过角度定位孔；

深度确定机构，深度确定机构设有深度定位孔，深度定位孔的数目与外围导向钉一致；外围导向钉穿过深度定位孔；

可调式环抱器，可调式环抱器与深度确定机构固定连接；可调式环抱器包括夹具和连接支架。

本发明中，所述外围导向钉的数目优选为3个。

本发明中，导向钉的角度即为髋臼假体放置的准确角度。

本发明中，在中心导向钉的辅助下放置角度确定机构，角度确定机构可确保外围导向钉的角度与中心导向钉完全一致。

本发明中，深度确定机构与外围导向钉在使用时组装为一体。

本发明中，连接支架为可调部件。

本发明中，角度确定机构、深度确定机构和可调式环抱器组合使用，可确保髋臼假体的置入角度。

本发明中，外围导向钉、深度确定机构和可调式环抱器C组合使用，可辅助确定髋臼磨锉的角度及深度。

本发明中，可调式环抱器与深度确定机构的连接方式可为例如插销。

本发明可确定患者个体畸形髋臼的骨量分布特点，个性化精准植入髋臼假体；确定髋臼假体放置的位置、角度、深度；减小辅助模块的体积；降低髋臼假体的成本。

根据本发明另一具体实施方式，导向钉互相平行。

根据本发明另一具体实施方式，深度确定机构进一步包括两个长度调节部件，两个长度调节部件分别位于深度确定机构两侧；长度调节部件的长度可根据需要进行个性化调整。

根据本发明另一具体实施方式，连接支架位于长度调节部件上方，且与长度调节部件固定连接。

根据本发明另一具体实施方式，组配式髋臼假体定位装置进一步包括用于确定中心导向钉放置角度的3D打印模型，3D打印模型包括匹配面；匹配面与患者骨盆表面相吻合。

本方案中，3D打印模型可精确定位正常生理髋臼中心点，并沿外展45°、前倾15°置入中心导向钉；角度确定机构可根据3D打印模型确定的髋臼中心来进一步确定髋臼边缘，避免了髋臼损毁过度时骨性标志不明显的难题；深度确定机构可根据3D打印模型确定的周围骨量及髋臼形状，通过确定长度调节部件的高度，以确定髋臼假体的置入深度。

根据本发明另一具体实施方式，组配式髋臼假体定位装置进一步包括用于髋臼磨挫的手柄，手柄包括柄杆和柄头。

根据本发明另一具体实施方式，柄杆与柄头固定连接；柄杆上设有深度标志。

根据本发明另一具体实施方式，柄杆穿过夹具。

根据本发明另一具体实施方式，柄头为半球形，柄头位于夹具下方。

根据本发明另一具体实施方式，中心导向钉的轴线与柄杆的轴线重合或平行。

本发明的操作方法如下：

在进行手术前，需完善影像学评估(CT检查)并三维重建骨盆，精确模拟髋臼假体外展45°、前倾15°的安放位置，并标记组配式髋臼假体定位装置在髋臼上缘的固定点。

在持续硬膜外麻醉联合蛛网膜下腔阻滞麻醉的条件下，患者取健侧卧位。采用髋关节后外侧入路，于小转子上1cm处斜切股骨颈，取出股骨头，充分显露髋臼，注意保护坐骨神经；切除髋臼盂唇、部分关节囊以及过度增生骨赘。

髋臼假体植入角度和深度的确定方法为：

1、角度确定：通过术前3D打印模型，精确定位正常生理髋臼中心点，沿外展45°、前倾15°置入中心导向钉，中心导向钉的角度即为髋臼假体放置的准确角度；

在中心导向钉的辅助下，放置角度确定机构，并于髋臼周边置入外围导向钉，角度确定机构可确保外围导向钉的角度与中心导向钉完全一致；

移除角度确定机构；

2、深度确定：术前于深度确定机构标记正常生理性髋臼深度，术中与外围导向钉组装为一体，作为髋臼磨挫深度的基准；

3、组配式髋臼假体定位装置的应用：可调式环抱器与套入外围导向钉的深度确定机构共同组配成髋臼磨挫定向装置；

移除中心导向钉；

通过可调式环抱器固定手柄，依据外围导向钉的角度、深度确定机构及手柄的深度标志进行髋臼磨挫，确保假体植入的角度和深度接近生理性髋臼；

4、磨锉完成后，即可安装固定髋臼假体。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

1、确定骨盆髋臼周围骨量、基于3D打印技术确定髋臼中点位置和角度。

2、利用角度确定机构、深度确定机构和可调式环抱器，精准确定髋臼假体植入角度。

3、根据三维重建数据，设定深度确定机构的可调节深度，在术中确保髋臼假体的植入深度。

4、体积小巧，消毒方便，成本低廉。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的3D打印模型的结构示意图；

图2是实施例1的导向钉和角度确定机构的结构示意图；

图3是实施例1的组配式髋臼假体定位装置的使用状态示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种基于3D打印技术的组配式髋臼假体定位装置，如图1-3所示，其包括导向钉1、角度确定机构2、深度确定机构3、可调式环抱器4、3D打印模型5和手柄6。

其中，导向钉1为圆柱状，其包括中心导向钉101和3个外围导向钉102；所述导向钉1均互相平行。

角度确定机构2设有4个角度定位孔(图中未示)，导向钉1穿过角度定位孔。

深度确定机构3包括3个深度定位孔(图中未示)和2个长度调节部件301；外围导向钉102穿过深度定位孔；长度调节部件301分别位于深度确定机构3两侧，其长度可根据需要进行个性化调整。

可调式环抱器4与深度确定机构3固定连接，其包括夹具401和连接支架402；连接支架402为可调部件；连接支架402位于长度调节部件301上方，且与长度调节部件301以插销方式固定连接。

3D打印模型5包括匹配面501，匹配面501与患者骨盆表面相吻合；3D打印模型5可精确定位正常生理髋臼中心点，并沿外展45°、前倾15°置入中心导向钉101。

手柄6包括柄杆601和柄头602；柄杆601与柄头602固定连接；柄杆601上设有深度标志603；柄杆601穿过夹具401；柄头602为半球形，柄头602位于夹具401下方；中心导向钉101的轴线与柄杆601的轴线重合。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种基于3D打印技术的组配式髋臼假体定位装置，其中，所述组配式髋臼假体定位装置包括：

用于确定髋臼假体放置角度的导向钉，所述导向钉为圆柱状；所述导向钉包括中心导向钉和若干外围导向钉，所述中心导向钉和各所述外围导向钉之间互相平行；

角度确定机构，所述角度确定机构设有角度定位孔，所述角度定位孔的数目与所述中心导向钉和所述外围导向钉的数目之和一致；所述导向钉穿过所述角度定位孔；

深度确定机构，所述深度确定机构设有深度定位孔，所述深度定位孔的数目与所述外围导向钉一致；所述外围导向钉穿过所述深度定位孔；

可调式环抱器，所述可调式环抱器与所述深度确定机构固定连接；所述可调式环抱器包括夹具和连接支架；

所述深度确定机构进一步包括两个长度调节部件，两个所述长度调节部件分别位于所述深度确定机构两侧，所述连接支架位于所述长度调节部件上方，且与所述长度调节部件固定连接。

2.如权利要求1所述的组配式髋臼假体定位装置，其中，所述组配式髋臼假体定位装置进一步包括用于确定所述中心导向钉放置角度的3D打印模型，所述3D打印模型包括匹配面；所述匹配面与患者骨盆表面相吻合。

3.如权利要求1所述的组配式髋臼假体定位装置，其中，所述组配式髋臼假体定位装置进一步包括用于髋臼磨挫的手柄，所述手柄包括柄杆和柄头。

4.如权利要求3所述的组配式髋臼假体定位装置，其中，所述柄杆与所述柄头固定连接；所述柄杆上设有深度标志。

5.如权利要求4所述的组配式髋臼假体定位装置，其中，所述柄杆穿过所述夹具。

6.如权利要求5所述的组配式髋臼假体定位装置，其中，所述柄头为半球形，所述柄头位于所述夹具下方。

7.如权利要求4所述的组配式髋臼假体定位装置，其中，所述中心导向钉的轴线与所述柄杆的轴线重合或平行。