CN107913121A - 下肢机械轴校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种下肢机械轴校准装置，包括底座、固定件以及定位件，所述固定件安装在所述底座上并用于将所述底座固定在膝关节上，所述定位件与所述底座连接并用于定位下肢机械轴，所述底座为与所述膝关节匹配并贴合于所述膝关节外的三维实体模型。本发明下肢机械轴校准装置可在患者体外精准地定位出下肢机械轴，减少了开髓带来的各种后遗症，并且利于医护人员在手术过程中随时观察下肢机械轴的位置，减少了误差，提高了医护人员手术的精准度，降低了手术难度，利于手术顺利地进行及术后恢复。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种下肢机械轴校准装置。
背景技术
目前，在临床医学中，膝关节置换手术时一般采用机械开髓的方式来找准下肢机械轴，这种方式容易导致血栓形成，影响发育，还可能留下各种后遗症，并存在一定的误差，增加了手术的难度，影响手术进程及恢复效果。另外，在临床手术中校准下肢机械轴主要依靠手术者以往的经验来进行大致估计，采用这种方式校准的下肢机械轴与实际情况往往存在空间和匹配度上的误差，对手术进程和结果的影响都不可忽略。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种下肢机械轴校准装置，旨在解决现有膝关节置换手术过程时找准下肢机械轴存在的误差大和带来各种后遗症的问题。
为实现上述目的，本发明提供的下肢机械轴校准装置包括底座、固定件以及定位件，所述固定件安装在所述底座上并用于将所述底座固定在膝关节上，所述定位件与所述底座连接并用于定位下肢机械轴，所述底座为与所述膝关节匹配并贴合于所述膝关节外的三维实体模型。
优选地，所述底座为3D打印成型件。
优选地，所述底座的内表面贴合膝关节，所述底座的外表面背离膝关节；所述下肢机械轴校准装置还包括连接件，所述连接件的第一端连接所述底座的外表面，所述连接件的第二端连接所述定位件。
优选地，所述定位件为激光器，所述激光器射出的激光束能够与下肢机械轴平行。
优选地，所述激光器呈筒状，所述激光束从所述激光器的两端射出。
优选地，所述连接件的第二端具有凹槽，所述凹槽与所述激光器的筒身相适配。
优选地，所述固定件呈针状，所述底座设有套筒，所述固定件套设在所述套筒内并贯穿于所述底座。
优选地，所述套筒与所述底座一体成型，且所述套筒成型于所述底座的外表面。
优选地，所述套筒的数量为两个，所述固定件的数量与所述套筒的数量相同并与所述套筒一一对应。
优选地，所述固定件为克氏针，两个所述克氏针交叉设置。
在本发明的技术方案中，在进行膝关节置换手术前，先通过术前规划找准患者的下肢机械轴，再通过本发明的下肢机械轴校准装置在患者体外校准下肢机械轴。具体地，将底座安装在患者的膝关节上，由于底座与患者的膝关节可完全匹配，因此，底座安装在患者的膝关节上后可完全贴合在膝关节外，通过固定件将膝关节固定，此时，定位件可精准地定位出下肢机械轴，便于医护人员在实施手术时，以定位件定位出的下肢机械轴为参考来矫正患者的下肢。该下肢机械轴校准装置可在患者体外精准地定位出下肢机械轴，减少了开髓带来的各种后遗症，并且利于医护人员在手术过程中随时观察下肢机械轴的位置，减少了误差，提高了医护人员手术的精准度，降低了手术难度，利于手术顺利地进行及术后恢复。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例下肢机械轴校准装置的使用状态示意图；
图2为本发明实施例下肢机械轴校准装置一视角的立体示意图；
图3为本发明实施例下肢机械轴校准装置另一视角的立体示意图；
图4为本发明实施例下肢机械轴校准装置的分解示意图；
图5为本发明实施例下肢机械轴校准装置省略定位件时一视角的立体示意图；
图6为本发明实施例下肢机械轴校准装置另一视角的立体示意图。
附图标号说明：
100、下肢机械轴校准装置；1、底座；11、套筒；2、定位件；20、激光束；3、固定件；4、连接件；41、凹槽；42、安装部；200、膝关节；201、股骨；202、胫骨。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图4所示，本发明提供的下肢机械轴校准装置100包括底座1、固定件3以及定位件2，固定件3安装在底座1上并用于将底座1固定在膝关节200上，定位件2与底座1连接并用于定位下肢机械轴，底座1为与膝关节200匹配并贴合于膝关节200外的三维实体模型，即本实施例的底座1为与患者的膝关节200比例为1:1的三维实体模型，可以完全与患者的膝关节200匹配并贴合在患者的膝关节200外。
在进行膝关节200置换手术前，先通过术前规划，比如通过CT扫描以及医学图像处理等技术来找准患者的下肢机械轴，再通过本实施例的下肢机械轴校准装置100在患者体外校准下肢机械轴。具体地，将底座1安装在患者的膝关节200上，由于底座1与患者的膝关节200可完全匹配，因此，底座1安装在患者的膝关节200上后可完全贴合在膝关节200外，通过固定件3将膝关节200固定，此时，定位件2可精准地定位出下肢机械轴，便于医护人员在实施手术时，以定位件2定位出的下肢机械轴为参考来矫正患者的下肢。
该下肢机械轴校准装置100可在患者体外精准地定位出下肢机械轴，减少了开髓带来的各种后遗症，并且利于医护人员在手术过程中随时观察下肢机械轴的位置，减少了误差，提高了医护人员手术的精准度，降低了手术难度，利于手术顺利地进行及术后恢复。
需要说明的是，在进行膝关节200置换手术前的术前规划的具体步骤可以是：
步骤S1：采用CT机进行扫描，扫描条件为电压135KV，电流300MA，层厚0.95mm，扫描数据以DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，医学数字成像和通信)格式输出；
步骤S2：将DICOM数据导入MIMICS(Materialise's interactive medical imagecontrol system，医学影像控制系统)软件进行前处理，通过CT灰度值的差异，用阈值命令提取膝关节200的组织，生成1:1的三维膝关节200模型；
步骤S3：用MIMICS设计手术方案，通过观察CT数据可以确定下肢长度及下肢机械轴；
步骤S4：通过模拟手术方案设计出下肢机械轴校准装置100，以在手术时将下肢机械轴校准装置100安装到膝关节200上，进行校准参考。
本实施例的底座1为3D打印成型件，其采用3D打印技术一体成型，利于底座1的形状更好地贴合膝关节200的表面。本实施例的3D打印技术可以采用现有技术，3D打印技术可把虚拟的设计更直接、更快速地转化为现实，可以制作出患者组织器官的3D实体模型，医生可以根据术前优化的手术设计方案在3D实体模型上进行模拟手术以及更为细致的手术规划，避免了传统手术所不能达到的准确性、高效性以及简易性。
可以理解的，目前，个体化、精准化、微创化、远程化是21世纪临床医学发展的四大方向，数字技术是实现四大发展的技术支撑，而3D打印技术是临床数字技术中的重要组成部分。3D打印医疗应用涉及逆向工程学、材料学、3D打印技术、医学影像学、临床医学、计算机辅助设计与辅助制造等多种学科的交叉应用。近年来，随着我国3D打印技术及数字医学技术的进步，3D打印技术与医学临床应用的实质性结合逐渐起步。基于3D打印技术针对患者个性化设计的数字化手术导航模板已经被广泛运用到骨科、整形外科、口腔等手术的精确化当中，精确化的手术不仅提高了手术质量，而且还可以减少不必要的创伤，实现微创。
如图1和图6所示，本实施例中，底座1的内表面贴合膝关节200，底座1的外表面背离膝关节200。本实施例的下肢机械轴校准装置100还包括连接件4，连接件4的第一端连接底座1的外表面，连接件4的第二端连接定位件2。连接件4的一端连接底座1的外表面可避免破坏底座1的内表面，进而避免干涉底座1的内表面与膝关节200的贴合。本实施例通过连接件4将定位件2与底座1连接，利于定位件2定位下肢机械轴。
本实施例的定位件2为激光器，激光器射出的激光束20能够与下肢机械轴平行，激光束20投影到下肢上时，激光束20与下肢机械轴重合。激光术具有方向性好、单色性好和相干性好的优点，利于激光器准确地定位出下肢机械轴。本实施例的激光器为能发射激光的装置。
进一步地，本实施例的激光器呈筒状，激光束20从激光器的两端射出，即激光器可沿同一直线从相反方向同时射出激光束20，相比于单一方向的激光束20，在两端同时射出激光束20有利于多方位校准下肢机械轴。
如图4和图5所示，本实施例中，连接件4的第二端具有凹槽41，凹槽41与激光器的筒身相适配，即激光器的筒身与凹槽41配合将激光器固定在连接件4的第二端，具有结构简单和易于制作的优点。本实施例连接件4的第一端连接在底座1的外表面上，连接件4的第二端具有安装部42，凹槽41开设在安装部42上，安装部42由连接件4的第二端向两侧延伸形成，即增大了凹槽41与激光器的接触面积，便于稳定地固定激光器。进一步地，本实施例的连接件4垂直连接在激光器的外表面上，既利于激光器的固定，又利于激光器校准下肢机械轴。
本实施例的固定件3呈针状，底座1设有套筒11，固定件3套设在套筒11内并贯穿于底座1。呈针状的固定件3易于穿过患者膝关节200，从而将膝关节200固定，便于后续手术的进行。固定件3套设在套筒11内，以使固定件3不会产生摇晃，从而利于固定膝关节200，并且固定件3穿设于底座1可使底座1贴合在膝关节200上。
本实施例中，套筒11与底座1一体成型，且套筒11成型于底座1的外表面。套筒11与底座1一体成型省略了套筒11与底座1的装配过程，具有易于制作和制作成本低的优点。另外，套筒11成型于底座1的外表面可避免破坏底座1的内表面，进而避免干涉底座1的内表面与膝关节200贴合。
本实施例中，套筒11的数量为两个，固定件3的数量与套筒11的数量相同并与套筒11一一对应，即固定件3的数量也为两个，一个套筒11对应一个固定件3。两个固定件3可利于稳定地将膝关节200固定。进一步地，固定件3为克氏针，两个克氏针交叉设置，便于固定膝关节200。本实施例中两个克氏针交叉布置是指两个克氏针并没有直接接触交叉，而是形成空间交叉状态。本实施例的克氏针以及两个克氏针的交叉布置方式可采用现有技术。克氏针是骨科常用的内固定材料，用于固定短小骨折或撕脱骨折等应力不大的骨折固定，也用在骨科手术中临时骨折块的固定中。利用克氏针固定膝关节200非常牢靠，患者在术后可以早期锻炼，便于功能恢复。
如图1所示，在本实施例中，下肢机械轴校准装置100中的底座1具体贴合在股骨201处，两个克氏针穿过膝关节200将底座1固定在膝关节200上，此时，激光器的两端发出激光束20，即激光器的一端向股骨201方向射出，另一端向胫骨202方向射出，激光束20平行于下肢机械轴，从而达到校准下肢机械轴的目的。医护人员在为患者实施手术时可以参照激光束20来调整股骨201和胫骨202之间的角度，从而能够精确地进行下肢矫正。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种下肢机械轴校准装置，其特征在于，包括底座、固定件以及定位件，所述固定件安装在所述底座上并用于将所述底座固定在膝关节上，所述定位件与所述底座连接并用于定位下肢机械轴，所述底座为与所述膝关节匹配并贴合于所述膝关节外的三维实体模型。
2.根据权利要求1所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述底座为3D打印成型件。
3.根据权利要求1所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述底座的内表面贴合膝关节，所述底座的外表面背离膝关节；所述下肢机械轴校准装置还包括连接件，所述连接件的第一端连接所述底座的外表面，所述连接件的第二端连接所述定位件。
4.根据权利要求3所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述定位件为激光器，所述激光器射出的激光束能够与下肢机械轴平行。
5.根据权利要求4所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述激光器呈筒状，所述激光束从所述激光器的两端射出。
6.根据权利要求5所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述连接件的第二端具有凹槽，所述凹槽与所述激光器的筒身相适配。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述固定件呈针状，所述底座设有套筒，所述固定件套设在所述套筒内并贯穿于所述底座。
8.根据权利要求7所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述套筒与所述底座一体成型，且所述套筒成型于所述底座的外表面。
9.根据权利要求7所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述套筒的数量为两个，所述固定件的数量与所述套筒的数量相同并与所述套筒一一对应。
10.根据权利要求9所述的下肢机械轴校准装置，其特征在于，所述固定件为克氏针，两个所述克氏针交叉设置。
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