CN108309429A - 一种个体化距下关节融合术导板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医疗辅助器械领域，涉及一种个体化距下关节融合术导板及其制造方法，通过对患者足部距下关节及周边组织的三维立体结构数据采集以及扫描重建，根据患者的特定足部外形进行跟骨托设计，最大限度上保证跟骨托的形状与患者足部皮肤软组织外形完全贴合，通过个体化的跟骨托配合通用化的导向器以及定位器，在适应不同患者个体化需求的同时，降低了精确钻入定位克氏针的时间以及手术器具的制造成本，实现了对克氏针钻入方向、钻入角度以及钻入位置的精确把握，使其与术前设计高度吻合，与传统的手术形式相比，可以有效减少手术时间，降低手术成功率对手术人员经验的依赖，避免反复透视而造成的术中辐射，对类似手术的医疗辅助器械的结构改良具有一定的指导作用。

Description

一种个体化距下关节融合术导板及其制造方法
技术领域
本发明属于医疗辅助器械领域，涉及一种个体化距下关节融合术导板及其制造方法。
背景技术
距下关节疾病往往是临床的疑难病例，重度的距下关节骨关节炎，往往需要实施距下关节融合术，才能够彻底缓解或者消除距下关节的疼痛和跛行。在实施距下关节融合术时，在清除距下关节的残留软骨后，往往需要进行空心螺钉内固定。而空心螺钉固定之前，先要钻入位置理想的克氏针，在C臂X光机透视确认距下关节复位满意，克氏针位置满意后，再顺着克氏针旋入空心螺钉。由此可见，克氏针的准确钻入是手术的关键步骤之一。
现有技术中一般通过手术人员的经验以及患者的体表解剖进行克氏针的辅助定位，容易出现因定位不准确，而导致反复透视的弊端。而反复透视不仅会导致术中辐射，也会延长手术时间。
因此，有必要设计一种用于定位克氏针钻入角度、钻入方向、以及钻入位置，避免因克氏针定位以及钻入方向不准确导致反复定位的手术弊端。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种个体化距下关节融合术导板，用于在距下关节融合术中定位并引导克氏针的钻入方向，通过定位器以及导向器，配合个体化制造的跟骨托的结构，避免传统的手术过程中出现因定位不准而导致的反复透视、手术时间不可控等弊端。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种个体化距下关节融合术导板，包括：导向器，包括半环状的本体以及固定设置在本体两端的过孔，分别为第一过孔以及第二过孔，所述第一过孔与第二过孔的贯穿方向相匹配；定位器，包括第一定位器与第二定位器，所述第一定位器与第一过孔可卸连接，沿靠近或远离第二过孔的方向运动；第二定位器与第二过孔可拆卸连接，沿靠近或远离第一过孔的方向运动；所述第一定位器与第二定位器上均设有用于通过所述克氏针的通孔，所述两个通孔的贯穿方向与所述第一过孔与第二过孔的贯穿方向相匹配；跟骨托，用于固定及支撑跟骨，固定设置在第二定位器靠近第一过孔的一侧上；所述克氏针的穿入方向及穿过次序依次为第一定位器、第一过孔、跟骨托、第二过孔、第二定位器。
可选地，所述跟骨托通过提取扫描结果，使用三维软件重新建模，根据患者情况个体化设计，并采用3D打印技术制成。
可选地，所述扫描结果由三维CT薄层扫描得出或由X光照射得出。
可选地，所述跟骨托由耐受环氧乙烷灭菌处理的医用材料制成。
一种个体化距下关节融合术导板的制造方法，包括以下步骤：
S1制作导向器以及与所述导向器相匹配的定位器；
S2扫描患者足部跟骨，并采集跟骨扫描结果；
S3根据扫描结果反向推导跟骨托的三维模型数据；
S4在三维软件中建立跟骨托模型；
S5采用3D打印技术打印出根据患者具体跟骨形状而建模形成的跟骨托；
S6将跟骨托固定设置在第二定位器靠近第一过孔的一侧。
可选地，所述步骤S3中包括以下步骤：
S3.1将跟骨扫描结果导入第一软件，重建跟骨三维立体数据；
S3.2将三维立体数据导入第二软件，设计跟骨托结构。
可选地，所述第一软件为MIMICS软件；所述第二软件为SIEMENS NX三维设计软件。
可选地，在步骤S5中，使用聚乳酸高分子材料打印跟骨托。
可选地，在步骤S1中，使用金属材料制作定位器。
可选地，在步骤S1中，使用金属材料或高分子材料制作导向器。
本发明的有益效果在于：
1、本发明中所涉及的一种个体化距下关节融合术导板，通过对患者足部距下关节及周边组织的三维立体结构数据采集以及扫描重建，根据患者的特定足部外形进行跟骨托设计，最大限度上保证跟骨托的形状与患者足部皮肤软组织外形完全贴合，实现克氏针钻入位置的准确定位。
2、本发明中所涉及的一种个体化距下关节融合术导板，通过个体化的跟骨托配合通用化的导向器以及定位器，在适应不同患者个体化需求的同时，降低了术前准备的时间以及手术器具的制造成本，在对不同患者进行治疗时，仅需要选择合适尺寸的通用化导向器以及定位器，再配合个体化的跟骨托使用。
3、本发明中所涉及的一种个体化距下关节融合术导板，通过跟骨托与导向器、定位器的配合，实现了对克氏针钻入方向、钻入角度以及钻入位置的术前确定，与传统的手术形式相比，可以有效减少手术时间，降低手术成功率对手术人员经验的依赖，避免反复透视而造成的术中辐射，对类似手术的医疗辅助器械的结构改良具有一定的指导作用。
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优选的详细描述，其中：
图1为本发明中所涉及的一种个体化距下关节融合术导板的结构示意图；
图2为本发明中所涉及的一种个体化距下关节融合术导板另一视角的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1-图2，附图中的元件标号分别表示：距下关节1、跟骨托2、导向器3、第一过孔31、第二过孔32、本体33、第一定位器41、第二定位器42、克氏针5。
本发明涉及一种个体化距下关节1融合术导板，包括：导向器3，包括半环状的本体33以及固定设置在本体33两端的过孔，分别为第一过孔31以及第二过孔32，所述第一过孔31与第二过孔32的贯穿方向相匹配；定位器，包括第一定位器41与第二定位器42，所述第一定位器41与第一过孔31可卸连接，沿靠近或远离第二过孔32的方向运动；第二定位器42与第二过孔32可拆卸连接，沿靠近或远离第一过孔31的方向运动；所述第一定位器41与第二定位器42上均设有用于通过所述克氏针5的通孔，所述两个通孔的贯穿方向与所述第一过孔31与第二过孔32的贯穿方向相匹配；跟骨托2，用于固定及支撑跟骨，固定设置在第二定位器42靠近第一过孔31的一侧上；所述克氏针5的穿入方向及穿过次序依次为第一定位器41、第一过孔31、跟骨托2、第二过孔32、第二定位器42。
优选地，所述跟骨托2通过提取扫描结果，使用三维软件重新建模，根据患者情况个体化设计，并采用3D打印技术制成；所述扫描结果由三维CT薄层扫描得出或由X光照射得出；所述跟骨托2由耐受环氧乙烷灭菌处理的医用材料制成。
本发明还涉及一种个体化距下关节1融合术导板的制造方法，包括以下步骤：S1制作导向器3以及与所述导向器3相匹配的定位器；S2扫描患者足部跟骨，并采集跟骨扫描结果；S3根据扫描结果反向推导跟骨托2的三维模型数据；S4在三维软件中建立跟骨托2模型；S5采用3D打印技术打印出根据患者具体跟骨形状而建模形成的跟骨托2；S6将跟骨托2固定设置在第二定位器42靠近第一过孔31的一侧。
可选地，所述步骤S3中包括以下步骤：S3.1将跟骨扫描结果导入第一软件，重建跟骨三维立体数据；S3.2将三维立体数据导入第二软件，设计跟骨托2结构。所述第一软件为MIMICS软件；所述第二软件为SIEMENS NX三维设计软件。在步骤S5中，使用聚乳酸高分子材料打印跟骨托2。在步骤S1中，使用金属材料制作定位器。在步骤S1中，使用金属材料或高分子材料制作导向器3。
本实施例中的个体化距下关节1融合术导板的制备过程如下，通过常规的扫描完成距下关节1的三维CT薄层扫描检查，CT扫描层厚1mm。而后提取DICM数据，导入MIMICS软件，重建距下关节1及周围组织三维立体数据，再将MIMICS重建后的数据导入SIEMENS NX三维设计软件中设计距下关节1融合的跟骨托2以及定位器。最后将设计好的跟骨托2数据转换成STL格式，并导入3D打印机进行打印，以聚乳酸高分子材料为原料，打印制备距下关节1融合的两个定位器，密封包装，环氧乙烷灭菌，准备术中使用。
具体的手术过程如下，首先标记切口，选取外踝跗骨窦切口，从外踝尖向第4跖骨基底部连线，取其中5-6cm。而后逐层切开皮肤、皮下组织和关节囊。切开关节囊时，注意不要伤及后方的腓骨长短肌腱，可先用拉钩将其拉向后方。清理跗骨窦区域的脂肪组织后，在距下关节1中置入椎板撑开器，使用刮匙刮除距下关节1后关节面的全部软骨，使用1.5mm克氏针5在融合面钻孔，使骨髓渗透到融合面。冲洗距下关节1后，在距下关节1深部植入少量同种异体松质骨，然后取出椎板撑开器，将距下关节1复位至功能位。
依靠3D打印的第一定位器41以及第二定位器42，确定根克氏针5的跟骨进针点，用无菌记号笔标记。出针点在远离距骨软骨面前缘正中，注意避让足背动脉。在确定进针点和出针点的前提下，使用3D打印制备的导向器3轻松确定克氏针5的进针方向，第一枚2.5mm克氏针5从跟骨后下方向踝关节前方穿出，第二枚克氏针5从内踝前方，胫前肌腱内侧钻入，从足底靠近跟骨结节处穿出。然后使用C臂X光机透视，确认距下关节1复位理想，克氏针5位置满意。接着适度扩大皮肤切口，顺着克氏针5旋入2枚空心螺钉。在结束手术前，使用C臂X光机确认螺钉长度合适，且未进入踝关节。再将少量异体松质骨植入距下关节1。逐层关闭关节囊、皮下组织，全部切口使用尼龙缝线间断缝合关闭，然后使用膝关节以下的石膏托来固定。
本发明创新的设计出一种个体化距下关节1融合术导板，利用患者足踝部的CT扫描或者体表扫描等方式获得表面形态，依据CT或者X光片等术前检查，综合判断克氏针5的最佳进针点，依靠辅助软件设计出与患者体表形态高度吻合的跟骨托2，在跟骨托2中有拟定的进针点，同时将自行设计的导向器3以及定位器结合使用，从而轻松确定出针点和克氏针5的方向。将克氏针5从定位器以及导向器3中依次穿入，然后去除导向器3以及定位器，即完成克氏针5钻入步骤，接着C臂X光机确认后，即可旋入螺钉进行固定距下关节1。实现了对克氏针5钻入方向、钻入角度以及钻入位置的术前确定，与传统的手术形式相比，可以有效减少手术时间，降低手术成功率对手术人员经验的依赖，避免反复透视而造成的术中辐射，对类似手术的医疗辅助器械的结构改良具有一定的指导作用。
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 (10)

1.一种个体化距下关节融合术导板，用于在距下关节融合术中定位并引导克氏针的钻入方向，其特征在于，包括：
导向器，包括半环状的本体以及固定设置在本体两端的过孔，分别为第一过孔以及第二过孔，所述第一过孔与第二过孔的贯穿方向相匹配；
定位器，包括第一定位器与第二定位器，所述第一定位器与第一过孔可卸连接，沿靠近或远离第二过孔的方向运动；第二定位器与第二过孔可拆卸连接，沿靠近或远离第一过孔的方向运动；所述第一定位器与第二定位器上均设有用于通过所述克氏针的通孔，所述两个通孔的贯穿方向与所述第一过孔与第二过孔的贯穿方向相匹配；
跟骨托，用于固定及支撑跟骨，固定设置在第二定位器靠近第一过孔的一侧上；
所述克氏针的穿入方向及穿过次序依次为第一定位器、第一过孔、跟骨托、第二过孔、第二定位器。
2.如权利要求1中所述的个体化距下关节融合术导板，其特征在于，所述跟骨托通过提取扫描结果，使用三维软件重新建模，根据患者情况个体化设计，并采用3D打印技术制成。
3.如权利要求2中所述的个体化距下关节融合术导板，其特征在于，所述扫描结果由三维CT薄层扫描得出或由X光照射得出。
4.如权利要求1中所述的个体化距下关节融合术导板，其特征在于，所述跟骨托由耐受环氧乙烷灭菌处理的医用材料制成。
5.一种如权利要求1～4任一项中所述的个体化距下关节融合术导板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1制作导向器以及与所述导向器相匹配的定位器；
S2扫描患者足部跟骨，并采集跟骨扫描结果；
S3根据扫描结果反向推导跟骨托的三维模型数据；
S4在三维软件中建立跟骨托模型；
S5采用3D打印技术打印出根据患者具体跟骨形状而建模形成的跟骨托；
S6将跟骨托固定设置在第二定位器靠近第一过孔的一侧。
6.如权利要求5中所述的个体化距下关节融合术导板的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中包括以下步骤：
S3.1将跟骨扫描结果导入第一软件，重建跟骨三维立体数据；
S3.2将三维立体数据导入第二软件，设计跟骨托结构。
7.如权利要求6中所述的个体化距下关节融合术导板的制造方法，其特征在于，所述第一软件为MIMICS软件；所述第二软件为SIEMENS NX三维设计软件。
8.如权利要求5中所述的个体化距下关节融合术导板的制造方法，其特征在于，在步骤S5中，使用聚乳酸高分子材料打印跟骨托。
9.如权利要求5中所述的个体化距下关节融合术导板的制造方法，其特征在于，在步骤S1中，使用金属材料制作定位器。
10.如权利要求5中所述的个体化距下关节融合术导板的制造方法，其特征在于，在步骤S1中，使用金属材料或高分子材料制作导向器。
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