CN108354663B - 一种个体化踝关节融合术导板及其制作方法 - Google Patents

一种个体化踝关节融合术导板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于医疗器械领域，涉及一种个体化踝关节融合术导板及其制作方法，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片等术前检查，综合判断克氏针的最佳进针点，依靠辅助软件设计出与患者体表形态高度吻合的第一导板和第二导板。依靠体表解剖将第一导板和第二导板紧贴在患者体表相应部位，然后通过第一导向孔和第二导向孔，将克氏针钻入相应的位置，接着C臂X光机确认踝关节复位满意、克氏针位于理想的位置后，即可旋入螺钉进行固定踝关节，可以依靠软件辅助直接进行克氏针钻入位置和钻入角度的确定，极大地减少了手术过程对术者经验的依赖，并极大减少了手术时间。

Description

一种个体化踝关节融合术导板及其制作方法
技术领域
本发明属于医疗器械领域，涉及一种个体化踝关节融合术导板及其制作方法。
背景技术
因关节退变或者创伤等原因导致踝关节大面积软骨缺损时，往往需要实施踝关节融合术才能彻底缓解踝关节的疼痛，提高患者生活质量。在实施踝关节融合术时，首先要清除踝关节的残留软骨，然后将踝关节复位到功能位，并使用钢板或者螺钉等器械对踝关节进行固定，保证其稳定性，使得踝关节间隙能够顺利长出骨痂，到达骨性愈合。空心螺钉固定是其中简单有效的固定方式，也是临床中使用最常见的方式。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光机透视确认踝关节复位满意，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。
因此，有必要设计一种可以根据患者的踝关节形状来制作的个体化踝关节融合术导板，以实现在手术过程中可以准确地进行克氏针的钻入。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种个体化踝关节融合术导板及其制作方法，利用患者术前检查的结果综合判断克氏针的最佳进针点和最佳进针方向，并通过辅助软件设计出与患者体表形态高度吻合的克氏针导板，从而保证克氏针的钻入位置及钻入方向。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种个体化踝关节融合术导板，包括相互独立的第一导板和第二导板，所述第一导板包括第一导板本体以及与第一导板本体固定连接的第一导板延伸部，所述第一导板本体用于贴合踝关节至小腿部一侧的皮肤骨骼形状，所述第一导板延伸部上设有用于引导克氏针钻入方向的第一导向孔，所述第一导向孔贯穿地设置在第一导板延伸部上；所述第二导板包括第二导板本体以及与第二导板本体固定连接的第二导板延伸部，所述第二导板本体用于贴合与第一导板相对的一侧的皮肤骨骼形状，所述第二导板延伸部上设有用于引导克氏针钻入方向的第二导向孔，所述第二导向孔贯穿地设置在第二导板延伸部上；所述第一导板与第二导板均通过提取患者的踝关节扫描结果，并根据三维软件重新建模，依据患者情况进行个体化设计并采用3D打印技术制作而成。
可选地，所述第一导板呈“L”形，其长边为第一导板本体，短边为第一导板延伸部；所述第二导板呈“卜”形，其长边为第二导板本体，短边为第二导板延伸部。
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，所述第一导板与第二导板均由耐受环氧乙烷灭菌处理的医用材料制成。
一种个体化踝关节融合术导板的制作方法，包括以下步骤：
S1扫描患者足部踝关节并采集踝关节扫描结果；
S2根据扫描结果反向推导第一导板以及第二导板的三维模型数据；
S3在三维软件中建立第一导板与第二导板的模型；
S4采用3D打印技术打印出根据患者具体踝关节形状而建模形成的第一导板和第二导板。
可选地，所述步骤S2中包括以下步骤：
S2.1将踝关节扫描结果导入第一软件，重建踝关节三维立体数据；
S2.2将三维立体数据导入第二软件，设计第一导板与第二导板的形状结构。
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S4中，使用聚乳酸高分子材料打印第一导板和第二导板。
可选地，还包括步骤S5，步骤S5为：将第一导板与第二导板密封包装，并采用环氧乙烷进行灭菌。
可选地，所述步骤S2中还包括步骤S2.3，步骤S2.3为：对第一导板及第二导板的形状结构进行人工微调。
本发明的有益效果在于：
1.避免完全依靠术者经验和患者体表解剖辅助定位的情况，该种传统的定位方式很容易出现定位不准确的问题，从而需要对患者的踝关节进行反复透视，而反复透视将导致术中辐射，延长手术时间，而使用本发明中的个体化踝关节融合术导板对术者的要求较低，无需有很长的临床经验即可实现手术操作。
2.使用本发明中的个体化踝关节融合术导板，第一导板及第二导板的导板形状结构数据对应于每一位患者的CT检查，因此第一导板和第二导板都是个体化的，提前预制的，在术中不必反复调整，节约手术时间，其使用方便，术中不影响透视；个体化踝关节融合导板参照患者体表形态而制备，材料为无毒性3D打印的医用材料，可以耐受环氧乙烷灭菌处理，以方便手术中使用。
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为踝关节需要进针部位的示意图
图2为使用本发明中涉及的第一导板与第二导板引导克氏针钻入踝关节的示意图；
图3为本实施例中第一导板与第二导板的形状示意图。
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3，附图中的元件标号分别表示：第一导板1、第二导板2、第一导板本体11、第一导板延伸部12、第二导板本体21、第二导板延伸部22。
本发明涉及一种个体化踝关节融合术导板，包括相互独立的第一导板1和第二导板2，所述第一导板1包括第一导板本体11以及与第一导板本体11固定连接的第一导板延伸部12，所述第一导板本体11用于贴合踝关节至小腿部一侧的皮肤骨骼形状，所述第一导板延伸部12上设有用于引导克氏针钻入方向的第一导向孔，所述第一导向孔贯穿地设置在第一导板延伸部12上；所述第二导板2包括第二导板本体21以及与第二导板本体21固定连接的第二导板延伸部22，所述第二导板本体21用于贴合与第一导板1相对的一侧的皮肤骨骼形状，所述第二导板延伸部22上设有用于引导克氏针钻入方向的第二导向孔，所述第二导向孔贯穿地设置在第二导板延伸部22上；所述第一导板1与第二导板2均通过提取患者的踝关节扫描结果，并根据三维软件重新建模，依据患者情况进行个体化设计并采用3D打印技术制作而成。
优选地，所述第一导板1呈“L”形，其长边为第一导板本体11，短边为第一导板延伸部12；所述第二导板2呈“卜”形，其长边为第二导板本体21，短边为第二导板延伸部22；所述扫描结果由三维CT薄层扫描得出或由X光照射得出；所述第一导板1与第二导板2均由耐受环氧乙烷灭菌处理的医用材料制成。
本发明还包括上述个体化踝关节融合术导板的制作方法，包括以下步骤：S1扫描患者足部踝关节并采集踝关节扫描结果；S2根据扫描结果反向推导第一导板1以及第二导板2的三维模型数据；S3在三维软件中建立第一导板1与第二导板2的模型；S4采用3D打印技术打印出根据患者具体踝关节形状而建模形成的第一导板1和第二导板2。
优选地，所述步骤S2中包括以下步骤：S2.1将踝关节扫描结果导入第一软件，重建踝关节三维立体数据；S2.2将三维立体数据导入第二软件，设计第一导板1与第二导板2的形状结构；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S4中，使用聚乳酸高分子材料打印第一导板1和第二导板2。
在本实施例中，上述步骤还包括步骤S5，步骤S5为：将第一导板1与第二导板2密封包装，并采用环氧乙烷进行灭菌；所述步骤S2中还包括步骤S2.3，步骤S2.3为：对第一导板1及第二导板2的形状结构进行人工微调。
具体的手术步骤如下，首先，常规对踝关节融合面进行处理，推荐关节镜微创手术，也可以切开手术处理；在关节面处理完毕后将第一导板1和第二导板2紧贴患者皮肤，在第一导板1的辅助下从胫骨后缘向前下方钻入2mm克氏针，在关节镜监视下，内踝穹窿区域看到克氏针尖刚进入踝关节内，然后在第二导板2辅助下，同样按照术前设计钻入2mm克氏针，使其刚好位于关节平面。
克氏针钻入完毕后拔出关节镜，将踝关节复位在功能位，即踝关节背伸90°、外翻5°，将第一导板1上的克氏针继续钻入3cm，第二导板2上的克氏针继续钻入2cm，使用C臂X机透视检查，确认踝关节复位满意，克氏针位置方向满意。然后经皮钻入2枚直径7.5mm的空心螺钉。在结束手术前，使用C臂X机确认螺钉长度合适，且未进入距下关节。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踝关节融合术导板及其制作方法，即利用患者足踝部的CT扫描或者体表扫描等方式获得表面形态，依据CT或者X片等术前检查，综合判断克氏针的最佳进针点，依靠辅助软件设计出与患者体表形态高度吻合的第一导板1和第二导板2。依靠体表解剖将第一导板1和第二导板2紧贴在患者体表相应部位，然后通过第一导向孔和第二导向孔，将克氏针钻入相应的位置，接着C臂X光机确认踝关节复位满意、克氏针位于理想的位置后，即可旋入螺钉进行固定踝关节。
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 (9)

1.一种个体化踝关节融合术导板，其特征在于：包括相互独立的第一导板和第二导板，所述第一导板包括第一导板本体以及与第一导板本体固定连接的第一导板延伸部，所述第一导板本体用于贴合踝关节至小腿部一侧的皮肤骨骼形状，所述第一导板延伸部上设有用于引导克氏针钻入方向的第一导向孔，所述第一导向孔贯穿地设置在第一导板延伸部上；所述第二导板包括第二导板本体以及与第二导板本体固定连接的第二导板延伸部，所述第二导板本体用于贴合与第一导板相对的一侧的皮肤骨骼形状，所述第二导板延伸部上设有用于引导克氏针钻入方向的第二导向孔，所述第二导向孔贯穿地设置在第二导板延伸部上；所述第一导板与第二导板均通过提取患者的踝关节扫描结果，并根据三维软件重新建模，依据患者情况进行个体化设计并采用3D打印技术制作而成；所述第一导板呈“L”形，其长边为第一导板本体，短边为第一导板延伸部；所述第二导板呈“卜”形，其长边为第二导板本体，短边为第二导板延伸部。
2.如权利要求1中所述的个体化踝关节融合术导板，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。
3.如权利要求1中所述的个体化踝关节融合术导板，其特征在于：所述第一导板与第二导板均由耐受环氧乙烷灭菌处理的医用材料制成。
4.一种如权利要求1～3任一项中所述的个体化踝关节融合术导板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1扫描患者足部踝关节并采集踝关节扫描结果；
S2根据扫描结果反向推导第一导板以及第二导板的三维模型数据；
S3在三维软件中建立第一导板与第二导板的模型；
S4采用3D打印技术打印出根据患者具体踝关节形状而建模形成的第一导板和第二导板。
5.如权利要求4中所述的个体化踝关节融合术导板的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中包括以下步骤：
S2.1将踝关节扫描结果导入第一软件，重建踝关节三维立体数据；
S2.2将三维立体数据导入第二软件，设计第一导板与第二导板的形状结构。
6.如权利要求5中所述的个体化踝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。
7.如权利要求4中所述的个体化踝关节融合术导板的制造方法，其特征在于，在步骤S4中，使用聚乳酸高分子材料打印第一导板和第二导板。
8.如权利要求4中所述的个体化踝关节融合术导板的制造方法，其特征在于，还包括步骤S5，步骤S5为：将第一导板与第二导板密封包装，并采用环氧乙烷进行灭菌。
9.如权利要求5中所述的个体化踝关节融合术导板的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括步骤S2.3，步骤S2.3为：对第一导板及第二导板的形状结构进行人工微调。
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