CN108652731A - 一种脊柱置钉导板及制作方法 - Google Patents

一种脊柱置钉导板及制作方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种脊柱置钉导板及制作方法。脊柱置钉导板包括贴合板和置钉套筒，贴合板包括贴合卡位部和导向部。贴合卡位部与患者脊柱置钉区域的脊椎外表面贴合卡位；导向部为设置在贴合板左右两侧的柱状导向孔，确定螺钉置入患者脊椎的置钉通道的位置和角度。置钉套筒分别与贴合板两侧的导向孔固定连接，轴向与导向孔轴向一致，置钉套筒底端置入导向孔内部，顶端高出导向孔一定高度。在置钉手术中，使用开路锥沿置钉套筒轴向钻入患者脊椎内部，建立置钉通道，将螺钉沿该置钉通道置入患者脊椎，即可完成置钉手术。使用脊柱置钉导板置钉位置精准、安全，可有效降低手术风险，缩短手术时间，该导板便于推广应用，具有显著的应用价值。

Description

一种脊柱置钉导板及制作方法
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种脊柱置钉导板及制作方法。
背景技术：
脊柱椎管容纳的是脊髓，柱横突孔和椎间孔内穿行着重要的神经和血管。在脊柱外科手术中，由于暴露原因，医生所见常常仅为一个平面，而非三维立体结构，可供辨认的解剖标识有限，使用开路锥建立置钉通道的过程中，必须做到精准。一旦开路锥钻入或者螺钉置入方向或深浅不当，将伤及血管和神经结构，造成悲剧性后果。
传统的脊柱外科手术中，通常采用手工置钉。医师通过观察CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)、MR(Magnetic Resonance，磁共振)、X线等影像资料，凭借临床经验，使用开路锥手工建立置钉通道并置钉；近年来发展出的计算机辅助导航系统，使得脊柱置钉的手术过程中，可使用立体空间定位技术动态实时定位手术器械与病人解剖结构的对应位置，医师通过高解析度的显示屏从各个方位观察螺钉的置入路径及深度，进行导航置钉。
手工置钉过于依赖医师临床经验和主观感觉，缺少客观指标的控制，手术风险较大；计算机辅助导航置钉操作十分复杂，术中实时导航系统装备价格昂贵，难以广泛推广使用。
在脊柱外科手术领域，提供一种定位精准、安全快捷、便于推广的用于辅助脊柱置钉的导板具有显著的应用价值。
发明内容
本发明提供一种定位精准、安全快捷、便于推广应用的脊柱置钉导板及其制造方法，以取代现有技术中凭借医师经验手工置钉以及计算机辅助导航置钉的脊柱置钉技术方案。
为实现以上目的，本发明提供一种脊柱置钉导板，包括贴合板和置钉套筒，贴合板包括贴合卡位部和导向部，贴合卡位部与患者脊柱置钉区域的脊椎外表面贴合卡位，导向部为设置在贴合板左右两侧的柱状导向孔，确定置钉通道的位置和角度，置钉套筒分别与贴合板两侧的导向孔固定连接，轴向与导向孔轴向一致，置钉套筒底端置入导向孔内部，顶端高出导向孔一定高度。开路锥沿置钉套筒钻入患者脊椎，建立置钉通道。
作为一种可选方案，置钉套筒的高度根据手术规划个性化设计，用于控制置钉通道的深度，包括：根据手术规划，置钉通道的深度为L1，开路锥沿置钉套筒顶端可钻入的最大深度为Lmax，个性化设计置钉套筒的高度，使置钉套筒顶端到导向部与患者脊椎接触位置的距离L2＝Lmax-L1。
作为一种可选方案，置钉套筒的孔径根据手术规划个性化设计，用于控制置钉通道的孔径，使置钉通道的孔径与需要置入患者脊椎的螺钉直径匹配。
作为一种可选方案，置钉套筒的成型材料为金属材质，包括不锈钢材质。
作为一种可选方案，贴合卡位表面的凹陷形态与患者脊柱置钉区域的脊椎外表面凸起形态个性化匹配。
作为一种可选方案，贴合板通过三维打印一体化成型。
作为一种可选方案，贴合板的外表面的一侧还带有定位标记。
本发明提供的一种脊柱置钉导板制作方法，包括以下步骤：
通过CT数据对患者手术区域及椎体进行三维重建，获得患者术区脊柱模型；
根据术区脊柱模型，设计与脊柱模型个性化匹配的的贴合板的贴合卡位部；
根据手术规划，确定置钉通道的位置和角度，设计贴合板的导向部；
将包含贴合卡位部以及导向部的贴合板通过三维打印技术一体化成型；
根据手术规划，确定置钉通道的深度以及孔径，设计并制作置钉套筒；
将置钉套筒安装固定至贴合板的导向部，获得完整脊柱置钉导板。
作为一种可选方案，置钉套筒的高度根据手术规划个性化设计，用于控制置钉通道的深度，包括：根据手术规划，置钉通道的深度为L1，开路锥沿置钉套筒顶端可钻入的最大深度为Lmax，个性化设计置钉套筒的高度，使置钉套筒顶端到导向部与患者脊椎接触位置的距离L2＝Lmax-L1。
作为一种可选方案，置钉套筒的孔径根据手术规划个性化设计，用于控制置钉通道的孔径，使置钉通道的孔径与需要置入患者脊椎的螺钉直径匹配。
作为一种可选方案，置钉套筒的成型材料为金属材质，包括不锈钢材质。
本发明的优点在于：通过CT数据对患者脊柱进行三维重建，个性化设计并制作置钉导板，建立置钉通道，辅助脊柱置钉手术，可显著提高脊柱置钉精度、安全快捷、便于推广应用，解决了现有技术中手工置钉过度依赖医师经验以及导航置钉过程复杂设备昂贵的弊端；根据手术规划设计，个性化设计置钉套筒的位置、角度、高度以及孔径，可以有效控制置钉通道的位置、角度、深度及孔径，从而帮助实现精准置钉，极大程度的降低置钉风险，加快螺钉置入速度，缩短手术时间；置钉套筒的成型材料为金属材质，包括不锈钢材质，杜绝了开路锥在钻入患者脊柱过程中产生的碎屑，此外，金属材质的刚度以及散热性能更佳，可避免开路锥钻入时摩擦产热引发置钉导板产生形变。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种脊柱置钉导板正面示意图；
图2为本发明实施例提供的一种脊柱置钉导板顶面示意图；
图3为本发明实施例提供的一种脊柱置钉导板应用示意图；
图4为本发明实施例提供的一种脊柱置钉导板制作方法示意图。
具体实施方式
下面参照附图并结合具体的实施例，对本发明作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，为本发明实施例提供的一种脊柱置钉导板，包括贴合板1和置钉套筒2，贴合板1包括贴合卡位部11和导向部12，贴合卡位部11与患者脊柱置钉区域的脊柱外表面贴合卡位；导向部12为设置在贴合板左右两侧的柱状导向孔，确定置钉通道的位置和角度，置钉套筒2分别与贴合板1两侧的导向孔固定连接，轴向与导向孔轴向一致，置钉套筒2底端置入导向孔内部，顶端高出导向孔一定高度。开路锥沿置钉套筒2钻入患者脊椎，建立置钉通道。
本发明实施例提供的一种脊柱置钉导板，贴合固定于患者属于脊椎表面，并通过导向孔结合置钉套筒标识开路锥钻入患者脊椎的位置和角度，建立置钉通道后，再将螺钉沿置钉通道置入患者脊椎，可显著提高脊柱置钉手术中螺钉置入的精度，置钉过程安全快捷，便于推广应用，有效解决了现有技术中手工置钉过度依赖医师经验，或者导航置钉过程复杂设备昂贵的弊端。
可选的，置钉套筒2的高度根据手术规划个性化设计，用于控制置钉通道的深度，包括：根据手术规划，置钉通道的深度为L1，开路锥沿置钉套筒2顶端可钻入的最大深度为Lmax，个性化设计置钉套筒2的高度，使置钉套筒2顶端到导向部12与患者脊椎接触位置的距离L2＝Lmax-L1。
根据手术规划，通过个性化设计置钉套筒2的高度，对置钉通道的深度进行控制，即对螺钉置入患者脊椎深度的控制，实现真正意义上的精确置钉。如图3所述为本发明实施例提供的一种脊柱置钉导板应用示意图，贴合卡位部11与患者脊柱置钉区域的脊椎外表面贴合卡位，左侧置钉套筒2L与右侧置钉套筒2R分别与贴合板1两侧的柱状导向孔固定连接，使用开路锥分别沿左侧置钉套筒2L与右侧置钉套筒2R的顶端钻入患者脊椎内部，建立置钉通道。在成人脊柱外科手术中，通常使用可钻入的最大深度Lmax＝60mm的开路锥建立置钉通道，即开路锥顶端至其60mm处具有限位装置，开路锥从置钉套筒顶端可置入的最大深度为60mm。根据置钉手术精确规划设计置钉通道深度，左侧置钉通道深度L1L＝24.84mm，即左侧螺钉需要置入患者脊柱的深度为24.84mm，右侧置钉通道深度L1R＝25.66mm，即右侧螺钉需要置入患者脊柱的深度为25.66mm，根据以上数据，分别对左侧置钉套筒2L与右侧置钉套筒2R的高度进行设计，左侧置钉套筒2L顶端到左侧导向部与患者脊椎接触位置的距离L2L＝(60-24.84)mm＝35.16mm，右侧置钉套筒2R顶端到右侧导向部与患者脊椎接触位置的距离L2R＝(60-25.66)mm＝34.34mm；通过上述手术规划，个性化设计置钉套筒的高度，可以有效的精确控制置钉通道的深度，从而控制螺钉置入患者脊柱的深度，极大程度的降低螺钉置入深度过大对患者造成的风险，同时，因为使用开路锥控深建立了精准的置钉通道，可加快螺钉置入速度，缩短置钉手术时间。
可选的，置钉套筒2的孔径根据手术规划个性化设计，用于控制置钉通道的孔径，使置钉通道的孔径与需要置入患者脊柱的螺钉直径匹配。
在脊柱外科手术中，由于患者年龄及个体的差异，需要置入患者脊椎的螺钉直径也存在一定的差异，通过使用本发明实施例提供的脊柱置钉导板，即可通过个性化设计置钉套筒的孔径，控制置钉通道的孔径，使置钉通道孔径与置入患者脊柱的螺钉直径匹配。此处需要注意的是，置钉通道孔径与置入患者脊柱的螺钉直径匹配并非指二者的直径相同，在实际应用过程中，通常是在所需置入患者脊柱的螺钉直径的基础上，增加一定的数值来确定置钉通道的大小，以保证螺钉在置入的过程中，达到螺钉仅在置钉通道中穿行而不触碰到患者脊柱内部的其他组织的良好效果。置钉通道孔径相对于螺钉直径所增加的值，则需要在具体的手术案例中进行设计把控。
可选的，置钉套筒的成型材料为金属材质，包括不锈钢材质。
通过采用金属材质制作置钉套筒，杜绝了置钉过程中因为开路锥的钻入所产生的碎屑，同时金属材质的刚度以及散热性能更佳，可避免开路锥钻入时摩擦产热引发脊柱置钉导板的变形。
可选的，贴合卡位部表面的凹陷形态与患者脊柱置钉区域的脊椎外表面凸起形态个性化匹配。
这种个性化的匹配设计是基于目前的计算机辅助技术得以实现的，通过表面起伏形态的个性化匹配，可以使整个脊柱置钉导板贴合卡位在患者脊椎上时不易滑动，保证了良好的导板贴合固位效果。
可选的，贴合板通过三维打印一体化成型。
通过前述可知，贴合板包括贴合卡位部和导向部，这两部分分别经过数字化设计后，通过三维打印一体化成型，保证了贴合板以及脊柱置钉导板的稳定性。
可选的，贴合板的外表面的一侧还带有定位标记。
如图2所示，在置钉导板1的贴合板11的外表面的一侧还带有定位标记13，该定位标记可以用于帮助执行手术的医生快速判断该置钉导板应该贴合于患者的那一节脊椎表面进行辅助置钉，尤其是在需要对患者脊柱进行多次置钉的手术中，通过在置钉导板的外表面增加相应的标记，避免置钉导板的混淆使用，同时，该标记一般可设置于置钉导板外表面的一侧，用于帮助医生快速判断该导板的左右方向，同样避免了使用置钉导板时的方向性混淆。
本发明提供的一种脊柱置钉导板制作方法，如图4所述，包括以下步骤：
步骤401，通过CT数据对患者手术区域及椎体进行三维重建，获得患者术区脊柱模型；
步骤402，根据术区脊柱模型，设计与脊柱模型个性化匹配的的贴合板的贴合卡位部；
步骤403，根据手术规划，确定置钉通道的位置和角度，设计贴合板的导向部；
步骤404，将包含贴合卡位部以及导向部的贴合板通过三维打印技术一体化成型；
步骤405，根据手术规划，确定置钉通道的深度以及孔径，设计并制作置钉套筒；
步骤406，将置钉套筒安装固定至贴合板的导向部，获得完整脊柱置钉导板。
此处应当说明的是，在实际的脊柱置钉导板制作过程中，可根据置钉导板不同部位的先后制作顺序对以上步骤进行顺序上的调整，例如，显然可以先制作置钉套筒后再进行贴合板的制作，而贴合板的制作过程中，贴合卡位部以及导向部的设计顺序也不影响本发明实施例所提供的实质技术方案。
可选的，置钉套筒的高度根据手术规划个性化设计，用于控制置钉通道的深度，包括：根据手术规划，置钉通道的深度为L1，开路锥沿置钉套筒顶端可钻入的最大深度为Lmax，个性化设计置钉套筒的高度，使置钉套筒顶端到导向部与患者脊椎接触位置的距离L2＝Lmax-L1。
可选的，置钉套筒的孔径根据手术规划个性化设计，用于控制置钉通道的孔径，使置钉通道的孔径与需要置入患者脊椎的螺钉直径匹配。
可选的，置钉套筒的成型材料为金属材质，包括不锈钢材质。
本发明实施例提供的上述技术方案及附图，用于对本发明的进一步说明而非限制，另外应当说明的是，本领域普通技术人员应当知晓，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种脊柱置钉导板，其特征在于，所述脊柱置钉导板包括贴合板和置钉套筒，所述贴合板包括贴合卡位部和导向部，所述贴合卡位部与患者脊柱置钉区域的脊椎外表面贴合卡位，所述导向部为设置在所述贴合板左右两侧的柱状导向孔，确定置钉通道的位置和角度，置钉套筒分别与所述贴合板两侧的所述导向孔固定连接，轴向与所述导向孔轴向一致，所述置钉套筒底端置入所述导向孔内部，顶端高出所述导向孔一定高度。开路锥沿所述置钉套筒钻入患者脊椎，建立所述置钉通道。
2.根据权利要求1所述的脊柱置钉导板，其特征在于，所述置钉套筒的高度根据手术规划个性化设计，用于控制所述置钉通道的深度，包括：根据手术规划，所述置钉通道的深度为L1，所述开路锥沿所述置钉套筒顶端可钻入的最大深度为Lmax，个性化设计所述置钉套筒的高度，使所述置钉套筒顶端到所述导向部与患者脊椎接触位置的距离L2＝Lmax-L1。
3.根据权利要求2所述的脊柱置钉导板，其特征在于，所述置钉套筒的孔径根据手术规划个性化设计，用于控制所述置钉通道的孔径，使所述置钉通道的孔径与需要置入患者脊椎的螺钉直径匹配。
4.根据权利要求1至3中任一所述的脊柱置钉导板，其特征在于，所述置钉套筒的成型材料为金属材质，包括不锈钢材质。
5.根据权利要求1至3中任一所述的脊柱置钉导板，其特征在于，所述贴合卡位表面的凹陷形态与患者脊柱置钉区域的脊椎外表面凸起形态个性化匹配。
6.根据权利要求1至3中任一所述的脊柱置钉导板，其特征在于，所述贴合板通过三维打印一体化成型。
7.根据权利要求1至3中任一所述的脊柱置钉导板，其特征在于，所述贴合板的外表面还带有定位标记。
8.一种脊柱置钉导板制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过CT数据对患者手术区域及椎体进行三维重建，获得患者术区脊柱模型；
根据所述术区脊柱模型，设计与所述脊柱模型个性化匹配的的贴合板的贴合卡位部；
根据手术规划，确定置钉通道的位置和角度，设计所述贴合板的导向部；
将包含所述贴合卡位部以及所述导向部的贴合板通过三维打印技术一体化成型；
根据手术规划，确定所述置钉通道的深度以及孔径，设计并制作置钉套筒；
将所述置钉套筒安装固定至所述贴合板的所述导向部，获得完整脊柱置钉导板。
9.根据权利要求8所述的脊柱置钉导板制作方法，其特征在于，所述置钉套筒的高度根据手术规划个性化设计，用于控制所述置钉通道的深度，包括：根据手术规划，所述置钉通道的深度为L1，开路锥沿所述置钉套筒顶端可钻入的最大深度为Lmax，个性化设计所述置钉套筒的高度，使所述置钉套筒顶端到所述导向部与患者脊椎接触位置的距离L2＝Lmax-L1。
10.根据权利要求8所述的脊柱置钉导板制作方法，其特征在于，所述置钉套筒的孔径根据手术规划个性化设计，用于控制所述置钉通道的孔径，使所述置钉通道的孔径与需要置入患者脊椎的螺钉直径匹配。
11.根据权利要求9或10所述的脊柱置钉导板制作方法，其特征在于，所述置钉套筒的成型材料为金属材质，包括不锈钢材质。
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