CN109771031B - 一种导航模板及其制备方法与制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导航模板及其制备方法与制备系统，所述制备方法，包括：根据肘关节的图像构建肘关节的三维模型；基于三维模型测量肘关节的结构参数；根据结构参数构建导航模板；根据结构参数确定导航模板上的导向通道的位置。上述技术方案的优势在于：医疗人员可以清晰观察到截骨面上骨头内部的情况，并据此来对截骨面进行调整，避免远近截骨面无法顺利对合。加之，采用定位针来形成下截骨面，所以医生可以及时根据骨头内部的情况对截骨面进行小范围修改，确保能针对实际情况进行截骨。

Description

一种导航模板及其制备方法与制备系统

技术领域

本发明涉及骨外科截骨器材设备领域，尤其涉及一种导航模板及其制备方法与制备系统。

背景技术

传统方法的截骨矫形手术多数是外科医生根据术前CT和平片进行经验性的矫形，但是不同患者的情况不同而且人体内的情况较为复杂，仅凭经验性处理也难免会出现问题，使得术后的截骨矫形都存在一定的偏差，现有医生通过3D打印技术，在术前将畸形骨头以及用于导向切割位置的导向模板打印出来，在模型上先行模拟手术，以提高手术的精准度。在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的导航模板都设有截骨限身槽 (即入刀槽，刀片通过截骨限身槽插入到导航模板中，进行截骨)，采用这种设计对患者进行截骨时，由于导航模板的阻挡，医疗人员无法仔细看清骨头内部的情况，同时由于限身槽的阻碍导致无法根据骨头内部的情况对截骨面进行一定的调整，医疗人员无法准确处理截骨面的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种导航模板及其制备方法与制备系统，通过上述导航模板可以方便医疗人员观察截骨的具体情况。

本技术方案内容具体如下：

第一方面，一种导航模板，包括本体与导向针，所述本体上设有一个凹面，所述本体上设有一个或一个以上的导向通道，所述导向通道与导向针相匹配，主体上还具有一个第一平面，所述第一平面与所述凹面为相邻面，所述导向针活动安装在导航模板上，所述导向通道为沿直线延伸。

在其中一种可能的实施例中，本体包括两个或两个以上的导向通道，所述导航模板包括两个或两个以上的与导向通道相匹配的导向针，并且所有的导向针与导向通道位于第二平面上；

优选地，所述导向针为克氏针；应理解除了克氏针外，其它针状物质也应纳入到本申请的保护范围内。

优选地，所述导向通道的数量为两个，所述导向针的数量为两个。

优选地，所述导向通道与所述第一平面的延伸面形成一夹角；更加优选地，所述导向通道与所述第一平面在凹面一侧的延伸面，形成一夹角；

更加优选地，所述夹角的角度为0-30°，更加优选地，所述夹角的角度为5-15°；最优为7°、8°、9°、10°、11°、12°。

优选地，所述第一平面为本体的上表面。

在其中一种可能的实施例中，所述导航模板的凹面与骨头形状相匹配。

第二方面，一种导航模板的制备方法，包括：

根据肘关节的图像构建肘关节的三维模型；

基于三维模型测量肘关节的结构参数；

根据结构参数构建导航模板；

根据结构参数确定导航模板上的导向通道的位置。

在其中一种可能的实施例中，所述导航模板包括本体，所述本体上设有用于给导向针插入的导向通道；所述本体上设有第一平面；

优选地，所述第一平面处于本体的边缘，更加优选地，所述第一平面为本体的上表面；

优选地，所述本体设有两个或两个以上的导向通道，所述导向通道位于第二平面上；

更加优选地，所述第二平面与第一平面不平行；

更加优选地，所述本体设有两个导向通道。

在其中一种可能的实施例中，在基于三维模型测量肘关节的结构参数时，测量肘关节的肘内翻畸形度数；在根据结构参数构建导航模板时，根据肘内翻畸形度数确定导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数。

在其中一种可能的实施例中，在根据结构参数构建导航模板时，通过结构参数确定导航模板的第一平面，再根据导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数确定导航模板的第二平面。

优选地，导航模板的第一平面与肱骨远端上方1.5～7.5cm的位置相匹配，优选为2.5～ 3.5cm的位置；

优选地，所述导航模板的第一平面与肱骨纵轴之间所呈角度为70-110°，更加优选地，所述导航模板的第一平面与肱骨纵轴相垂直。

在其中一种可能的实施例中，在根据结构参数构建导航模板时，采集健侧的肘关节的提携角度数，根据健侧的肘关节的提携角度数与肘关节的内翻畸形度数确定导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数，

优选地，导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数＝健侧的肘关节的提携角度数+肘关节的内翻畸形度数。

在其中一种可能的实施例中，在根据结构参数构建导航模板时，基于结构参数确定待处理空间，再根据待处理空间构建导航模板；

其中，待处理空间包括第三平面与第四平面，第三平面与第四平面不平行，待处理空间位于第三平面与第四平面之间；所述第一平面与第三平面相匹配，所述导向通道的位置与第四平面相匹配；应理解，所述待处理空间即为病灶区域，即需要被截骨的区域。所述结构参数优选为解剖结构参数，优选地所述解剖结构参数包括但不限于肘内翻畸形度数(所述肘内翻畸形度数为肱骨纵轴与尺骨纵轴两线的夹角的度数)、肘关节的三维结构参数，如肱骨宽度、长度、厚度、肱骨远端与近端的宽度、长度、厚度等三维参数。

优选地，所述第一平面的与第三平面位于同一平面；

优选地，所述导向通道的位置与第四平面位于同一平面。

在其中一种可能的实施例中，包括以下步骤，采集肘关节的医学图像，优选的，在采集肘关节进行扫描的图像时，采用CT进行扫描，优选的，采用连续螺旋CT断层扫描肘关节，优选地，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm，优选为0.705mm；在采集肘关节进行扫描的图像时，是采用CT进行扫描，优选的，采用连续螺旋CT断层扫描肘关节。

优选地，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm，优选为0.705mm。

优选地，在根据采集的图像构建肘关节的三维模型时，将扫描得到的图像导入到三维建模软件，构建肘关节的三维模型，优选地，将CT扫描得到的Dicom格式图像导入Mimics 14.1 软件中，重新构建肘关节的三维模型，并以stl格式保存。

优选地，根据三维模型测量肘关节的结构参数时，将三维模型导入到Imagewaresufacer10.0软件，测量肘关节的结构参数；优选的，所述肘关节的结构参数包括肘内翻参数。

第三方面，一种截骨导航模板的制备系统，包括：

结构参数测量模块，用于基于三维模型测量肘关节的结构参数；所述结构参数包括健侧肘关节的提携角度数与肘关节的内翻畸形度数；

导航模块构建模块，用于根据结构参数构建导航模板；

导向通道模拟模块，用于根据结构参数确定导航模板主体上导向通道的位置；

其中，导航模板包括主体与导向针，所述主体上设有一个第一平面，以及设有一个或一个以上的与导向针相匹配的导向通道，导向针活动安装在主体上；

所述导向通道与第一平面的夹角z＝x+y；

其中，x为健侧肘关节的提携角度数，y为肘关节的内翻畸形度数；

优选地，还包括模型构建模块，用于根据肘关节的医学图像构建肘关节的三维模型；

优选地，还包括处理空间构建模块，用于根据结构参数确定待处理空间；

优选地，还包括实体模板制备模块，用于根据肘关节的结构参数构建肘关节的实体模板；

优选地，还包括图像采集模块，用于采集肘关节的医学图像；优选地，在采集肘关节进行扫描的图像时，采用CT进行扫描，优选地，采用连续螺旋CT断层扫描肘关节，优选地，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm，优选为0.705mm。

与现有技术相比，上述技术方案的优势在于：

1.医疗人员可以清晰看到截骨面上骨头内部的情况，发现骨头内部的问题，根据骨头内部情况，对截骨面进行调整，避免远近截骨面无法顺利对合。

2.由于采用定位针来形成下截骨面，所以医生可以及时根据骨头内部的情况对截骨面进行小范围修改，确保能针对实际情况进行截骨。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为手术(或模拟手术)时的结构示意图。

图3为导航模板与肱骨(或肱骨模型)的结构示意图。

图4为导航模板与肱骨(或肱骨模型)结合时的结构示意图。

图中标识：1、导航模板；2、肱骨；3、定位针；4、第一截骨面；5、第二截骨面。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

实施例1

一种导航模板的制备方法，包括：

步骤S1、根据肘关节的图像构建肘关节的三维模型；

步骤S2、基于三维模型测量肘关节的结构参数；

步骤S3、根据结构参数构建导航模板；

步骤S4、根据结构参数确定导航模板上的导向通道的位置。

在其中一种可能的实施例中，所述导航模板包括本体以及导向针，所述本体上设有与导向针匹配的导向通道；所述本体上设有第一平面；

优选地，所述第一平面处于本体的边缘，更加优选地，所述第一平面为本体的上表面；

优选地，所述本体设有两个或两个以上的导向通道，所有导向通道位于第二平面上；

更加优选地，所述第二平面与第一平面不平行；

更加优选地，所述本体设有两个导向通道。

在其中一种可能的实施例中，在基于三维模型测量肘关节的结构参数时，测量肘关节的肘内翻畸形度数；在根据结构参数构建导航模板时，根据肘内翻畸形度数确定导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数。

在其中一种可能的实施例中，在根据结构参数构建导航模板时，通过结构参数确定导航模板的第一平面，再根据导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数确定导航模板的第二平面。

优选地，导航模板的第一平面与肱骨远端上方1.5～7.5cm的位置相匹配，优选为2.5～ 3.5cm的位置；

优选地，所述导航模板主体的第一平面与肱骨纵轴之间所呈角度为70-110°，更加优选地，所述导航模板主体的第一平面与肱骨纵轴相垂直。

需要说明的是，当通过结构参数确定导航模板主体时，找到在肱骨远端上的2.5-3.5cm 处，优选为3cm处，且与肱骨纵轴平行的面即为导航模板主体的第一平面所在的平面，应理解所述第一平面的大小形状可以随意设定，只需要第一平面可以给医疗人员提供一个平台即可，医疗人员可以根据第一平面进行截骨。

在其中一种可能的实施例中，在根据结构参数构建导航模板主体时，采集健侧的肘关节的提携角度数，根据健侧的肘关节的提携角度数与肘关节的内翻畸形度数确定导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数，

优选地，导航模板主体的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数＝健侧的肘关节的提携角度数+肘关节的内翻畸形度数。

所述结构参数优选为解剖结构参数，优选地所述解剖结构参数包括但不限于肘内翻畸形度数(所述肘内翻畸形度数为肱骨纵轴与尺骨纵轴两线的夹角的度数)、肘关节的三维结构参数，如肱骨宽度、长度、厚度、肱骨远端与近端的宽度、长度、厚度等三维参数。

更准确地说，所述第一平面的与第三平面位于同一平面；

更准确地说，所述导向通道的位置与第四平面位于同一平面。应理解由于所有的导相通道都位于第二平面。所以第二平面与第四平面位于同一平面。

在其中一种可能的实施例中，包括以下步骤，采集肘关节的医学图像，优选的，在采集肘关节进行扫描的图像时，采用CT进行扫描，优选的，采用连续螺旋CT断层扫描肘关节，优选地，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm，优选为0.705mm；在采集肘关节进行扫描的图像时，是采用CT进行扫描，优选的，采用连续螺旋CT断层扫描肘关节。

优选地，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm，优选为0.705mm。

优选地，在根据采集的图像构建肘关节的三维模型时，将扫描得到的图像导入到三维建模软件，构建肘关节的三维模型，优选地，将CT扫描得到的Dicom格式图像导入Mimics 14.1 软件中，重新构建肘关节的三维模型，并以stl格式保存。

优选地，根据三维模型测量肘关节的结构参数时，将三维模型导入到Imagewaresufacer10.0软件，测量肘关节的结构参数；优选的，所述肘关节的结构参数包括肘内翻参数。

具体实施：术前摄双侧肘关节X线正、侧位片，测量健侧肘关节提携角度数。对患侧肘关节行连续螺旋CT断层扫描，扫描条件：扫描电压120KV,管电流150mA，图像平均像素值为0.55mm，扫描层厚0.705mm，矩阵512×512。将扫描Dicom格式图像导人Mimics 14.1 软件，构建的肘关节模型以.stl格式保存，导入Imageware sufacer 10.0软件，测量肘内翻的角度，在距肱骨远端(更准确地说在肱骨外髁)上方2.5～3.5cm处定义截骨面，根据健侧提携角度数设计截骨角度(内翻畸形度数+健侧提携角度数)，提取截骨范围表面形态解剖结构，导入Geomagic 8.0软件，建立肱骨截骨导航模板，将模板和肱骨实体模型进行术前模拟，检验两者之间的匹配性。采用肱骨实体模型或肱骨干前外侧切口(本实施例中的导航模板的内侧与肱骨或肱骨实体模型的外侧相匹配)，前、外、后三向骨膜下显露干骺端，保留内侧骨膜，将导航模板和定位肱骨远端骨待处理空间相吻合，然后用电钻通过导航模板的导向通道 (导航孔)垂直穿入2枚克氏针，沿模板上方用摆锯进行截骨，小心取出导航模板，用电锯在克氏针定位平面(即第二平面)进行截骨，取出楔形骨块后对合骨端，缓缓闭合截骨间隙，使远近截骨面对合，检查携带角满意后应用钢板螺钉固定。本方法制备得到的导航模板使用时先运用主体的第一平面(第一截骨面)对肱骨实体模型或肱骨进行切除，接着即可拆除主体，运用克氏针所在的第二平面对肱骨进行切除。而现有的导航模板直接采用导航模板的两个截骨刀口进行截骨，截骨时无法通过截开的位置细致观察骨头内部的情况，而采用上述方案时，医疗人员除了可以清楚直接看到刀口上骨头内部的情况外。还由于避免了截骨刀口的阻挡，医疗人员可以根据实际的情况进行对截骨面进行小范围的调整，解决骨头内部的问题，如矢状面畸形。

申请人为验证采用上述导航模板进行切割时得到的效果，采用上述导航模板进行了实际实验，总共6例，男4例，女2例，年龄5～11岁，平均年龄8.5岁。右侧3例，左侧3例。肘内翻角度19°～52°平均32°。肘关节功能：屈曲127°±10°，伸直10°±5°，1例存在外旋受限；无合并周围神经损伤及Volkmann挛缩症状。7例患者均有肱骨髁上受伤病史，原骨折治疗均在外院实施。受伤至手术时间为2～7年，平均4.5年。患儿骨折全部愈合，无一例出现骨不连或神经损伤。所有患儿获得12～30个月(平均21个月)随访，术前肘关节内翻角度32°±6°，术后肘关节外翻角度9°±2°，与术前相比，差异有统计学意义(P<0.05)， 1例术前伴有旋转受限患儿术后功能得到改善。

采用本实施例的方法制备得到导航模板，能提高手术精度，在手术中简化了手术步骤，缩短了手术时间，医疗人员无需依靠经验判断纠正角度，提高了精确度，降低了手术风险。同时降低了手术对医疗人员经验的需求门槛。而在截骨实施过程中，医疗人员在使用本实施例制备得到的导航模板时，可以清晰观察到截骨面上骨头内部的情况，发现骨头内部的问题，根据骨头内部情况，对截骨面进行调整，避免远近截骨面无法顺利对合。

应理解，本实施例的导航模板主体和导向针可以通过3D打印机或其它模具制备实体。

实施例2

如图1所示，一种导航模板的制备方法，包括：

步骤S0、采集畸形的肘关节的医学图像；应理解肘关节包括但不仅限于部分或全部的肱骨、桡骨、尺骨。

步骤S1、根据畸形的肘关节的图像构建畸形的肘关节的三维模型；

步骤S2、基于三维模型测量畸形的肘关节的结构参数；测量肘内翻的角度，根据健侧提携角度数设计截骨角度，更准确地说，所述截骨角度根据内翻畸形度数得到，优选为根据内翻畸形度数和健侧提携角度数确定截骨角度。

步骤S31、计算机根据解剖结构参数确定待处理空间；将距肱骨远端上方2.5cm处且与肱骨纵轴相垂直的平面定为第三平面，通过截骨角度确定待处理空间的第四平面，提取截骨范围表面形态解剖结构(即位于第三平面与第四平面之间的肱骨)得到待处理空间。应理解所述截骨角度未必根据健侧提携角度数进行测量，可以根据现有的大部分人的提携角度确定。

步骤S32、根据待处理空间构建导航模板；

步骤S4、根据待处理空间模拟出导航模板上的导向通道的位置。

其中，所述导航模板包括本体以及导向针，所述本体上设有与导向针匹配的导向通道；所述本体上设有第一平面；

优选地，所述第一平面处于本体的边缘，更加优选地，所述第一平面为本体的上表面；

优选地，所述本体设有两个或两个以上的导向通道，所有导向通道位于第二平面上；

更加优选地，所述第二平面与第一平面不平行；

更加优选地，所述本体设有两个导向通道。

如图2-4所示，在步骤S32时，通过使得所述导航模板的第一平面(上表面)与待处理空间的第三平面(上表面)相匹配，以及使得第二平面(下表面)与待处理空间的第四平面(下表面)相匹配。更准确地说，是使得所述导航模板本体的第一平面(上表面)与待处理空间的第三平面(上表面)位于同一平面，以及使得导航模板本体的第二平面(下表面)与待处理空间的第四平面位于同一平面，来构建出导航模板。

应理解所述导航模板与待处理空间相匹配，优选地，所述导航模板设有一个凹面，所述凹面与待处理空间相匹配。且所述凹面与第一平面相邻。更加优选地，如图2所示，当导航模板与待处理空间相结合时，所述凹面与第一平面的延伸面相交于待处理空间上，更准确地说，相交于待处理空间的边缘上。

应理解，所述待处理空间即为病灶区域，需要被截骨的区域。所述结构参数为解剖结构参数，优选地包括但不限于肘内翻畸形度数(所述肘内翻畸形度数为肱骨纵轴与尺骨纵轴两线的夹角的度数以及肘关节的三维结构参数(如肱骨宽度、长度、厚度、肱骨远端与近端的宽度、长度、厚度等三维参数)。更准确地说，患者取直立位，肘关节向前伸直，掌心向上时肱骨纵轴与尺骨纵轴的夹角的度数)以及肘关节的三维结构参数。

同样应理解，当进行手术时，所述导航模板主体的第一表面(上表面)即为第一截骨面，所有导向通道所在平面(第二平面)即为第二截骨面。手术刀将顺着导航模板的上表面或者导向通道进行截骨。

优选地，所述定位针为克氏针。应理解除了克氏针外，其它针状物质也应纳入到本申请的保护范围内。

优选地，所述待处理空间的第三平面与第一平面相匹配，所述待处理空间的第四平面与第二平面相匹配。即当我方将导航模板安装在人造肱骨模型或患者的畸形肱骨时，使得导航模板主体的第一平面与待处理空间的第三平面位于同一平面上，而所有定位针(导向通道) 所在的第二平面与待处理空间的第四平面位于同一平面上。

优选地，所述第一平面设置在肱骨远端或肱骨实体模型远端(外髁)上方1.5～7.5cm的位置，优选为2.5～3.5cm。由于肱骨远端外侧有肱骨外髁这个骨性解剖标志，在其上方 2.5-3.5cm的位置截骨比较安全，截骨面太近的话容易损伤桡神经，太远的话容易损伤肘关节关节面，另外选择这个位置作为截骨面还可以有利于截骨端的愈合。优选的，通过三维模型寻找肱骨外髁(外上髁)。

所述待处理空间的第三平面与肱骨纵轴之间所呈角度为70-110°，更加优选地，所述待处理空间的第三平面(上表面)与肱骨纵轴相垂直。

优选地，在根据解剖结构参数计算待处理空间时，采集健侧的肘关节的提携角度数，根据健侧的提携角度数与畸形的肘关节的内翻畸形度数计算待处理空间的第三表面与第四表面之间所呈的角度的度数，应理解除了对健侧肘关节进行CT扫描后再3D建模来采集提携角度数外，还可以通过X光等方式获取肘关节的结构图后在进行测量。

优选地，待处理空间的第三平面(上表面)与第四表面(下表面)之间所呈的角度的度数(即截骨角度数)＝健侧的肘关节的提携角度数+畸形的肘关节的内翻畸形度数。

优选地，还包括步骤S5，根据肘关节的结构参数设计畸形的肘关节的实体模板，优选的，将导航模板与实体模板进行术前模拟，检测两者的匹配度。术前模拟为在计算机上设计的导航模板和基于3D打印技术的实体模板进行比对，模拟和观察。

优选地，在采集畸形的肘关节进行扫描的图像时，是采用CT进行扫描，优选的，采用连续螺旋CT断层扫描畸形的肘关节。

优选地，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm，优选为0.705mm。

优选地，在根据采集的图像构建畸形的肘关节的三维模型时，将扫描得到的图像导入到三维建模软件，构建畸形的肘关节的三维模型，优选地，将CT扫描得到的Dicom格式图像导入Mimics 14.1软件中，重新构建畸形的肘关节的三维模型，并以stl格式保存。

优选地，根据三维模型测量畸形的肘关节的结构参数时，将三维模型导入到Imageware sufacer10.0软件，测量肘关节的结构参数；优选的，所述肘关节的结构参数包括肘内翻参数。

与实施例1最大的不同是，本实施例中步骤S3分为两个步骤，步骤S31：计算机根据解剖结构参数确定待处理空间以及步骤S32：根据待处理空间构建导航模板。

实施例3

一种导航模板的制备系统，包括：

结构参数测量模块，用于基于三维模型测量肘关节的结构参数；所述结构参数包括健侧肘关节的提携角度数与肘关节的内翻畸形度数；

导航模块构建模块，用于根据结构参数构建导航模板；

导向通道构建模块，用于根据结构参数确定导航模板上导向通道的位置；

其中，导航模板包括主体与导向针，所述主体上设有一个第一平面，以及设有一个或一个以上的与导向针相匹配的导向通道；

所述导向通道与第一平面的夹角z＝x+y；

其中，x为健侧肘关节的提携角度数，y为肘关节的内翻畸形度数；

优选地，还包括模型构建模块，用于根据肘关节的医学图像构建肘关节的三维模型；

优选地，还包括处理空间构建模块，用于根据结构参数确定待处理空间；

优选地，还包括实体模板制备模块，用于根据肘关节的结构参数构建肘关节的实体模板；

优选地，还包括图像采集模块，用于采集肘关节的医学图像；优选地，在采集肘关节进行扫描的图像时，采用CT进行扫描，优选地，采用连续螺旋CT断层扫描肘关节，优选地，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm，优选为0.705mm。

实施例4

第一方面，一种导航模板，如图2和图3所示，包括本体，所述本体上设有一个凹面，所述本体上设有一个或一个以上的导向通道，所述导航模板还包括匹配于导向通道的导向针，主体上还具有一个第一平面，所述第一平面与所述凹面为相邻面，所述导向针活动安装在导航模板上，所述导向通道为沿直线延伸。应理解所述导向通孔可以为盲孔或者通孔，优选为通孔。

在其中一种可能的实施例中，本体包括两个或两个以上的导向通道，所述导航模板包括两个或两个以上的与导向通道相匹配的导向针，并且所有的导向针与导向通道位于第二平面上；

优选地，所述导向针为克氏针；应理解除了克氏针外，其它针状物质也应纳入到本申请的保护范围内。

优选地，所述导向通道的数量为两个，所述导向针的数量为两个。

优选地，所述导向通道与所述第一平面的延伸面形成一夹角；更加优选地，所述导向通道与所述第一平面在凹面一侧的延伸面，形成一夹角；

更加优选地，所述夹角的角度为0-30°，更加优选地，所述夹角的角度为5-15°；最优为7°、8°、9°、10°、11°、12°。为了方便医疗人员制备导航模板，本方案列举出一些泛用性的夹角角度(即截骨的角度)，医疗人员可以直接按照上述角度进行制备即可，无需根据实际情况进行修正，亦可用于治疗肘关节畸形。

优选地，所述第一平面为本体的上表面。

在其中一种可能的实施例中，所述导航模板的凹面与骨头形状相匹配。优选地，导航模板的凹面与肱骨形状相匹配。

优选地，所述导航模板由高分子材料组成，优选为聚乳酸和/或光敏树脂材料。应理解导航模板的材料可以为其它仿生物质。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。

本申请的肱骨可以为实际上的肱骨、亦可以为三维模拟得到的肱骨模型，或者根据三维模型得到的肱骨模型制造的实体肱骨模型。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (42)

1.一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，包括：

根据肘关节的图像构建肘关节的三维模型；

基于三维模型测量肘关节的结构参数；

根据结构参数构建导航模板；

根据结构参数确定导航模板上的导向通道的位置，所述导航模板包括本体以及导向针，所述本体上设有第一平面，本体包括两个或两个以上的导向通道，所述导航模板包括两个或两个以上的与导向通道相匹配的导向针，并且所有的导向针与导向通道位于第二平面上，所述第二平面与第一平面不平行，导航模板的第一平面与肱骨远端上方1.5～7.5cm的位置相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述第一平面处于本体的边缘。

3.根据权利要求1所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述第一平面为本体的上表面。

4.根据权利要求1所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述本体设有两个导向通道。

5.根据权利要求1所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述导向针为直线结构。

6.根据权利要求1所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，在基于三维模型测量肘关节的结构参数时，测量肘关节的肘内翻畸形度数；在根据结构参数构建导航模板时，根据肘内翻畸形度数确定导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数。

7.根据权利要求6所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，在根据结构参数构建导航模板时，通过结构参数确定导航模板的第一平面，再根据导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数确定导航模板的第二平面。

8.根据权利要求7所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，导航模板的第一平面与肱骨远端上方2.5～3.5cm的位置相匹配。

9.根据权利要求7所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述导航模板的第一平面与肱骨纵轴之间所呈角度为70-110°。

10.根据权利要求7所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述导航模板的第一平面与肱骨纵轴相垂直。

11.根据权利要求6所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，在根据结构参数构建导航模板时，采集健侧的肘关节的提携角度数，根据健侧的肘关节的提携角度数与肘关节的内翻畸形度数确定导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数。

12.根据权利要求11所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，导航模板的第一平面与第二平面之间所呈的角度的度数＝健侧的肘关节的提携角度数+肘关节的内翻畸形度数。

13.根据权利要求1所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，在根据结构参数构建导航模板时，基于结构参数确定待处理空间，根据待处理空间构建导航模板；

其中，待处理空间包括第三平面与第四平面，第三平面与第四平面不平行，待处理空间位于第三平面与第四平面之间；所述第一平面与第三平面相匹配，所述导向通道的位置与第四平面相匹配。

14.根据权利要求13所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述第一平面与第三平面位于同一平面。

15.根据权利要求13所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述导向通道的位置与第四平面位于同一平面。

16.根据权利要求1所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，采集肘关节的医学图像。

17.根据权利要求16所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，在采集肘关节进行扫描的图像时，采用CT进行扫描。

18.根据权利要求17所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，采用连续螺旋CT断层扫描肘关节。

19.根据权利要求17所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm。

20.根据权利要求17所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，CT扫描的层厚为0.705mm。

21.根据权利要求16所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，在根据采集的图像构建肘关节的三维模型时，将扫描得到的图像导入到三维建模软件，构建肘关节的三维模型。

22.根据权利要求21所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，将CT扫描得到的Dicom格式图像导入Mimics 14.1软件中，重新构建肘关节的三维模型，并以stl格式保存。

23.根据权利要求22所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，根据三维模型测量肘关节的结构参数时，将三维模型导入到Imageware sufacer10.0软件，测量肘关节的结构参数。

24.根据权利要求1所述的一种截骨导航模板的制备方法，其特征在于，所述肘关节的结构参数包括肘内翻参数。

25.一种截骨导航模板的制备系统，其特征在于，包括：

结构参数测量模块，用于基于三维模型测量肘关节的结构参数；所述结构参数包括健侧肘关节的提携角度数与肘关节的内翻畸形度数；

导航模块构建模块，用于根据结构参数构建导航模板；

导向通道模拟模块，用于根据结构参数确定导航模板上导向通道的位置；

其中，导航模板包括主体，所述主体上设有一个第一平面，两个或两个以上的导向通道，以及两个或两个以上的与导向通道相匹配的导向针，并且所有的导向针与导向通道位于第二平面上；

所述导向通道与第一平面的夹角z＝x+y；

其中，x为健侧肘关节的提携角度数，y为肘关节的内翻畸形度数；

导航模板的第一平面与肱骨远端上方1.5～7.5cm的位置相匹配。

26.根据权利要求25所述的截骨导航模板的制备系统，其特征在于，还包括模型构建模块，用于根据肘关节的图像构建肘关节的三维模型。

27.根据权利要求25所述的截骨导航模板的制备系统，其特征在于，还包括处理空间构建模块，用于根据结构参数确定待处理空间。

28.根据权利要求25所述的截骨导航模板的制备系统，其特征在于，还包括实体模板制备模块，用于根据肘关节的结构参数构建肘关节的实体模板。

29.根据权利要求25所述的截骨导航模板的制备系统，其特征在于，还包括图像采集模块，用于采集肘关节的图像。

30.根据权利要求29所述的截骨导航模板的制备系统，其特征在于，在采集肘关节进行扫描的图像时，采用CT进行扫描。

31.根据权利要求30所述的截骨导航模板的制备系统，其特征在于，采用连续螺旋CT断层扫描肘关节。

32.根据权利要求30所述的截骨导航模板的制备系统，其特征在于，CT扫描的层厚为0.1-1.5mm。

33.根据权利要求30所述的截骨导航模板的制备系统，其特征在于，CT扫描的层厚为0.705mm。

34.一种截骨导航模板，其特征在于，包括本体与导向针，所述本体上设有一个凹面，所述本体上两个或两个以上的导向通道，所述导航模板包括两个或两个以上的与导向通道相匹配的导向针，并且所有的导向针与导向通道位于第二平面上，主体上还具有一个第一平面，所述第一平面与所述凹面为相邻面，所述导向针活动安装在导航模板上，所述导向通道为沿直线延伸，导航模板的第一平面与肱骨远端上方1.5～7.5cm的位置相匹配。

35.根据权利要求34所述的一种截骨导航模板，其特征在于，所述导向针为克氏针。

36.根据权利要求34所述的一种截骨导航模板，其特征在于，所述导向通道的数量为两个，所述导向针的数量为两个。

37.根据权利要求34所述的一种截骨导航模板，其特征在于，所述导向通道与所述第一平面的延伸面形成一夹角。

38.根据权利要求37所述的一种截骨导航模板，其特征在于，所述导向通道与所述第一平面在凹面一侧的延伸面，形成一夹角。

39.根据权利要求37所述的一种截骨导航模板，其特征在于，所述夹角的角度为0-30°。

40.根据权利要求39所述的一种截骨导航模板，其特征在于，所述夹角的角度为5-15°。

41.根据权利要求40所述的一种截骨导航模板，其特征在于，所述夹角的角度为7°、8°、9°、10°、11°、12°。

42.根据权利要求34所述的一种截骨导航模板，其特征在于，所述第一平面为本体的上表面。

Images