CN111529037A - 脊柱外科手术用导板构造及其制作方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种脊柱外科手术用导板，包括导板本体，导板本体包括与手术节段椎体后表面匹配的内侧面，导板本体上开设导孔，导向块外表面呈圆锥形，导板本体上对应导向块开设有钻孔，钻孔与导向块前端的外表面匹配，导向块嵌入到钻孔中。本发明还涉及导板的制作和使用方法。本发明用导板的内侧面与椎体后表面匹配，因椎体后表面形状不规则，当导板覆盖在适配区域时，导板内侧面与椎体后表面贴合适当施加压力就不易移动，最重要的是在置入导针前可以先取出导向块，将磨钻钻头在需要置入螺钉的位置首先进行定位打磨，去除表面皮质骨后再置入导向块，方便施术者沿着导板上的导孔置入导针，从而能够通过导板的辅助使整个手术更精准快速地完成。

Description

脊柱外科手术用导板构造及其制作方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种脊柱外科手术用导板构造及其制作方法。本发明还涉及上述一种脊柱外科手术用导板的制作方法。本发明还涉及上述脊柱外科手术用导板的使用方法。
背景技术
在脊柱手术中，后路椎弓根螺钉内固定术无疑是最基本的手术操作。但螺钉的准确置入始终是难点，它取决于解剖形态的变异，椎弓根的大小及方向。尤其对于颈椎、胸椎，更甚脊柱畸形的患者，其本身结构复杂，且存在个体性差异，导致其结构具有较大的变异性，不借助辅助导航工具的徒手置钉法有较高的风险。国外有文献报道，椎弓根徒手置钉的错误率为10%-40%，且容易导致严重的血管、神经损伤。
于是，一种基于病人个体化的3D打印快速成型模板技术被用来辅助椎弓根螺钉的置入。由于其价格更低且操作简单，该技术被改良后现已被推广到脊柱各个部位的椎弓根螺钉固定中。
快速成型导航模板技术最早由Radermacher等于1998年应用于腰椎椎弓根置钉研究。后该技术得到推广改良现已广泛应用于颈椎、胸椎、腰椎以及更加复杂的寰枢椎、脊柱侧凸等置钉研究。
在普通脊柱手术导板的使用过程中，对于骨密度高、椎体后部皮质骨较硬的患者或者部位，其导针较难突破对应椎体皮质骨，导针在未经处理的皮质骨表面容易打滑，导致定位不准，增大了导针置入的难度，甚至置入失败。并且现有导板的制作精度不够准确，不能保证导针置入的准确性，进而影响空心螺钉的置入。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种脊柱外科手术用导板，该导板的精度更加精准，能够更有效地辅助手术的进行，并且能够对入钉点进行定位打磨，方便导针的置入。本发明所要解决的技术问题还包括提供一种上述脊柱外科手术用导板的制作方法，该制作方法获得的导板具有更高的精度。本发明所要解决的技术问题还包括提供一种上述脊柱外科手术用导板的使用方法。
为此，本发明提供的脊柱外科手术用导板，包括导板本体，导板本体包括与手术节段椎体后表面匹配的内侧面，导板本体上正对需要置入导针的位置开设导孔，导孔上侧具有凸沿，所述导孔设置于导向块上，导向块外表面呈圆锥形，所述导板本体上对应所述导向块开设有钻孔，钻孔与所述导向块前端的外表面匹配，所述导向块嵌入到钻孔中。
进一步的，所述钻孔内侧壁上带有嵌槽，所述导向块外侧壁上带有嵌块，所述导向块嵌入钻孔后所述嵌块嵌入嵌槽。
进一步的，所述嵌槽和/或钻孔侧壁上设置有与导向块匹配的磁吸机构A，所述导向块前端侧壁和嵌块上带有与磁吸机构A匹配的磁吸机构B，所述导向块和嵌块分别插入钻孔和嵌槽后所述磁吸机构A与磁吸机构B吸合。
进一步的，所述导板本体包括下层板和上层板，所述内侧面处于下层板上，所述内侧面具有防滑层，所述上层板与所述下层板相互贴合并固定。
进一步的，防滑层为硅胶材料层，硅胶材料层上分布有交错分布的排液槽。
进一步的，所述导板本体采用透明材料制成。
进一步的，所述钻孔内侧面衬有金属垫层，所述钻孔的下端口截面呈圆形，所述钻孔上部截面呈椭圆形或方形或三角形或五角形或多边形，所述导向块侧壁上带有可与所述金属垫层实现磁吸的磁体。
本发明提供的一种上述脊柱外科手术用导板的制作方法，包括以下步骤：
A、对患者进行术前CT影像扫描，获取目标手术节段椎体的影像数据，并进行三维重建；
B、设定螺钉直径，根据各方向二维图像确定所述导板上的螺钉钉道数据；
C、依据步骤A、B中获取的数据设计脊柱外科手术用导板，并进行3D打印。
进一步的，上述方法具体包括以下步骤：
A、从PACS系统中获得患者CT影像数据，以*.Dcm格式保存,然后导入Mimics 软件,生成轴、冠、矢三个不同方向的视图；
在Mimics中运用Segment模块功能选取要进行手术的节段区域；
B、模拟椎弓根螺钉的置入，设定螺钉直径，根据各方向二维图像确定螺钉钉道；
将要进行手术的节段及模拟的钉道从Mimics输出，导入到Geomagic中，进行导板区域的选择，并进行区域加厚，制作出薄板模型；
将Geomagic中生成的薄板模型数据导出，并再导入回Mimics软件中，进行导板模型的制作，通过调整用于模拟钉道的圆柱体的长度及直径，以制定所需导板模型上导向通道的长度，内径及外径，并运用Mimics软件中Boolean功能进行各导板部件间的波尔运算，制作出需要的导板模型；
C、按导板模型数据3D打印成品。
本发明提供的一种上述脊柱外科手术用导板的使用方法，包括：A、将所述导板上的导向块拆下；B、将所述导板内侧面贴着椎体适配面，利用钻孔对椎体后表面入钉点的位置进行定位；C、再将所述导向块嵌入到钻孔，利用导向块上的导孔对导针进行精准导向，用于空心螺钉的置入。
本发明的技术效果：
1、本发明的导板的内侧面与脊柱椎板表面匹配，因脊椎骨骼表面形状不规则，当导板覆盖在适配区域时，导板内侧面与脊椎骨骼表面贴合适当施加压力就不易移动；
2、本发明中，在置入导针前可以先取出导向块，将磨钻钻头在需要打入螺钉的位置（即钻孔露出的位置）首先进行定位打磨，打磨后再置入导向块，方便施术者沿着导板上的导孔置入导针，由于钻孔前端的直径3MM左右，而导孔的直径1.8MM，将导孔设置于导向块则能够通过弥补此孔径差距，从而能够通过导板的辅助使整个手术更精准快速地完成。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的导板的立体结构示意图。
图2为图1的侧视结构示意图。
图3为图1中的导孔处的局部剖视示意图。
图4为图3的导孔处的分体结构示意图。
图5为图3中的导板配置嵌块和嵌槽后的局部分体结构剖视示意图。
图6为图5的导板的钻孔处的局部俯视示意图。
图7为本发明实施例2提供的导板的钻孔处的局部结构剖视示意图。
图8为图7的导板内侧面的硅胶材料层的局部结构平面示意图。
图9为本发明实施例3提供的导板的局部分体结构示意图。
图10为图9中的导板的钻孔处的局俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
参照图1-6所示，本发明实施例1提供的脊柱外科手术用导板，包括导板本体，导板本体包括与手术节段椎体后表面匹配的内侧面1，导板本体上正对需要置入导针的位置开设导孔2，导孔2上侧具有凸沿3，所述导孔2设置于导向块4上，导向块4外表面呈圆锥形，所述导板本体上对应所述导向块4开设有钻孔5，钻孔5与所述导向块4前端的外表面匹配，所述导向块4嵌入到钻孔5中。
参照图5-6所示，所述钻孔内侧壁上带有嵌槽6，所述导向块外侧壁上带有嵌块7，所述导向块4嵌入钻孔5后所述嵌块7嵌入嵌槽6。嵌块7与嵌槽6配合的构造有利于保持嵌块7的稳定设置。所述嵌槽6和/或钻孔5侧壁上设置有与导向块匹配的磁吸机构A8，所述导向块4前端侧壁和嵌块7上带有与磁吸机构A8匹配的磁吸机构B9，所述导向块4和嵌块7分别插入钻孔5和嵌槽6后所述磁吸机构A8与磁吸机构B9吸合。磁吸机构进一步提升导向块4与导板本体结合的牢固性和便利性。
为了边防观察手术状态，上述实施例1中，导板本体采用透明材料制成。
参照图1-6所示，本发明实施例1提供的上述脊柱外科手术用导板的制作方法，包括以下步骤：
A、对患者进行CT影像扫描，获取目标手术节段椎体的影像数据，并进行三维重建；
B、设定螺钉直径，根据各方向二维图像确定所述导板上的螺钉钉道数据；
C、依据步骤A、B中获取的数据设计脊柱外科手术用导板，并进行3D打印。
进一步的，具体包括以下步骤：
A、从PACS系统中获得颈椎CT影像数据（扫描层厚约1mm），以*.Dcm格式保存,然后导入Mimics 软件,生成轴、冠、矢三个不同方向的视图；
在Mimics中运用Segment模块功能选取要进行手术的节段区域；
B、模拟椎弓根螺钉的置入，设定螺钉直径，根据各方向二维图像确定螺钉钉道；
将要进行手术的节段及模拟的钉道从Mimics输出，导入到Geomagic中，进行导板区域的选择，并进行区域加厚，制作出薄板模型；
将Geomagic中生成的薄板模型数据导出，并再导入回Mimics软件中，进行导板模型的制作，通过调整钉道模拟圆柱体的长度及直径，以制定所需导板模型上导向通道的长度，内径及外径，并运用Mimics软件中Boolean功能进行各导板部件间的波尔运算，制作出需要的导板模型；
C、按导板模型数据3D打印成品。
上述导板制作方法能够结合需要施术的骨骼表面数据更加方便且精准地制作导板。
参照图1-6所示，本发明实施例1提供的脊柱外科手术用导板的使用方法，包括：A、将所述导板上的导向块4拆下；B、将所述导板内侧面贴着椎体适配面，利用钻孔5对椎体后表面入钉点的位置进行定位；C、再将所述导向块4嵌入到钻孔5，利用导向块4上的导孔2对导针进行精准导向，用于空心螺钉的置入。该导板使用方法能够精确有效地对手术椎体入钉点的皮质骨表面进行预先打磨。
参照图7所示，本发明实施例2与实施例1基本相同，其区别仅在于：所述导板本体包括下层板10和上层板11，所述内侧面处于下层板10上，所述内侧面具有防滑层，所述上层板与所述下层板相互贴合并固定，防滑层为硅胶材料层12，硅胶材料层12上分布有交错分布的排液槽13。本实施例中的硅胶材料层12能够提升导板与骨骼配合处的防滑性能，而排液槽13能够及时将骨骼表面残留的液体排走，避免其影响防滑性能。
参照图8-9所示，本发明实施例3与实施例1基本相同，其区别仅在于：所述钻孔内侧面衬有金属垫层14，所述钻孔的下端口截面呈圆形，所述钻孔上部截面呈椭圆形或方形或三角形或五角形或多边形，所述导向块侧壁上带有可与所述金属垫层实现磁吸的磁体15。金属垫层14能够避免钻头在钻孔处打磨皮质骨时直接碰撞塑料导板本体，从而避免产生塑料碎屑影响手术效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种脊柱外科手术用导板，包括导板本体，其特征是：导板本体包括与手术节段椎体后表面匹配的内侧面，导板本体上正对需要置入导针的位置开设导孔，导孔上侧具有凸沿，所述导孔设置于导向块上，导向块外表面呈圆锥形，所述导板本体上对应所述导向块开设有钻孔，钻孔与所述导向块前端的外表面匹配，所述导向块嵌入到钻孔中。
2.根据权利要求1所述的脊柱外科手术用导板，其特征是：所述钻孔内侧壁上带有嵌槽，所述导向块外侧壁上带有嵌块，所述导向块嵌入钻孔后所述嵌块嵌入嵌槽。
3.根据权利要求2所述的脊柱外科手术用导板，其特征是：所述嵌槽和/或钻孔侧壁上设置有与导向块匹配的磁吸机构A，所述导向块前端侧壁和嵌块上带有与磁吸机构A匹配的磁吸机构B，所述导向块和嵌块分别插入钻孔和嵌槽后所述磁吸机构A与磁吸机构B吸合。
4.根据权利要求2所述的脊柱外科手术用导板，其特征是：所述导板本体包括下层板和上层板，所述内侧面处于下层板上，所述内侧面具有防滑层，所述上层板与所述下层板相互贴合并固定。
5.根据权利要求4所述的脊柱外科手术用导板，其特征是：防滑层为硅胶材料层，硅胶材料层上分布有交错分布的排液槽。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的脊柱外科手术用导板，其特征是：所述导板本体采用透明材料制成。
7.根据权利要求1所述的脊柱外科手术用导板，其特征是：所述钻孔内侧面衬有金属垫层，所述钻孔的下端口截面呈圆形，所述钻孔上部截面呈椭圆形或方形或三角形或五角形或多边形，所述导向块侧壁上带有可与所述金属垫层实现磁吸的磁体。
8.一种上述脊柱外科手术用导板的制作方法，其特征是：包括以下步骤：
A、对患者进行术前CT影像扫描，获取目标手术节段椎体的影像数据，并进行三维重建；
B、设定螺钉直径，根据各方向二维图像确定所述导板上的螺钉钉道数据；
C、依据步骤A、B中获取的数据设计脊柱外科手术用导板，并进行3D打印。
9.根据权利要求8所述的脊柱外科手术用导板的制作方法，其特征是：具体包括以下步骤：
A、从PACS系统中获得患者CT影像数据，以*.Dcm格式保存,然后导入Mimics 软件,生成轴、冠、矢三个不同方向的视图；
在Mimics中运用Segment模块功能选取要进行手术的节段区域；
B、模拟椎弓根螺钉的置入，设定螺钉直径，根据各方向二维图像确定螺钉钉道；
将要进行手术的节段及模拟的钉道从Mimics输出，导入到Geomagic中，进行导板区域的选择，并进行区域加厚，制作出薄板模型；
将Geomagic中生成的薄板模型数据导出，并再导入回Mimics软件中，进行导板模型的制作，通过调整用于模拟钉道的圆柱体的长度及直径，以制定所需导板模型上导向通道的长度，内径及外径，并运用Mimics软件中Boolean功能进行各导板部件间的波尔运算，制作出需要的导板模型；
C、按导板模型数据3D打印成品。
10.一种权利要求1所述脊柱外科手术用导板的使用方法，其特征是：包括：A、将所述导板上的导向块拆下；B、将所述导板内侧面贴着椎体适配面，利用钻孔对椎体后表面入钉点的位置进行定位；C、再将所述导向块嵌入到钻孔，利用导向块上的导孔对导针进行精准导向，用于空心螺钉的置入。
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