CN113317842A - 膝关节髌骨脱位截骨导航系统及其导航方法 - Google Patents

膝关节髌骨脱位截骨导航系统及其导航方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种膝关节髌骨脱位截骨导航系统及其导航方法，包括个性化定制的截骨导板，所述截骨导板包括固定部和导向部，所述固定部具有与胫骨外形相匹配的弧形贴合面，所导向部包括切入段、切骨段和切出段，所述切入段和切出段分别与切骨段呈夹角设置，使导向部的整体呈燕尾槽状截骨面。本发明通过个性化定制截骨导板，由于其固定面与实际人体骨完全吻合，其配合精度高，为截骨操作提供精准导向，提高了手术精度和效率，并降低手术难度，造福医师及广大患者。

Description

膝关节髌骨脱位截骨导航系统及其导航方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种膝关节髌骨脱位截骨导航系统及其导航方法。
背景技术
髌骨脱位是膝关节常见的一类疾病，绝大多数为膝关节发育异常导致(髌股关节发育不良)，髌骨反复脱位会严重影响患者的行动与生活，而且反复脱位会导致髌股关节软骨发生不可逆的损伤，进而引起髌股关节炎，故应该尽早治疗。目前对于发育异常导致的膝关节髌骨脱位，以手术治疗为主，疗效确切，其治疗手段包括髌腱胫骨止点移位、髌股内侧支持带重建等。
该手术中最重要的环节是髌腱胫骨止点的截骨移位，该环节需要使用电锯将髌腱胫骨止点处的部分骨块截下，然后移位至合理的位置，再进行固定。
目前该手术截骨均为徒手操作，完全依赖于术者的手术技术，要求术者有丰富的经验，学习曲线长，容易出现截骨失误，如骨块大小不合适，截骨角度差等问题，从而导致手术并发症增加甚至早期失败，且其准确性及重复性难以保障。手工截骨需要术中反复检查确认，既延长了手术时间，又增加创伤，手术感染风险也会增加。
因此，有必要探索一种可解决上述问题的方案，从而使该手术简单易行，兼具准确性及可重复性，从而降低手术难度，缩短手术时间，最终提高手术疗效。
发明内容
本发明提出了一种膝关节髌骨脱位截骨导航系统及其导航方法，为截骨提供精准、高效的导向，以解决现有技术采取徒手操作存在的重复性难以保障、效率低、对术者要求高的问题。
为解决上述技术问题，本发明之一提供如下技术方案：
膝关节髌骨脱位截骨导航系统，包括个性化定制的截骨导板，所述截骨导板包括固定部和导向部，所述固定部具有与胫骨外形相匹配的弧形贴合面，所导向部包括切入段、切骨段和切出段，所述切入段和切出段分别与切骨段呈夹角设置，使导向部的整体呈燕尾槽状截骨面，
个性化定制过程包括：建立包括髌骨在内的膝关节数学模型，根据膝关节数学模型确定截骨坐标系和髌骨脱位程度，根据截骨坐标系和脱位程度确定截骨长度、深度和方位，进一步构建截骨导板模型，打印截骨导板。
进一步，所述固定部包括V形的髌骨近端固定段和直条状的髌骨远端固定段，使固定部的整体呈“Y形”。
进一步，所述切入段设置在胫骨结节处，所述切骨段设置在胫骨结节体部，所述切出段设置在胫骨结节尾部。
进一步，所述切入段与切骨段呈夹角135－155°设置。
进一步，所述切出段与切骨段的呈夹角145－165°设置。
进一步，所述固定部和导向部一体打印制成。
进一步，所述固定部上设置有多个固定孔。
为解决上述技术问题，本发明之二提供如下技术方案：
采用如上所述的膝关节髌骨脱位截骨导航系统进行导航的方法：用弧形贴合面与胫骨骨面贴合限位，用克氏针将截骨导板与胫骨固定，沿燕尾槽状截骨面截取胫骨。
本发明的有益效果在于：
本发明通过个性化定制截骨导板，由于其固定面与实际人体骨完全吻合，其配合精度高，为截骨操作提供精准导向，提高了手术精度和效率，并降低手术难度，造福医师及广大患者。
附图说明：
图1为本发明的第一方向示意图；
图2为本发明的第二方向示意图；
图3为本发明的第三方向示意图；
图4为膝关节数学模型的主视图；
图5为膝关节数学模型的侧视图；
图6为坐标系建立示意图；
图7为截骨面方向建立示意图；
图8为截骨面方向建立另一示意图；
图9为截骨导板平面建立示意图。
图中：1－截骨导板；2－固定部；3－导向部；4－切入段；5－切骨段；6－切出段；7－膝关节数学模型；8－髌骨；9－髌骨近端固定段；10－髌骨远端固定段。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
如图1－3所示，本发明提出一种膝关节髌骨脱位截骨导航系统，包括个性化定制的截骨导板1，截骨导板至少包括固定部2和导向部3，固定部具有与胫骨外形相匹配的弧形贴合面，通过该弧形贴合面，可以与人体骨相贴合，进而实现初始定位的作用，保证固定准确度，导向部包括切入段4、切骨段5和切出段6，切入段和切出段分别与切骨段呈夹角设置，使导向部的整体呈燕尾槽状截骨面，从而给定截骨路径。
截骨导板的个性化定制过程：
1、通过CT或核磁共振建立包括髌骨8在内的膝关节数学模型7，如图4、5所示，根据膝关节数学模型确定截骨坐标系：以胫骨髓腔中心为Z轴，胫骨顶部平台所在平面(以下简称胫骨顶部平台面)与Z轴相交点作为坐标原点，胫骨顶部平台面最宽区域设为X轴，胫骨顶部平台面内通过原点且与X轴垂直的线为Y轴，如图6所示。
2、确定髌骨脱位程度
设髌骨关节面长度为B，髌骨关节面下缘至胫骨平台轮廓前上角的距离为A，n＝A/B(即caton指数)，如图6所示，当n＝1.0为正常，n＞1.2为高位髌骨。
3、确定导板模型
根据n值确定截骨长度L和深度H，而方位通常设定为与X轴夹角20－35°，如图7、9所示，结合长度和深度值构建出截骨平面，再根据切入段与切骨段按夹角α设置切入平面，根据切出段与切骨段按夹角β设置切出平面，从而完成构成截骨导板平面，最后将截骨导板平面增厚，得到实体模型。
通过发明人实际验算和多次实验，α的值在135－155°内，β在145－165°内可以达到更佳的切割效果。
本实施例中，用内翻情形进行了说明，但不表示本发明仅限于内翻情形，还应包括外翻情形，此时的方位应如图8所示进行设置。
4、打印截骨导板，完成制作。
本实施例中，可在截骨导板上加工多个固定孔，通过固定孔穿过克氏针将导板与胫骨固定，使固定可靠，便于切割操作。
本实施例中，固定部包括V形的髌骨近端固定段9和直条状的髌骨远端固定段10，使固定部的整体呈“Y形”。整体呈“Y形”与人体膝关节更相似，且由于多个接触面，利于定位。
本实施例中，切入段设置在胫骨结节处，切骨段设置在胫骨结节体部，切出段设置在胫骨结节尾部。
使用时，先分开人体皮肤和肌肉组织，将骨面露出，截骨导板放置于预定区域，并无移位空间后，再用克氏针紧固，然后，根据燕尾槽状截骨面截取胫骨，即完成导航。
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，而不脱离本发明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 (8)

1.膝关节髌骨脱位截骨导航系统，其特征在于：包括个性化定制的截骨导板，所述截骨导板包括固定部和导向部，所述固定部具有与胫骨外形相匹配的弧形贴合面，所导向部包括切入段、切骨段和切出段，所述切入段和切出段分别与切骨段呈夹角设置，使导向部的整体呈燕尾槽状截骨面，
个性化定制过程包括：建立包括髌骨在内的膝关节数学模型，根据膝关节数学模型确定截骨坐标系和髌骨脱位程度，根据截骨坐标系和脱位程度确定截骨长度、深度和方位，进一步构建截骨导板模型，打印截骨导板。
2.根据权利要求1所述的膝关节髌骨脱位截骨导航系统，其特征在于：所述固定部包括V形的髌骨近端固定段和直条状的髌骨远端固定段，使固定部的整体呈“Y形”。
3.根据权利要求1所述的膝关节髌骨脱位截骨导航系统，其特征在于：所述切入段设置在胫骨结节处，所述切骨段设置在胫骨结节体部，所述切出段设置在胫骨结节尾部。
4.根据权利要求3所述的膝关节髌骨脱位截骨导航系统，其特征在于：所述切入段与切骨段呈夹角135－155°设置。
5.根据权利要求3所述的膝关节髌骨脱位截骨导航系统，其特征在于：所述切出段与切骨段的呈夹角145－165°设置。
6.根据权利要求1－5任一所述的膝关节髌骨脱位截骨导航系统，其特征在于：所述固定部和导向部一体打印制成。
7.根据权利要求1－5任一所述的膝关节髌骨脱位截骨导航系统，其特征在于：所述固定部上设置有多个固定孔。
8.采用如权利要求1－7任一所述的膝关节髌骨脱位截骨导航系统进行导航的方法，其特征在于：用弧形贴合面与胫骨骨面贴合限位，用克氏针将截骨导板与胫骨固定，沿燕尾槽状截骨面截取胫骨。
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