CN114617608A - 一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3d打印方法 - Google Patents

一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3d打印方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，涉及医疗辅助器械技术领域，包括以下步骤：S1：CT扫描获取连续断层数据，进行三维重建，测量胫骨髓腔直径；S2：重建器械整体结构，设计搬运导航模块，使其为长方体，并中设置两根骨圆针导向柱；S3：将骨搬运导航模块居中一分为二，设计矩形阵列排孔；S4：设置基准面，以基准面获取胫骨平台关节面轮廓的二维投影，设计连续导向槽。本发明通过对拟截断骨块的准确测量，手术中可以进行定高，使得可以进行准确截骨，精确规划拟截骨区域从而实现在避免损伤周围组织，可以进行连续截骨，截骨效率高，可以匹配不同器械以及不同的截骨技术，最大程度上保护皮肤，减小创面。

Description

一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法
技术领域
本发明涉及医疗辅助器械技术领域，
尤其是，本发明涉及一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法。
背景技术
胫骨横向骨搬移技术是基于Ilizarov张应力法则衍生出来用于治疗因糖尿病、动脉硬化闭塞症等导致的肢体缺血性疾病的技术。缓慢持续的牵伸会使细胞的增殖和生物合成功能受到激发，组织新陈代谢变得活跃，该技术通过给骨骼施加合适的牵伸应力，能够调动组织自然修复潜能，使骨骼及其附着的肌肉、筋膜、血管、神经同步生长，从而实现受损组织微循环的自然重建。
在胫骨上段横向骨搬移术中，需要在患者的胫骨上段内侧截断一个方形骨块并安装搬移装置。截骨要求只完整截断单层皮质骨，避免把骨块打劈，能够让搬移装置持续牵引骨块离开髓腔并准确回植骨块，且需要尽可能保护软组织，并避免其他截骨并发症。因此对于截骨作为该手术的核心环节，技术要求很高。但目前在进行这一手术时，往往依靠医生的经验操作，无法实现高效和精准截骨并满足上述要求，所以对于这一手术设置辅助的截骨导板十分重要，例如中国专利发明专利CN110720965A公开了一种用于治疗糖尿病足的胫骨横向骨搬移截骨器，包括第一板体、第二板体、连接杆、切割钻头及固定针头；所述第一板体及所述第二板体分别均设有两个，所述第一板体设有接插件，所述第二板体设有接插口，以使两所述第一板体与两所述第二板体构成矩形；所述第一板体及所述第二板体设有截骨孔，所述钻头通过所述截骨孔钻入患者的糖尿病足胫骨；所述第一板体包括两个子板体，两所述子板体之间的夹角能够通过角度调节机构进行调节；连接杆两端分别与两第一板体，并设有贯穿的固定孔，以使固定针头通过所述固定孔钻入患者的糖尿病足胫骨。上述发明能够便于医生对糖尿病足胫骨进行切割，而且能够减少患者受到的伤害。
但是上述装置依然存在以下缺点：缺乏对拟截断骨块的准确测量，没有规划拟截骨区域从而实现在避免损伤周围鹅足等重要软组织的前提下，实现骨块大小在过大导致胫骨嵴损伤和过小导致骨块截骨和安装搬移装置过程中劈裂的平衡，截骨效率低，不能满足连续截骨，也不能满足在截骨前给安装搬移装置充分预留时间，依然存在给患者带来伤害的可能。
因此为了解决上述问题，设计一种合理的用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法对我们来说是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过对拟截断骨块的准确测量，手术中可以通过连续导向槽进行定高，使得准确定位下可以进行准确截骨，精确规划拟截骨区域从而实现在避免损伤周围鹅足等重要软组织，可以进行连续截骨，截骨效率高，可以匹配不同器械以及不同的截骨技术，最大程度上保护皮肤，减小创面的用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：
一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，包括以下步骤：
S1：对患者下肢进行螺旋CT薄层扫描，获取连续断层DICOM数据，进行骨组织与软组织三维重建，将重建的骨组织模型半透明化，在冠状位测量胫骨髓腔直径；
S2：获取骨搬运手术器械各项尺寸参数并重建器械整体结构，同时设计标准化骨搬运导航模块，使得骨搬运导航模块的主体结构为长方体，居中设置两根用于配合牵引骨段的骨圆针导向柱；
S3：将骨搬运导航模块居中一分为二，设计矩形阵列排孔，使得矩形的宽度等于胫骨髓腔直径，矩形长边上的排孔中心距等于最小骨搬运截骨长度，矩形短边上的排孔中心距为克氏针最小引导长度；
S4：以骨圆针导向柱中轴线的垂直方向设置基准面，以此基准面获取胫骨平台关节面轮廓的二维投影，并以投影所得轮廓线设计连续导向槽。
作为本发明的优选，执行步骤S1时，患者下肢包括患侧下肢和健侧下肢。
作为本发明的优选，执行步骤S1时，将连续断层DICOM数据导入到Mimics Medical软件中进行骨组织与软组织三维重建。
作为本发明的优选，执行步骤S2时，两根骨圆针导向柱的中心距根据搬运器械夹具中心距设置。
作为本发明的优选，执行步骤S1时，在测量胫骨髓腔直径的同时，测量胫骨皮质骨外径以及胫骨内侧骨平面骨皮质至表皮垂直距离。
作为本发明的优选，执行步骤S2之后，在骨搬运导航模块两侧均设置延长定位导向孔，延长定位导向孔的长度不小于胫骨内侧骨平面骨皮质至表皮垂直距离，使得延长定位导向孔用于定位胫骨内外侧骨皮质骨面以将骨圆针导向柱准确引导并定位至胫骨解剖轴中心。
作为本发明的优选，执行步骤S2之后，设置的设置延长定位导向孔的中轴线垂直于骨圆针导向柱中轴线，且延长定位导向孔的孔径为1mm。
作为本发明的优选，执行步骤S3时，两根骨圆针导向柱的中轴线位于将骨搬运导航模块居中一分为二的分界面上。
作为本发明的优选，执行步骤S2时，阵列排孔的孔径不小于1.5mm；
执行步骤S4时，连续导向槽的宽度为1mm。
作为本发明的优选，执行步骤S4后，将用于设置连续导向槽的基准面板通过连接杆与骨搬运导航模块连接。
本发明一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法有益效果在于：通过对拟截断骨块的准确测量，手术中可以通过连续导向槽进行定高，使得准确定位下可以进行准确截骨，精确规划拟截骨区域从而实现在避免损伤周围鹅足等重要软组织，可以进行连续截骨，截骨效率高，可以匹配不同器械以及不同的截骨技术，最大程度上保护皮肤，减小创面。
附图说明
图1为本发明一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法的流程示意图；
图2为本发明一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法中截骨导板成品示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和步骤的相对布置和步骤不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中的流程并不仅仅是单独进行，而是多个步骤相互交叉进行。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法应当被视为授权说明书的一部分。
实施例：如图1、2所示，一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，包括以下步骤：
S1：对患者下肢进行螺旋CT薄层扫描，获取连续断层DICOM数据，进行骨组织与软组织三维重建，将重建的骨组织模型半透明化，在冠状位测量胫骨髓腔直径；
S2：获取骨搬运手术器械各项尺寸参数并重建器械整体结构，同时设计标准化骨搬运导航模块，使得骨搬运导航模块的主体结构为长方体，居中设置两根用于配合牵引骨段的骨圆针导向柱；
S3：将骨搬运导航模块居中一分为二，设计矩形阵列排孔，使得矩形的宽度等于胫骨髓腔直径，矩形长边上的排孔中心距等于最小骨搬运截骨长度，矩形短边上的排孔中心距为克氏针最小引导长度；
S4：以骨圆针导向柱中轴线的垂直方向设置基准面，以此基准面获取胫骨平台关节面轮廓的二维投影，并以投影所得轮廓线设计连续导向槽。
执行步骤S1时，患者下肢包括患侧下肢和健侧下肢。
执行步骤S1时，将连续断层DICOM数据导入到Mimics Medical软件中进行骨组织与软组织三维重建。
执行步骤S2时，两根骨圆针导向柱的中心距根据搬运器械夹具中心距设置。
执行步骤S1时，在测量胫骨髓腔直径的同时，测量胫骨皮质骨外径以及胫骨内侧骨平面骨皮质至表皮垂直距离。
执行步骤S2之后，在骨搬运导航模块两侧均设置延长定位导向孔，延长定位导向孔的长度不小于胫骨侧骨平面骨皮质至表皮垂直距离，使得延长定位导向孔用于定位胫骨内外侧骨皮质骨面以将骨圆针导向柱准确引导并定位至胫骨解剖轴中心。
执行步骤S2之后，设置的设置延长定位导向孔的中轴线垂直于骨圆针导向柱中轴线，且延长定位导向孔的孔径为1mm。
执行步骤S3时，两根骨圆针导向柱的中轴线位于将骨搬运导航模块居中一分为二的分界面上。
执行步骤S2时，阵列排孔的孔径不小于1.5mm；
执行步骤S4时，连续导向槽的宽度为1mm。
执行步骤S4后，将用于设置连续导向槽的基准面板通过连接杆与骨搬运导航模块连接。
本发明一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法通过对拟截断骨块的准确测量，手术中可以通过连续导向槽进行定高，使得准确定位下可以进行准确截骨，精确规划拟截骨区域从而实现在避免损伤周围鹅足等重要软组织，可以进行连续截骨，截骨效率高，可以匹配不同器械以及不同的截骨技术，最大程度上保护皮肤，减小创面。
实施例二，仍如图1、2所示，仅为本发明的其中一个实施例，在实施例一的基础上，本发明一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法中，3D打印支撑的截骨导板在手术时的使用方式如下（骨搬运导航模块简称导板）：
1、组装导板前测试导板；2、先将1mm克氏针沿连续导向槽紧贴膝关节内侧间隙插入，对导板进行定高，再将个体化横向骨搬移导板附于患侧或健侧胫骨皮肤上，使导板贴合骨性标志及小腿皮肤；3、在导板两侧的延长定位导向孔分别置入两根1.0mm克氏针，从骨与软组织间隙，紧贴骨面插入克氏针，固定导板与胫骨内侧面的相对位置；4、利用导板可拆解便于做皮肤切口的优势，将导板沿拆卸组装配件打开，然后沿导板中轴线在胫骨内侧面上做一纵行切口，分离皮下组织至骨膜，切开骨膜向两侧掀开，将导板放入切口中，切口需满足长宽比1以内；或者沿导板中心距排孔下方皮肤依次切八个切口，进行微创截骨手术；5、通过骨圆针导向柱置入两根5.0mm骨圆针；6、利用1.5mm克氏针沿中心距排孔依次钻取排孔；7、然后利用薄刃骨刀截取骨块，使截取骨块处于完全游离状态，截骨过程中注意保护骨膜，避免损伤周围重要神经血管；8、安装胫骨骨搬移架，全层缝合。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对患者下肢进行螺旋CT薄层扫描，获取连续断层DICOM数据，进行骨组织与软组织三维重建，将重建的骨组织模型半透明化，在冠状位测量胫骨髓腔直径；
S2：获取骨搬运手术器械各项尺寸参数并重建器械整体结构，同时设计标准化骨搬运导航模块，使得骨搬运导航模块的主体结构为长方体，居中设置两根用于配合牵引骨段的骨圆针导向柱；
S3：将骨搬运导航模块居中一分为二，设计矩形阵列排孔，使得矩形的宽度等于胫骨髓腔直径，矩形长边上的排孔中心距等于最小骨搬运截骨长度，矩形短边上的排孔中心距为克氏针最小引导长度；
S4：以骨圆针导向柱中轴线的垂直方向设置基准面，以此基准面获取胫骨平台关节面轮廓的二维投影，并以投影所得轮廓线设计连续导向槽。
2.根据权利要求1所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S1时，患者下肢包括患侧下肢和健侧下肢。
3.根据权利要求1所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S1时，将连续断层DICOM数据导入到Mimics Medical软件中进行骨组织与软组织三维重建。
4.根据权利要求1所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S2时，两根骨圆针导向柱的中心距根据搬运器械夹具中心距设置。
5.根据权利要求1所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S1时，在测量胫骨髓腔直径的同时，测量胫骨皮质骨外径以及胫骨内侧骨平面骨皮质至表皮垂直距离。
6.根据权利要求5所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S2之后，在骨搬运导航模块两侧均设置延长定位导向孔，延长定位导向孔的长度不小于胫骨内侧骨平面骨皮质至表皮垂直距离，使得延长定位导向孔用于定位胫骨内外侧骨皮质骨面以将骨圆针导向柱准确引导并定位至胫骨解剖轴中心。
7.根据权利要求6所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S2之后，设置的设置延长定位导向孔的中轴线垂直于骨圆针导向柱中轴线，且延长定位导向孔的孔径为1mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S3时，两根骨圆针导向柱的中轴线位于将骨搬运导航模块居中一分为二的分界面上。
9.根据权利要求1所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S2时，排孔的孔径不小于1.5mm；
执行步骤S4时，连续导向槽的宽度为1mm。
10.根据权利要求1所述的一种用于胫骨横向骨搬移手术的截骨导板的3D打印方法，其特征在于：
执行步骤S4后，将用于设置连续导向槽的基准面板通过连接杆与骨搬运导航模块连接。
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