CN115153838A - 一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板及其配准方法 - Google Patents

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姜腾飞
张文斌
吴锦阳
马春跃
史俊
王旭东
沈国芳
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Abstract

本发明涉及一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板及其配准方法，包括鼻眶筛区域配准导板以及颧面部导板等若干个骨支撑式导板，所述的鼻眶筛区域配准导板上开设有截骨槽，上述导板的表面均分散布置有多个配准参考点。本发明用于术中实时导航快速配准，其原理为配准点的选择主要依托于手术区域的骨组织解剖结构的导板上散在的配准单元。本发明的导板为3D打印的个性化装置，基于颅颌面手术区域的特征性的骨解剖结构，加上散在于导板上的配准参考点，不仅配准时误差更小，而且配准所需时长更短。此配准导板需通过设置在导板上的螺孔用螺钉固定。

Description

一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板及其配准方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板及其配准方法。
背景技术
传统的颅颌面外科骨手术中，针对已经移动或需要调整的骨组织位置关系，如何通过手术达到精确复位或达到设计的骨位置关系仍旧是颅颌面外科医生面临的挑战。既往颅颌面医师往往只能通过间接方法或有创检测手段获得诊断信息，如观察CT断层图像、B超检查、术中CT等，然后再凭借医师的经验来实施手术，这种方式不易准确掌握手术对象某些关键生理点的空间坐标，手术部位的精确定位性差。
随着医疗技术的不断发展，外科手术越来越注重精细化和微创化以及效率化，手术导航系统应运而生。在手术导航过程中，需要进行导航配准以保证手术的精准性和安全性，但临床上现有配准手段(点配准和面配准)所需的配准时间较长，且配准精度不高，在颅颌面领域而言，配准区域往往选择口内种植钉及选取牙列上部分特征点做为配准点，但是对于面中上部分及侧颅区域的手术而言，由于配准点距离手术区域较远，即时反复配准，目标配准误差往往超过3mm，因此在实际应用中，很难满足需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板及其配准方法，能够从根本上解决颅颌面骨组织手术导航配准存在的“配准时长和精度平衡两难”，能够拓宽颅颌面导航手术的应用领域和应用场景。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板，其可应用于颅颌面手术区域，以鼻眶筛区域配准导板、颧面部导板等若干个骨支持式导板为主要举例，所述的鼻眶筛区域配准导板上开设有截骨槽，配准导板以手术区域特征性的骨组织结构表面为唯一就位，之后以钛钉固定，所述的鼻眶筛区域配准导板的表面以及骨支撑式导板的表面均分散布置有多个配准参考点。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的截骨槽的宽度为1.2mm。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的配准参考点为直径0.2mm的半球体。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的鼻眶筛区域配准导板的两侧以及颧面部导板等若干个骨支持式导板的两侧均开设有固定孔。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的固定孔的直径为2mm。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的导板依据患者颅颌面特异性的骨骼结构进行设计，准则是导板的就位唯一；例如鼻眶筛区域配准导板呈T字形，而颧部的则为不规则形状，均是根据独特的骨组织结构确定导板的大小和边缘。
一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板的配准方法，具体的操作步骤如下：
S1：通过颅颌面的CT扫描获取数据；
S2：将获取的数据导入计算机的设计软件中，生成颅颌面3D模型；
S3：在模型上根据手术区域的特征性解剖结构设计鼻眶筛区域配准导板以及颧面部导板等若干个骨支撑式导板；
S4：设计完成后，依托手术区域骨表面特征的鼻眶筛区域配准导板和骨支撑式导板，以STL格式输入到三维打印机，3D打印鼻眶筛区域配准导板和骨支撑式导板，树脂材料及金属材料均可；
S5：将设计的骨支持式导板、颌骨及手术方案所需的截骨线和分割信息等，存储于导航系统中；
S6：在导航手术中，暴露术区后，将打印的各个导板通过螺丝钉固定于特征性的解剖结构上，之后操作导航仪，根据导航系统内虚拟导板上的定位配准点与真实导板上的配准点进行匹配校准，从而完成配准。
有益效果：本发明涉及一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板及其配准方法，配准导板相对于颅颌面的位置高度唯一且位于其上的配准参考点的位置具有高度特异性，并且配准参考点基本可以达到区域内的完美空间分布，配准时位置准确，提高了配准精度；与此同时，配准时不需反复确认配准点，可以明显的缩短配准所需时间；同时，在手术时，可以在导板上设置关键的截骨槽，以标示截骨的位置，减少了手术难度。
附图说明
图1是本发明所述的鼻眶筛区域配准导板的安装示意图；
图2是本发明所述的骨支撑式导板的安装示意图。
图示：1、鼻眶筛区域配准导板，2、固定孔，3、配准参考点，4、截骨槽，5、骨支撑式导板。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板及其配准方法，如图1-2所示，包括鼻眶筛区域配准导板1以及若干个骨支撑式导板5，所述的鼻眶筛区域配准导板1上设置关键的截骨槽4，以标示截骨的位置，减少了手术难度；所述的截骨槽4的宽度为1.2mm，所述的鼻眶筛区域配准导板1呈T字形。
骨支撑式导板5是基于特征性的骨组织结构(局部特征性的起伏，弧度及凹陷等)，如基于冠状入路的鼻眶筛区域的特征性的眶上裂结构及鼻眶筛结构，如基于耳屏前入路的关节窝及关节结节的特征性的关节区域结构(而以上两个区域在过去基于牙列及口腔内部骨性结构作为主要配准基点的配准过程中，目标配准误差(TRE)可达3mm以上，且需避开重要骨表面的神经走行。
所述的鼻眶筛区域配准导板1的表面以及骨支撑式导板5的表面均分散布置有多个配准参考点3；配准参考点3应广泛分布于导板的中心及边缘区域，同时，尽量保证配准参考点3的不共面分布，以保证配准过程中的精确度；所述的配准参考点3为直径0.2mm的半球体。
所述的鼻眶筛区域配准导板1上以及骨支撑式导板5上均开设有固定孔2，固定孔2≥两个；以保证导板的精确贴合及固位，且固位孔2的位置尽量分布于导板的两侧；所述的固定孔2的直径为2mm。
鼻眶筛区域配准导板1相对于颅颌面的位置高度唯一且位于其上的配准参考点3的位置具有高度特异性，并且配准参考点3基本可以达到区域内的完美空间分布，配准时位置准确，提高了配准精度；与此同时，配准时不需反复确认配准点，可以明显的缩短配准所需时间。基于特征性的区域的导板上的配准参考点3的快速配准方法，是目前较为高效的一种配准方式，是对本研究团队既往配准合板的有效补充，能够从根本上解决导航手术的“配准时长和精度平衡”，从而拓宽了颅颌面导航手术的应用领域和应用场景。
一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板的配准方法，具体的操作步骤如下：
S1：通过颅颌面的CT扫描获取数据；
S2：将获取的数据导入计算机的设计软件中，生成颅颌面3D模型；
S3：在模型上根据手术区域的特征性解剖结构设计鼻眶筛区域配准导板1和骨支撑式导板5；
S4：设计完成后，依托手术区域骨表面特征的鼻眶筛区域配准导板1和骨支撑式导板5，以STL格式输入到三维打印机，3D打印鼻眶筛区域配准导板1和骨支撑式导板5；鼻眶筛区域配准导板1和骨支撑式导板5其厚度根据不同的打印材料不同，多聚树脂材料厚度常≥1mm，金属材料厚度多为0.5mm(金属导板更加稳定、更薄，精确度更高，但价格更贵)；
S5：设计的鼻眶筛区域配准导板1和骨支撑式导板5、颌骨的空间位置关系的三维结构关系，存储于导航系统中；
S6：在导航手术中，暴露术区后，将鼻眶筛区域配准导板1和骨支持式导板5固定于特征性的解剖结构上，根据导航系统内导板及颅颌面骨骼的空间位置关系进行配准。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上对本申请所提供的一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板及其配准方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板，其特征在于：包括鼻眶筛区域配准导板(1)以及若干个骨支撑式导板(5)，所述的鼻眶筛区域配准导板(1)上开设有截骨槽(4)，所述的鼻眶筛区域配准导板(1)的表面以及骨支撑式导板(5)的表面均分散布置有多个配准参考点(3)。
2.根据权利要求1所述的一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板，其特征在于：所述的截骨槽(4)的宽度为1.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板，其特征在于：所述的配准参考点(3)为直径0.2mm的半球体。
4.根据权利要求1所述的一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板，其特征在于：所述的鼻眶筛区域配准导板(1)的两侧以及骨支撑式导板(5)的两侧均开设有固定孔(2)。
5.根据权利要求4所述的一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板，其特征在于：所述的固定孔(2)的直径为2mm。
6.根据权利要求1所述的一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板，其特征在于：所述的鼻眶筛区域配准导板(1)呈T字形。
7.一种颅颌面骨组织手术导航快速配准导板的配准方法，具体的操作步骤如下：
S1：通过颅颌面的CT扫描获取数据；
S2：将获取的数据导入计算机的设计软件中，生成颅颌面3D模型；
S3：在模型上根据手术区域的特征性解剖结构设计鼻眶筛区域配准导板(1)和骨支撑式导板(5)；
S4：设计完成后，依托手术区域骨表面特征的鼻眶筛区域配准导板(1)和骨支撑式导板(5)以STL格式输入到三维打印机，3D打印鼻眶筛区域配准导板(1)和骨支撑式导板(5)；
S5：设计的鼻眶筛区域配准导板(1)和骨支撑式导板(5)、颌骨的空间位置关系的三维结构关系，存储于导航系统中；
S6：在导航手术中，暴露术区后，将鼻眶筛区域配准导板(1)和骨支持式导板(5)固定于特征性的解剖结构上，根据导航系统内导板及颅颌面骨骼的空间位置关系进行配准。
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