CN116172654B - 一种股骨截骨导板及其模型的构建方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种股骨截骨导板及其模型的构建方法与装置。股骨截骨导板包括截骨引导部，截骨引导部包括切割槽，截骨引导部上设有力线杆通道；力线杆通道的延伸方向与切割槽的延伸方向垂直；还包括髌面贴合部，髌面贴合部与截骨引导部连接；髌面贴合部上设有多个髌面固位件；还包括股骨远端关节第一贴合部和股骨远端关节第二贴合部；股骨远端关节第一贴合部上设有第一贴合部固定件；股骨远端关节第二贴合部上设有第二贴合部固定件；还包括第二连接组件；所述第一贴合部固定件、第二贴合部固定件分别通过第二连接组件与截骨引导部连接。通过术前设计，本申请可以通过截骨槽辅助医生进行第一刀的截骨。

Description

一种股骨截骨导板及其模型的构建方法与装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种股骨截骨导板及其模型的构建方法与装置。
背景技术
全膝关节置换作为一种严重的疾患手术方式，一般都是用来减轻疼痛以及改善关节稳定性的目的。尤其适用于老年性的膝关节骨性关节炎，长期的慢性疼痛以及关节活动受限；部分的老年人，包括中青年的患者，患有类风湿关节炎等导致关节畸形疼痛；或者曾经受过伤，例如膝关节骨折，关节面不平整，久而久之就会造成创伤性的严重关节炎表现，这些情况都是可以利用全膝关节置换手术来进行改善的。
在全膝关节置换手术中，医生需要对患者股骨远端进行截骨。在截骨操作中，医生往往在手术中利用股骨远端截骨模块进行调节截骨，截骨的精确度凭借医生的手术经验来决定，术后效果也凭医生的经验而异。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种股骨截骨导板，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种股骨截骨导板，包括截骨引导部，所述截骨引导部包括切割槽，所述截骨引导部上设有力线杆通道；所述力线杆通道的延伸方向与所述切割槽的延伸方向垂直；还包括髌面贴合部，所述髌面贴合部与所述截骨引导部连接；所述髌面贴合部上设有多个髌面固位件；还包括股骨远端关节第一贴合部和股骨远端关节第二贴合部；所述股骨远端关节第一贴合部上设有第一贴合部固定件；所述股骨远端关节第二贴合部上设有第二贴合部固定件；还包括第二连接组件，所述第一贴合部固定件、第二贴合部固定件分别通过第二连接组件与所述截骨引导部连接。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请第二方面提供一种股骨截骨导板模型的构建方法，包括：
S1提供股骨三维模型，确定股骨头中心、通髁线、股骨机械轴、股骨中远段解剖轴、髌面、股骨远端关节面和截骨平面，所述截骨平面在冠状面上的正投影与所述股骨机械轴垂直；
S2在截骨平面上确定引导部中心点，以引导部中心点分别向四周延伸形成第一引导面，以引导部中心点分别向四周形成第二引导面，所述第二引导面的长度大于第一引导面，所述第二引导面的宽度小于或等于第一引导面；以第一引导面为基准，垂直于第一引导面朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第一引导部，以第二引导面为基准，垂直于第二引导面朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第二引导部，延伸过程避让第一引导部。用第二引导部布尔减去第一引导部，获得截骨引导部；减去的第一引导部的部分形成切割槽；
S3在所述截骨引导部上构建垂直于所述截骨引导部的力线杆通道；冠状面上，所述力线杆通道与所述切割槽在冠状面上正投影的中垂线重合；
S4基于髌面朝向远离髌面的方向延伸形成髌面贴合部；
S5构建连接所述髌面贴合部与所述截骨引导部的第一连接组件；
S6基于所述髌面贴合部构建多个髌面固位件；
S7基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部和股骨远端关节第二贴合部；
S8在所述股骨远端关节第一贴合部构建第一贴合部固定件；在所述股骨远端关节第二贴合部上构建第二贴合部固定件；
S9构建用于将第一贴合部固定件、第二贴合部固定件分别与截骨引导部连接的第二连接组件。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请第三方面提供一种股骨截骨导板模型的构建装置，包括：
股骨三维模型获取单元，用于确定股骨头中心、通髁线、股骨机械轴、股骨中远段解剖轴、髌面、股骨远端关节面和截骨平面，所述截骨平面在冠状面上的正投影与所述股骨机械轴垂直；
截骨引导部构建单元，在截骨平面上确定引导部中心点，以引导部中心点分别向四周延伸形成第一引导面，以引导部中心点分别向四周形成第二引导面，所述第二引导面的长度大于第一引导面，所述第二引导面的宽度小于或等于第一引导面；以第一引导面为基准，垂直于第一引导面分别朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第一引导部，以第二引导面为基准，垂直于第二引导面分别朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第二引导部，延伸过程避让第一引导部。用第二引导部布尔减去第一引导部，获得截骨引导部；减去的第一引导部的部分形成切割槽；
力线杆通道构建单元，用于在所述截骨引导部上构建垂直于所述截骨引导部的力线杆通道；冠状面上，所述力线杆通道与所述切割槽在冠状面上正投影的中垂线重合；
髌面贴合部构建单元，基于髌面朝向远离髌面的方向延伸形成髌面贴合部；
第一连接组件构建单元，用于构建连接所述髌面贴合部与所述截骨引导部的第一连接组件。
髌面固位件构建单元，用于基于所述髌面贴合部构建多个髌面固位件；
股骨远端关节第一贴合部和第二贴合部构建单元，用于基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部和股骨远端关节第二贴合部；
第一贴合部固定件构建单元，用于在所述股骨远端关节第一贴合部构建第一贴合部固定件；
第二贴合部固定件构建单元，用于在所述股骨远端关节第二贴合部上构建第二贴合部固定件；
第二连接组件构建单元，用于构建用于将第一贴合部固定件、第二贴合部固定件分别与截骨引导部连接的第二连接组件。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请第四方面提供一种股骨截骨导板的制备方法，所述方法包括：根据本发明所述的股骨截骨导板模型的构建方法构建获得的股骨截骨导板模型，制备股骨截骨导板。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请第五方面提供一种股骨截骨导板，由本发明所述的股骨截骨导板模型的构建方法构建获得、或由本发明所述的股骨截骨导板的制备方法制备获得。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请第六方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本发明所述的股骨截骨导板模型的构建方法的步骤。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请第七方面提供一种设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行如本发明所述的股骨截骨导板模型的构建方法的步骤。
如上所述，本申请具有以下有益效果：
1)本申请可以通过术前规划好的截骨槽辅助医生进行第一刀的精准截骨；2)可以通过模拟除髓内杆(即股骨中远段解剖轴)，结合髓内杆和力线投影到后髁平面的夹角确定外翻角，从而避免患者进行开髓；3)可以根据第一贴合部固定件和第二贴合部固定件上的孔位迅速的找到与通髁线平行的位置。现有技术中，医生截骨就是拿通用的器械进行截骨，通用器械就是固定的角度，比如截骨角度3°，6°，并且这个截骨的度数也是由医生手动测量，或者凭经验来判断，但是本发明的导板是可以很精确设计截骨面。同时，也可以节约手术的时间。
附图说明
图1显示为本发明股骨截骨导板一实施例第一个角度的立体结构示意图。
图2显示为本发明股骨截骨导板一实施例第二个角度的立体结构示意图。
图3显示为本发明股骨截骨导板一实施例使用状态的第一个角度的结构示意图。
图4显示为本发明股骨截骨导板一实施例第三个角度的立体结构示意图。
图5显示为本发明股骨截骨导板一实施例使用状态的第二个角度的结构示意图。
图6显示为本发明股骨截骨导板一实施例第四个角度的立体结构示意图。
图7显示为本发明股骨截骨导板一实施例使用状态的第三个角度的结构示意图。
图8显示为本发明股骨截骨导板模型构建方法的流程示意图。
图9显示为本发明股骨相关的标志点的透视结构示意图。
图10显示为本发明股骨相关的标志点的立体结构示意图。
图11显示为本发明股骨另一个角度的立体结构示意图。
图12显示为冠状面、矢状面、水平面的示意图。
图13显示为本发明截骨引导部的构建过程示意图。
图14显示为本发明的矢状面的股骨和股骨截骨导板模型的结构示意图。
图15显示为本发明的髌面贴合部构建过程示意图。
图16显示为本发明的股骨远端关节第一贴合部和股骨远端关节第二贴合部构建过程示意图。
图17显示为本发明一实施例中股骨截骨导板模型终端的示意图。
图18显示为本申请一实施例中股骨截骨导板模型的构建装置的示意图。
元件标号说明
1 截骨引导部
11 切割槽
2 力线杆通道
3 髌面贴合部
31 扇环贴合部
32 圆形贴合部
4 髌面固位件
41 髌面固位孔
51 股骨远端关节第一贴合部
52 股骨远端关节第二贴合部
6 第一连接组件
61 基台
62 连接部
7 第一贴合部固定件
71 第一贴合部固位孔
8 第二贴合部固定件
81 第二贴合部固位孔
9 第二连接组件
10 开髓指示孔
100 股骨
101 股骨近端
1011 股骨头
102 股骨体
103 股骨远端
200 力线杆
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“解、B或C解或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种股骨截骨导板、及其模型的构建方法及装置。与此同时，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
如图1～7，本发明实施例一方面提供一种股骨截骨导板。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，如图7，股骨100包括股骨近端101、股骨体102和股骨远端103。股骨近端101是靠近髋臼的一端，包括股骨头1011等，股骨头1011和髋臼可以构成髋关节。股骨远端103是靠近胫骨的一端，与膑骨、胫骨上端构成膝关节。本发明的股骨截骨导板是用于股骨远端截骨。
如图1～6，本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，股骨截骨导板包括截骨引导部1，所述截骨引导部1上设有切割槽11，所述截骨引导部1上设有力线杆通道2；所述力线杆通道2的延伸方向与所述切割槽11的延伸方向垂直；所述力线杆通道2的延伸方向为其轴向延伸方向，截骨工具自切割槽11的一端延伸到另一端，其延伸的路径即为切割槽11的延伸方向。还包括髌面贴合部3，所述髌面贴合部3与所述截骨引导部1连接；所述髌面贴合部3上设有多个髌面固位件4；还包括股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52；所述股骨远端关节第一贴合部51上设有第一贴合部固定件7；所述股骨远端关节第二贴合部52上设有第二贴合部固定件8；还包括第二连接组件9；所述第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8分别通过第二连接组件9与所述截骨引导部1连接。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，所述截骨平面是基于术前规划设计的，并基于截骨平面获得了截骨引导部1。切割槽11高度约1.5～2.5mm。切割槽11的长度约为45～55mm。截骨工具可以经由切割槽11延伸入股骨远端103对术前规划好的截骨平面进行截骨。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，如图7，所述力线杆通道2用于插入力线杆200。可辅助医生在术中确认力线是否正确，例如，医生把力线杆200插上，力线杆200在冠状面上投影穿过股骨头中心，则没问题。如果没有穿过股骨头中心，说明设计的导板截骨是有问题的，需调整。力线杆通道2的孔径例如可以为5.0mm～8.0mm、5.0mm～6.0mm、6.0mm～7.0mm、或7.0mm～8.0mm等。需要说明的是，切割槽11将力线杆通道2分成了2部分，一部分力线杆通道2朝向胫骨方向延伸，一部分力线杆通道2朝向股骨近端101方向延伸。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，所述髌面贴合部3用于贴合髌面，由于髌面的形状是不规则的，为了更好的贴合髌面，因此，将髌面贴合部3分成2部分，如图4，髌面贴合部3包括连接的扇环贴合部31和圆形贴合部32。所述扇环贴合部31的两端分别与所述截骨引导部1连接。在一实施例中，所述扇环贴合部31的扇形圆心角可以为120°～150°、120°～135°、或135°～150°等。在一些实施例中，髌面贴合部3的贴合面积例如可以为250mm2-600mm2、250mm2-350mm2、350mm2-500mm2、或500mm2-600mm2等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，还包括第一连接组件6，所述髌面贴合部3与所述截骨引导部1之间通过第一连接组件6连接。第一连接组件6包括两个基台61和两个连接部62。扇环贴合部31的两端分别与连接部62连接。连接部62远离扇环贴合部31通过基台61与截骨引导部1连接。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，各所述髌面固位件4平行设置，各所述髌面固位件4的延伸方向分别与力线杆通道2的延伸方向垂直。在一些实施例中，如图2，髌面固位件4的个数为两个，两个髌面固位件4对称分布于力线杆通道2两侧。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，如图2，各所述髌面固位件4上分别设有髌面固位孔41；所述髌面固位孔41的延伸方向与所述切割槽11的延伸方向平行。应用时，克氏针可插入髌面固位孔41中，对股骨截骨导板进行固定。在一实施例中，髌面贴合部3与多个髌面固位件4连接，但是髌面固位孔41并没有开设于髌面贴合部3上。在一些实施例中，各所述髌面固位孔41的孔径均为2.0mm～4.0mm、2.0mm～3.0mm、或3.0mm～4.0mm等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，股骨远端103的底部，及与胫骨接触的地方，形成股骨远端关节面，如图16，股骨远端关节面分内关节面和外关节面，分别在内关节面和外关节面上设置贴合部，即形成股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52，股骨远端关节第一贴合部51、股骨远端关节第二贴合部52和髌面贴合部3的配合，是为了更好的应用时确定髌面贴合部3导板在股骨100远端的位置。在一些实施例中，所述股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52的贴合面积均可以为150mm3～450mm2、150mm3～300mm2、或300mm3～450mm2等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，如图1，所述股骨远端关节第一贴合部51上设有第一贴合部固定件7；所述股骨远端关节第二贴合部52上设有第二贴合部固定件8，所述第一贴合部固定件7的延伸方向与所述第二贴合部固定件8的延伸方向平行。在一实施例中，第一贴合部固定件7和第二贴合部固定件8距离截骨引导部1的距离均为5mm～20mm。第一贴合部固定件7和第二贴合部固定件8之间的距离可以为30mm～50mm、30mm～40mm、或40mm～50mm等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，如图1，所述第一贴合部固定件7上设有第一贴合部固位孔71；第二贴合部固定件8上设有第二贴合部固位孔81。第一贴合部固位孔71、第二贴合部固位孔81可以用于固定股骨截骨导板。另外第一贴合部固位孔71和第二贴合部固位孔81的中心的连线与股骨通髁线的方向平行，其中，如图9，通髁线为股骨远端外侧最凸点以及股骨远端内侧凹点的连线。这样医生在手术中摆放的股骨假体就是需要和通髁线平行的，一般医生是要手画一条通髁线，而本发明通过第一贴合部固位孔71和第二贴合部固位孔81将固位钉打在股骨假体上面，通髁线就更明显，医生可以直接做参考。在一些实施例中，第一贴合部固位孔71的孔径例如可以为2.0mm～4.0mm、2.0mm～3.0mm、或3.0mm～4.0mm等。第二贴合部固位孔81的孔径为2.0mm～4.0mm、2.0mm～3.0mm、或3.0mm～4.0mm等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，如图1，所述第二连接组件9上设有开髓指示孔10。开髓指示孔10在术前规划时，是股骨中远段解剖轴的延伸方向一致，可以根据开髓指示孔10来确定进钉点的位置。其中，如图9，自股骨远端凹点朝向股骨髓腔峡部的拟合圆心延伸形成股骨中远段解剖轴。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板中，第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8分别通过第二连接组件9与所述截骨引导部1连接。为了方便术中观察，第二连接组件9为拱形第二连接组件9，中心是空的。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板，其工作过程如下：
根据术前规划好截骨引导部1等构建好股骨截骨导板，将股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52分别贴附在股骨远端103的内侧关节面和外侧关节面；将髌面贴合部3贴附在髌面，然后分别通过髌面固位件4、以及第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8将股骨截骨导板固定在股骨100上。然后利用截骨工具通过切割槽11进行截骨。
本发明的股骨截骨导板可以通过以下方法构建获得。
如图8，展示了本发明实施例第二方面中的股骨截骨导板模型构建方法的流程示意图。本实施例中的股骨截骨导板模型构建方法主要包括：
S1提供股骨三维模型，如图9～11，确定股骨头中心、通髁线、股骨机械轴、股骨中远段解剖轴、髌面、股骨远端关节面(如图11)和截骨平面，所述截骨平面在冠状面上的正投影与所述股骨机械轴垂直；其中，冠状面的示意图如图12所示。
S2如图13，在截骨平面确定引导部中心点a，以引导部中心点a分别向四周延伸形成第一引导面b，以引导部中心点a分别向四周形成第二引导面c，所述第二引导面c的长度大于第一引导面b，所述第二引导面c的宽度小于或等于第一引导面b；以第一引导面b为基准，垂直于第一引导面b朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第一引导部d，以第二引导面c为基准，垂直于第二引导面c朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第二引导部e，延伸过程避让第一引导部d。用第二引导部e布尔减去第一引导部d，获得截骨引导部1；减去的第一引导部d的部分形成切割槽11；
S3在所述截骨引导部1上构建垂直于所述截骨引导部1的力线杆通道2；如图7，冠状面上，所述力线杆通道2与所述切割槽在冠状面上正投影的中垂线重合；
S4如图15，基于髌面朝向远离髌面的方向延伸形成髌面贴合部3；
S5如图5，构建连接所述髌面贴合部3与所述截骨引导部1的第一连接组件6；
S6如图5，基于所述髌面贴合部3构建多个髌面固位件4；
S7如图16，基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52；
S8如图1，在所述股骨远端关节第一贴合部51构建第一贴合部固定件7；在所述股骨远端关节第二贴合部52上构建第二贴合部固定件8；
S9如图1，构建用于将第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8分别与截骨引导部1连接的第二连接组件9。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S1可以包括：提供股骨三维模型，例如可以先根据CT数据重建出股骨。具体的，通常可以通过CT数据导入软件后获得，具体可以是例如Simplant、Mimics、Proplan等软件。如图7，所述股骨三维模型至少包括股骨近端101、股骨体102、股骨远端103。股骨近端101包括股骨头1011。股骨远端103包括股骨远端关节面(如图11)和髌面(如图9)等。如图9，选取出骨性标记点，标记出股骨头中心、通髁线、股骨机械轴、股骨中远段解剖轴。其中，股骨头中心是通过选取二维图像上股骨头直径最大的一层，根据骨质边缘拟合成一个圆形，拟合圆中心则是股骨头中心。通髁线：股骨远端外侧最凸点以及股骨远端内侧凹点的连线则为通髁线。股骨中远段解剖轴：自股骨远端凹点朝向股骨髓腔峡部的拟合圆心延伸形成股骨中远段解剖轴。标记方法和其中的术语都属于本领域技术人员知悉的。
进一步的，基于股骨机械轴在股骨远端构建垂直于股骨机械轴的截骨平面，截骨平面例如可以是一个无限延伸的面。为了满足一定的截骨深度，所述截骨平面距离股骨远端的最末端切线的距离例如可以是9mm～10mm，截骨远端截骨部分的形状为类似“8”字形。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S2可以包括：构建截骨引导部1。具体的，基于截骨平面构建截骨引导部1。具体实施例中，如图13，在截骨平面上确定引导部中心点，截骨平面是无限延伸的面，引导部中心点在股骨的髌面侧之外，例如距离髌面的距离为30mm～35mm。提取引导部中心点a，以引导部中心点a分别向四周延伸一定的距离形成第一引导面b，具体的，例如可以分别向+x轴和-x轴方向延伸相等的距离(例如可以分别延伸15～25mm)，向+y轴和-y轴方向延伸相等的距离(例如可以分别延伸15～25mm)，获得第一引导面b。以引导部中心点a分别向四周延伸一定的距离形成第二引导面c，具体的，例如可以分别向+x轴和-x轴方向延伸相等的距离(例如可以分别延伸10～15mm)，向+y轴和-y轴方向延伸相等的距离(例如可以分别延伸20～40mm)，获得第二引导面c。其中，第二引导面c的长度长于第一引导面b(x轴方向)，第二引导面c的宽度小于第一引导面b(y轴方向)。进一步的，以第一引导面b为基准，垂直于第一引导面分别朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第一引导部d，优选为延伸的距离相等，例如可以分别延伸1～1.5mm。以第二引导面c为基准，垂直于第二引导面c分别朝向其正面和背面分别延伸一定的距离(例如2～5mm)形成第二引导部e，延伸过程避让第一引导部d。用第二引导部e布尔减去第一引导部d，得到最终的截骨引导部1，减去的第一引导部d的部分即为切割槽11，形成的切割槽11的高度为2～3mm。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S3可以包括：在所述截骨引导部1上构建垂直于所述截骨引导部1的力线杆通道2；如图7，冠状面上，所述力线杆通道2与所述切割槽在冠状面上正投影的中垂线重合。如图14，矢状面上，所述力线杆通道2与所述股骨机械轴平行。具体实施例中，基于截骨引导部1的上表面构建垂直于所述截骨引导部1的第一通道，基于截骨引导部1的下表面构建垂直于所述截骨引导部1的第二通道，第一通道和第二通道在一条直线上。具体构建过程如下：在截骨引导部1的上表面上，确保与所述切割槽11在冠状面上正投影的中心线重合的情况下，矢状面上第一通道并没有特殊限制，只需在截骨引导部1的上表面上。具体的，满足上述条件下，先在截骨引导部1的上表面上开设通孔，通孔的直径例如可以为5.0mm～8.0mm。并朝向远离截骨引导部1上表面的方向且垂直于截骨引导部1上表面延伸一定的距离形成具有一定高度的第一通道本体，例如延伸的距离为10～20mm。进一步的，基于第一通道本体的外周延伸一定的厚度形成具有一定壁厚的第一通道。第二通道的构建方法基本同第一通道。具体的，先在截骨引导部1的下表面上开设通孔，通孔的直径例如可以为5.0mm～8.0mm。并朝向远离截骨引导部1下表面的方向且垂直于截骨引导部1下表面延伸一定的距离形成具有一定高度的第二通道本体，例如延伸的距离为10～20mm。进一步的，基于第二通道本体的外周延伸一定的厚度形成具有一定壁厚的第二通道。第一通道和第二通道的组合即为力线杆通道2。力线杆通道2的形状为柱体。构建力线杆通道2的目的是便于插入力线杆200，可辅助医生在术中确认力线是否正确，例如，医生把力线杆200插上力线杆通道2，冠状面上，所述力线杆通道2与所述切割槽在冠状面上正投影的中心线重合。若力线杆200在冠状面上投影是穿过股骨头中心的，则没问题，如果没有穿过股骨头中心，说明设计的导板截骨是有问题的，需调整。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S4可以包括：构建髌面贴合部3。基于髌面朝向远离髌面的方向延伸形成髌面贴合部3。具体的，如图15，先构建贴合髌面的髌面贴合面，更具体的，由于截骨平面在冠状面上的正投影是在髌面上，为了避开截骨平面，可以在截骨平面在冠状面上的正投影的上方，即靠近股骨体的一端的髌面上去构建髌面贴合面，将前述靠近股骨体的一端的髌面定义为髌面上部，为了更好的贴合髌面上部的形状，构建扇环贴合面和圆形贴合面，扇环贴合面选择在靠近髌面边缘，在不影响其他部件的情况下，贴合面尽量大，圆形贴合面选择一处髌面边缘相对平滑的位置，一半在髌面，一半在髌面外，由于髌面比较光滑，增加圆形贴合面方便更好的定位。扇环贴合面和圆形贴合面组合构成了髌面贴合面，然后分别基于扇环贴合面和圆形贴合面朝向远离髌面的方向延伸分别形成扇环贴合部31和圆形贴合部32。扇环贴合部31和圆形贴合部32的组合即为髌面贴合部3。具体实施例中，构建的扇环贴合部31的扇形圆心角为120°～150°。所述扇环贴合部31的扇形圆心角优选为135°。具体实施例中，为了更好的贴合髌面贴合部3，构建的贴合髌面贴合部3的贴合面积例如可以为250mm2～600mm2、250mm2～350mm2、350mm2～500mm2、或500mm2～600mm2等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S5可以包括：构建连接所述髌面贴合部3与所述截骨引导部1的第一连接组件6。髌面贴合部3和构建好的截骨引导部1之间有一定的距离，为了建立髌面贴合部3和截骨引导部1的连接关系，通过构建第一连接组件6实现。具体的构建过程如下：如图5，先基于扇环贴合部31的两端分别构建连接部62，两个连接部62的形状没有特殊限定，具体实施例中，可以基于截骨引导部的上表面的两端分别朝向股骨近端延伸一定的距离(例如2～5mm)形成两个基台61，然后分别基于基台朝向髌面延伸一定的距离(例如30mm～50mm)形成连接面，基于连接面朝向靠近股骨头的方向延伸一定的距离(例如2mm～5mm)形成连接部62。两个连接部62的组合即为第一连接组件6。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S6可以包括：构建髌面固位件4。如图5，基于所述髌面贴合部3构建多个髌面固位件4，可选的，在所述髌面贴合部3的外缘构建多个髌面固位件4。进一步可选的，在所述扇环贴合部31的外缘构建多个髌面固位件4。具体实施例中，构建过程如下：冠状面上，以力线杆通道2为中线，在扇环贴合部31的边缘对称构建两个延伸方向与力线杆通道2垂直、且与切割槽11的延伸方向平行的髌面固位件4。可以先基于髌面对称标记两个髌面固位孔(其孔径例如可以为2.0mm～4.0mm)，作为例举，两个髌面固位孔的连线与截骨引导部在冠状面上的正投影平行，这样可以方便在后续插入克氏针固定后，不把这两个克氏针拿下来的情况下，取下股骨截骨导板，方便医生后续使用克氏针的配合其他的器械(例如现有的截骨模块，配合截骨模块时，两孔间距取35mm，两孔连线距截骨平面在冠状面上的正投影距离取15mm)进行截骨后的进一步修整操作。然后朝向远离髌面且与力线杆通道2垂直的方向延伸一定的距离(例如5～20mm)形成髌面固位件本体，然后基于髌面固位件本体的外周延伸一定的距离形成具有一定管壁厚度(例如1～3mm)的髌面固位件4，至少部分的髌面贴合部与髌面贴合部3接触使得两个髌面固位件4和髌面贴合部3连接。髌面固位件4的形状为柱体。具体实施例中，两个髌面固位件4之间的距离可以为30mm～50mm、30mm～40mm、或40mm～50mm等。两个髌面固位孔的孔中心的连线与截骨引导面之间的距离例如可以为5mm～20mm、5mm～10mm、10mm～15mm、或15mm～20mm等。构建完成后，实际应用时，克氏针可插入多个髌面固位孔41中，对股骨截骨导板进行固定。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S7可以包括：基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52。具体实施例中，股骨远端103的底部，及与胫骨接触的地方，形成股骨远端关节面，如图16，股骨远端关节面包括内关节面和外关节面。先分别基于内关节面和外关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合面和股骨远端关节第二贴合面。例如分别在内关节面和外关节面的中心向边缘延伸形成就行相应的贴合面。然后再基于股骨远端关节第一贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸形成股骨远端关节第一贴合部51。例如可以基于股骨远端关节第一贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸1～5mm形成股骨远端关节第一贴合部51。然后再基于股骨远端关节第二贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸形成股骨远端关节第二贴合部52。例如可以基于股骨远端关节第二贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸1～5mm形成股骨远端关节第二贴合部52。构建获得的股骨远端关节第一贴合部51、股骨远端关节第二贴合部52和髌面贴合部3的配合，是为了更好的应用时确定髌面贴合部3导板在股骨远端103的位置。在一些实施例中，所述股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52的贴合面积均可以为150mm3～450mm2、150mm3～300mm2、或300mm3～450mm2等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S8可以包括：如图1，在所述股骨远端关节第一贴合部51构建第一贴合部固定件7；在所述股骨远端关节第二贴合部52上构建第二贴合部固定件8。所述第一贴合部固定件7的延伸方向与所述第二贴合部固定件8的延伸方向平行。具体实施例中，先在股骨远端关节第一贴合部51上形成第一贴合部固位孔71，构建的第一贴合部固位孔71的孔径例如可以为2.0mm～4.0mm、2.0mm～3.0mm、或3.0mm～4.0mm等。然后基于第一贴合部固位孔71朝向远离股骨远端关节面的方向延伸一定的距离(延伸的距离例如可以为5mm～20mm)形成第一贴合部固定件本体，然后基于第一贴合部固定件本体向其外周延伸一定的距离形成具有一定壁厚的第一贴合部固定件。第二贴合部固定件8的构建方法：先在股骨远端关节第二贴合部52上形成第二贴合部固位孔81，构建的第二贴合部固位孔81的孔径例如可以为2.0mm～4.0mm、2.0mm～3.0mm、或3.0mm～4.0mm等。然后基于第二贴合部固位孔81朝向远离股骨远端关节面的方向延伸一定的距离(延伸的距离例如可以为5mm～20mm)形成第二贴合部固定件本体，然后基于第二贴合部固定件本体向其外周延伸一定的距离形成具有一定壁厚的第二贴合部固定件8。优选的，第一贴合部固位孔71和第二贴合部固位孔81的中心的连线与股骨通髁线的方向平行，这样构建好后医生在手术中摆放的股骨假体就是需要和通髁线平行的，一般医生是要手画一条通髁线，而本发明通过第一贴合部固位孔71和第二贴合部固位孔81将固位钉打在股骨假体上面，通髁线就更明显，医生可以直接做参考。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，步骤S9可以包括：如图1，构建用于将第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8分别与截骨引导部1连接的第二连接组件9。具体构建过程为：在截骨引导部1的下表面的两端分别朝向第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8弧形过渡(朝向股骨远端方向弯曲)延伸到靠近第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8的地方汇合并进一步与第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8接触形成第二连接组件本体，基于第二连接组件本体朝向远离股骨远端的方向延伸形成一定厚度的第二连接组件。厚度没有具体限定，具备一定支撑力，例如可以为3～10mm。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建方法，可以包括：如图1，所述第二连接组件9上构建开髓指示孔10。构建时，按照股骨中远段解剖轴在第二连接组件9的投影在第二连接组件9上开孔，即为开髓指示孔10，开髓指示孔10的延伸方向与股骨中远段解剖轴的方向一致，可以根据开髓指示孔10来确定进钉点的位置。
此外，在手术中医生打的股骨中远段解剖轴(髓内杆)是为了侧患者的外翻角，外翻角是髓内杆和力线投影到后髁平面的夹角，由于设计导板的时候已经通过计算机模拟把髓内杆模拟出来，把这个角度测了出来，所以在手术中不需进行开髓再测量。
本发明实施例所提供股骨截骨导板模型方法可以采用终端侧或服务器侧实施，就股骨截骨导板模型终端的硬件结构而言，请参阅图17，为本发明实施例第三方面提供的股骨截骨导板模型终端500的一个可选的硬件结构示意图，该终端500可以是移动电话、计算机设备、平板设备、个人数字处理设备、工厂后台处理设备等。股骨截骨导板模型终端500包括：至少一个处理器501、存储器502、至少一个网络接口504和用户接口506。装置中的各个组件通过总线系统505耦合在一起。可以理解的是，总线系统505用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统505除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图17中将各种总线都标为总线系统。
其中，用户接口506可以包括显示器、键盘、鼠标、轨迹球、点击枪、按键、按钮、触感板或者触摸屏等。
可以理解，存储器502可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，StaticRandom Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous StaticRandomAccess Memory)。本发明实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类别的存储器。
本发明实施例中的存储器502用于存储各种类别的数据以支持股骨截骨导板模型终端500的操作。这些数据的示例包括：用于在股骨截骨导板模型终端500上操作的任何可执行程序，如操作系统5021和应用程序5022；操作系统5021包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序5022可以包含各种应用程序，例如媒体播放器(MediaPlayer)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例提供的股骨截骨导板模型方法可以包含在应用程序5022中。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器501中，或者由处理器501实现。处理器501可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器501中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器501可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器501可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器501可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所提供的配件优化方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
在示例性实施例中，股骨截骨导板模型终端500可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex ProgrammableLogicDevice)，用于执行前述方法。
如图18所示，展示了本发明实施例第四方面中的一种股骨截骨导板模型的构建装置600的结构示意图。本发明第四方面提供股骨截骨导板模型的构建装置，包括：
股骨三维模型获取单元601，用于确定股骨头中心、通髁线、股骨机械轴、股骨中远段解剖轴、髌面、股骨远端关节面和截骨平面，所述截骨平面在冠状面上的正投影与所述股骨机械轴垂直；
截骨引导部构建单元602，用于在截骨平面确定引导部中心点a，以引导部中心点a分别向四周延伸形成第一引导面b，以引导部中心点a分别向四周形成第二引导面c，所述第二引导面c的长度大于第一引导面b，所述第二引导面c的宽度小于或等于第一引导面b；以第一引导面b为基准，垂直于第一引导面b朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第一引导部d，以第二引导面c为基准，垂直于第二引导面c朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第二引导部e，延伸过程避让第一引导部d。用第二引导部e布尔减去第一引导部d，获得截骨引导部1；减去的第一引导部d的部分形成切割槽11；
力线杆通道构建单元603，用于在所述截骨引导部1上构建垂直于所述截骨引导部1的力线杆通道2；如图7，冠状面上，所述力线杆通道2与所述切割槽在冠状面上正投影的中垂线重合；
髌面贴合部构建单元604，用于基于髌面朝向远离髌面的方向延伸形成髌面贴合部3；
第一连接组件构建单元605，用于构建连接所述髌面贴合部3与所述截骨引导部1的第一连接组件6；
髌面固位件构建单元606，用于基于所述髌面贴合部3构建多个髌面固位件4；
股骨远端关节第一贴合部和第二贴合部构建单元607，基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52；
第一贴合部固定件构建单元608，在所述股骨远端关节第一贴合部51构建第一贴合部固定件7；
第二贴合部固定件构建单元609，用于在所述股骨远端关节第二贴合部52上构建第二贴合部固定件8；
第二连接组件构建单元610，用于构建用于将第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8分别与截骨引导部1连接的第二连接组件9。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，股骨三维模型获取单元601，用于获取股骨三维模型，例如可以先根据CT数据重建出股骨。具体的，通常可以通过CT数据导入软件后获得，具体可以是例如Simplant、Mimics、Proplan等软件。如图7，所述股骨三维模型至少包括股骨近端101、股骨体102、股骨远端103。股骨近端101包括股骨头1011。股骨远端103包括股骨远端关节面(如图11)和髌面(如图9)等。如图9，选取出骨性标记点，标记出股骨头中心、通髁线、股骨机械轴、股骨中远段解剖轴。其中，股骨头中心是通过选取二维图像上股骨头直径最大的一层，根据骨质边缘拟合成一个圆形，拟合圆中心则是股骨头中心。通髁线：股骨远端外侧最凸点以及股骨远端内侧凹点的连线则为通髁线。股骨中远段解剖轴：自股骨远端凹点朝向股骨髓腔峡部的拟合圆心延伸形成股骨中远段解剖轴。标记方法和其中的术语都属于本领域技术人员知悉的。
进一步的，基于股骨机械轴在股骨远端构建垂直于股骨机械轴的截骨平面，截骨平面例如可以是一个无限延伸的面。为了满足一定的截骨深度，所述截骨平面距离股骨远端的最末端切线的距离例如可以是9mm～10mm，截骨远端截骨部分的形状为类似“8”字形。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，截骨引导部构建单元602，用于构建截骨引导部1。基于截骨平面构建截骨引导部1。具体实施例中，如图13，在截骨平面上确定引导部中心点，截骨平面是无限延伸的面，引导部中心点在股骨的髌面侧之外，例如距离髌面的距离为30mm～35mm。提取引导部中心点a，以引导部中心点a分别向四周延伸一定的距离形成第一引导面b，具体的，例如可以分别向+x轴和-x轴方向延伸相等的距离(例如可以分别延伸15～25mm)，向+y轴和-y轴方向延伸相等的距离(例如可以分别延伸15～25mm)，获得第一引导面b。以引导部中心点a分别向四周延伸一定的距离形成第二引导面c，具体的，例如可以分别向+x轴和-x轴方向延伸相等的距离(例如可以分别延伸10～15mm)，向+y轴和-y轴方向延伸相等的距离(例如可以分别延伸20～40mm)，获得第二引导面c。其中，第二引导面c的长度长于第一引导面b(x轴方向)，第二引导面c的宽度小于第一引导面b(y轴方向)。进一步的，以第一引导面b为基准，垂直于第一引导面分别朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第一引导部d，优选为延伸的距离相等，例如可以分别延伸1～1.5mm。以第二引导面c为基准，垂直于第二引导面c分别朝向其正面和背面分别延伸一定的距离(例如2～5mm)形成第二引导部e，延伸过程避让第一引导部d。用第二引导部e布尔减去第一引导部d，得到最终的截骨引导部1，减去的第一引导部d的部分即为切割槽11，形成的切割槽11的高度为2～3mm。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，力线杆通道构建单元603，用于在所述截骨引导部1上构建垂直于所述截骨引导部1的力线杆通道2；如图7，冠状面上，所述力线杆通道2与所述切割槽在冠状面上正投影的中垂线重合。如图14，矢状面上，所述力线杆通道2与所述股骨机械轴平行。具体实施例中，基于截骨引导部1的上表面构建垂直于所述截骨引导部1的第一通道，基于截骨引导部1的下表面构建垂直于所述截骨引导部1的第二通道，第一通道和第二通道在一条直线上。具体构建过程如下：在截骨引导部1的上表面上，确保与所述切割槽11在冠状面上正投影的中心线重合的情况下，矢状面上第一通道并没有特殊限制，只需在截骨引导部1的上表面上。具体的，满足上述条件下，先在截骨引导部1的上表面上开设通孔，通孔的直径例如可以为5.0mm～8.0mm。并朝向远离截骨引导部1上表面的方向且垂直于截骨引导部1上表面延伸一定的距离形成具有一定高度的第一通道本体，例如延伸的距离为10～20mm。进一步的，基于第一通道本体的外周延伸一定的厚度形成具有一定壁厚的第一通道。第二通道的构建装置基本同第一通道。具体的，先在截骨引导部1的下表面上开设通孔，通孔的直径例如可以为5.0mm～8.0mm。并朝向远离截骨引导部1下表面的方向且垂直于截骨引导部1下表面延伸一定的距离形成具有一定高度的第二通道本体，例如延伸的距离为10～20mm。进一步的，基于第二通道本体的外周延伸一定的厚度形成具有一定壁厚的第二通道。第一通道和第二通道的组合即为力线杆通道2。力线杆通道2的形状为柱体。构建力线杆通道2的目的是便于插入力线杆200，可辅助医生在术中确认力线是否正确，例如，医生把力线杆200插上力线杆通道2，冠状面上，所述力线杆通道2与所述切割槽在冠状面上正投影的中心线重合。若力线杆200在冠状面上投影是穿过股骨头中心的，则没问题，如果没有穿过股骨头中心，说明设计的导板截骨是有问题的，需调整。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，髌面贴合部构建单元604。用于构建髌面贴合部3。基于髌面朝向远离髌面的方向延伸形成髌面贴合部3。具体的，如图15，先构建贴合髌面的髌面贴合面，更具体的，由于截骨平面在冠状面上的正投影是在髌面上，为了避开截骨平面，可以在截骨平面在冠状面上的正投影的上方，即靠近股骨体的一端的髌面上去构建髌面贴合面，将前述靠近股骨体的一端的髌面定义为髌面上部，为了更好的贴合髌面上部的形状，构建扇环贴合面和圆形贴合面，扇环贴合面选择在靠近髌面边缘，在不影响其他部件的情况下，贴合面尽量大，圆形贴合面选择一处髌面边缘相对平滑的位置，一半在髌面，一半在髌面外，由于髌面比较光滑，增加圆形贴合面方便更好的定位。扇环贴合面和圆形贴合面组合构成了髌面贴合面，然后分别基于扇环贴合面和圆形贴合面朝向远离髌面的方向延伸分别形成扇环贴合部31和圆形贴合部32。扇环贴合部31和圆形贴合部32的组合即为髌面贴合部3。具体实施例中，构建的扇环贴合部31的扇形圆心角为120°～150°。所述扇环贴合部31的扇形圆心角优选为135°。具体实施例中，为了更好的贴合髌面贴合部3，构建的贴合髌面贴合部3的贴合面积例如可以为250mm2～600mm2、250mm2～350mm2、350mm2～500mm2、或500mm2～600mm2等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，第一连接组件构建单元605。用于构建连接所述髌面贴合部3与所述截骨引导部1的第一连接组件6。髌面贴合部3和构建好的截骨引导部1之间有一定的距离，为了建立髌面贴合部3和截骨引导部1的连接关系，通过构建第一连接组件6实现。具体的构建过程如下：如图5，先基于扇环贴合部31的两端分别构建连接部62，两个连接部62的形状没有特殊限定，具体实施例中，可以基于截骨引导部的上表面的两端分别朝向股骨近端延伸一定的距离(例如2～5mm)形成两个基台61，然后分别基于基台朝向髌面延伸一定的距离(例如30mm～50mm)形成连接面，基于连接面朝向靠近股骨头的方向延伸一定的距离(例如2mm～5mm)形成连接部62。两个连接部62的组合即为第一连接组件6。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，髌面固位件构建单元606。用于基于所述髌面贴合部3构建多个髌面固位件4，可选的，在所述髌面贴合部3的外缘构建多个髌面固位件4。进一步可选的，在所述扇环贴合部31的外缘构建多个髌面固位件4。具体实施例中，构建过程如下：冠状面上，以力线杆通道2为中线，在扇环贴合部31的边缘对称构建两个延伸方向与力线杆通道2垂直、且与切割槽11的延伸方向平行的髌面固位件4。可以先基于髌面对称标记两个髌面固位孔(其孔径例如可以为2.0mm～4.0mm)，作为例举，两个髌面固位孔的连线与截骨引导部在冠状面上的正投影平行，这样可以方便在后续插入克氏针固定后，不把这两个克氏针拿下来的情况下，取下股骨截骨导板，方便医生后续使用克氏针的配合其他的器械(例如现有的截骨模块，配合截骨模块时，两孔间距取35mm，两孔连线距截骨平面在冠状面上的正投影距离取15mm)进行截骨后的进一步修整操作。然后朝向远离髌面且与力线杆通道2垂直的方向延伸一定的距离(例如5～20mm)形成髌面固位件本体，然后基于髌面固位件本体的外周延伸一定的距离形成具有一定管壁厚度(例如1～3mm)的髌面固位件4，至少部分的髌面贴合部与髌面贴合部3接触使得两个髌面固位件4和髌面贴合部3连接。髌面固位件4的形状为柱体。具体实施例中，两个髌面固位件4之间的距离可以为30mm～50mm、30mm～40mm、或40mm～50mm等。两个髌面固位孔的孔中心的连线与截骨引导面之间的距离例如可以为5mm～20mm、5mm～10mm、10mm～15mm、或15mm～20mm等。构建完成后，实际应用时，克氏针可插入多个髌面固位孔41中，对股骨截骨导板进行固定。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，股骨远端关节第一贴合部和第二贴合部构建单元607。用于基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52。具体实施例中，股骨远端103的底部，及与胫骨接触的地方，形成股骨远端关节面，如图16，股骨远端关节面包括内关节面和外关节面。先分别基于内关节面和外关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合面和股骨远端关节第二贴合面。例如分别在内关节面和外关节面的中心向边缘延伸形成就行相应的贴合面。然后再基于股骨远端关节第一贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸形成股骨远端关节第一贴合部51。例如可以基于股骨远端关节第一贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸1～5mm形成股骨远端关节第一贴合部51。然后再基于股骨远端关节第二贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸形成股骨远端关节第二贴合部52。例如可以基于股骨远端关节第二贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸1～5mm形成股骨远端关节第二贴合部52。构建获得的股骨远端关节第一贴合部51、股骨远端关节第二贴合部52和髌面贴合部3的配合，是为了更好的应用时确定髌面贴合部3导板在股骨远端103的位置。在一些实施例中，所述股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52的贴合面积均可以为150mm3～450mm2、150mm3～300mm2、或300mm3～450mm2等。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，第一贴合部固定件构建单元608，用于在所述股骨远端关节第一贴合部51构建第一贴合部固定件7。第二贴合部固定件构建单元609，用于在所述股骨远端关节第二贴合部52上构建第二贴合部固定件8。如图1，在所述股骨远端关节第一贴合部51构建第一贴合部固定件7；在所述股骨远端关节第二贴合部52上构建第二贴合部固定件8。所述第一贴合部固定件7的延伸方向与所述第二贴合部固定件8的延伸方向平行。具体实施例中，先在股骨远端关节第一贴合部51上形成第一贴合部固位孔71，构建的第一贴合部固位孔71的孔径例如可以为2.0mm～4.0mm、2.0mm～3.0mm、或3.0mm～4.0mm等。然后基于第一贴合部固位孔71朝向远离股骨远端关节面的方向延伸一定的距离(延伸的距离例如可以为5mm～20mm)形成第一贴合部固定件本体，然后基于第一贴合部固定件本体向其外周延伸一定的距离形成具有一定壁厚的第一贴合部固定件。第二贴合部固定件8的构建装置：用于先在股骨远端关节第二贴合部52上形成第二贴合部固位孔81，构建的第二贴合部固位孔81的孔径例如可以为2.0mm～4.0mm、2.0mm～3.0mm、或3.0mm～4.0mm等。然后基于第二贴合部固位孔81朝向远离股骨远端关节面的方向延伸一定的距离(延伸的距离例如可以为5mm～20mm)形成第二贴合部固定件本体，然后基于第二贴合部固定件本体向其外周延伸一定的距离形成具有一定壁厚的第二贴合部固定件8。优选的，第一贴合部固位孔71和第二贴合部固位孔81的中心的连线与股骨通髁线的方向平行，这样构建好后医生在手术中摆放的股骨假体就是需要和通髁线平行的，一般医生是要手画一条通髁线，而本发明通过第一贴合部固位孔71和第二贴合部固位孔81将固位钉打在股骨假体上面，通髁线就更明显，医生可以直接做参考。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，第二连接组件构建单元610，用于将所述第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8分别与截骨引导部1连接。如图1，用于在截骨引导部1的下表面的两端分别朝向第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8弧形过渡(朝向股骨远端方向弯曲)延伸到靠近第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8的地方汇合并进一步与第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8接触形成第二连接组件本体，基于第二连接组件本体朝向远离股骨远端的方向延伸形成一定厚度的第二连接组件。厚度没有具体限定，具备一定支撑力，例如可以为3～10mm。
本发明实施例所提供的股骨截骨导板模型的构建装置，开髓指示孔10构建单元，用于在所述第二连接组件9上构建开髓指示孔10。所述第二连接组件9上构建开髓指示孔10。构建时，按照股骨中远段解剖轴在第二连接组件9的投影在第二连接组件9上开孔，即为开髓指示孔10，开髓指示孔10的延伸方向与股骨中远段解剖轴的方向一致，可以根据开髓指示孔10来确定进钉点的位置。
需要说明的是：上述实施例提供的股骨截骨导板模型的构建装置在进行股骨截骨导板模型的构建时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的股骨截骨导板模型的构建装置与股骨截骨导板模型的构建方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本发明第五方面提供一种股骨截骨导板的制备方法，所述方法包括：根据本发明第一方面所提供的股骨截骨导板模型的构建方法构建获得的股骨截骨导板模型，制备股骨截骨导板组件。根据所述的模型制备获得股骨截骨导板的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，可以采用3D打印等方法，通常来说，导板优选可以采用生物相容性的Surgical Guide树脂、尼龙材料等进行3D打印。
本发明第六方面提供一种股骨截骨导板，由本发明第一方面所提供的股骨截骨导板模型的构建方法构建获得、或由本发明第二方面所提供的股骨截骨导板的制备方法制备获得。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。
综上所述，本申请提供股骨截骨导板模型方法、装置、终端及介质。1)本申请可以通过截骨槽辅助医生进行第一刀的截骨，2)可以通过模拟除髓内杆(即股骨中远段解剖轴)，结合髓内杆和力线投影到后髁平面的夹角确定外翻角，从而避免患者进行开髓，3)可以根据第一贴合部固定件7和第二贴合部固定件8上的孔位迅速的找到与通髁线平行的位置。现有技术中，医生截骨就是拿通用的器械进行截骨，通用器械就是固定的角度，比如截骨角度3°，6°，并且这个截骨的度数也是由医生手动测量，或者凭经验来判断，但是本发明的导板是可以很精确设计截骨面。同时，也可以节约手术的时间。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
实施例1
1)首先将患者DICOM数据导入Simplant 11.04软件中进行阈值分割及重建，分割阈值选择为：200～2976。
2)将上述步骤的股骨的STL数据分别导入geomagic studio 2013软件中。
3)使用Geomagic studio 2013内的面选取功能，标记出所需要的目标股骨的截骨平面，所述截骨平面在冠状面上的投影与所述股骨机械轴垂直；所述截骨平面在矢状面上的投影与所述股骨中远段解剖轴垂直；股骨截骨平面距离股骨最远端切线9mm(相关表面具体为使股骨切除的部分形成类似“8”字形。根据医生的经验，在此基础上，截骨平面可向股骨近端101再平移2mm获得)。
4)如图13，在截骨平面上确定引导部中心点a，引导部中心点距离股骨的髌面侧的距离为35mm。以引导部中心点a分别向+x轴和-x轴方向延伸25mm的距离，向+y轴和-y轴方向延伸25mm的距离，获得第一引导面b。以引导部中心点a分别向+x轴和-x轴方向延伸10mm的距离，向+y轴和-y轴方向延伸40mm的距离，获得第二引导面c。进一步的，以第一引导面b为基准，垂直于第一引导面分别朝向其正面和背面分别延伸1mm形成第一引导部d，以第二引导面c为基准，垂直于第二引导面c分别朝向其正面和背面分别延伸5mm的距离形成第二引导部e，延伸过程避让第一引导部d。用第二引导部e布尔减去第一引导部d，得到最终的截骨引导部1，减去的第一引导部d的部分即为切割槽11，形成的切割槽11的高度为2mm。做出长约50mm，宽约2mm的切割槽11。
5)如图7，在截骨引导部1的上表面上，确保与所述切割槽11在冠状面上正投影的中心线重合的情况下，矢状面上第一通道并没有特殊限制，只需在截骨引导部1的上表面上。先在截骨引导部1的上表面上开设通孔，通孔的直径例如可以为6.0mm。并朝向远离截骨引导部1上表面的方向且垂直于截骨引导部1上表面延伸15mm形成第一通道本体。基于第一通道本体的外周延伸2mm形成具有一定壁厚的第一通道。先在截骨引导部1的下表面上开设通孔，通孔的直径例如可以为6.0mm。并朝向远离截骨引导部1下表面的方向且垂直于截骨引导部1下表面延伸15mm形成第二通道本体，基于第二通道本体的外周延伸2mm形成具有一定壁厚的第二通道。第一通道和第二通道的组合即为力线杆通道2。
6)构建髌面贴合部3。如图15，先构建贴合髌面的髌面贴合面，更具体的，由于截骨平面在冠状面上的正投影是在髌面上，为了避开截骨平面，可以在截骨平面在冠状面上的正投影的上方，即靠近股骨体的一端的髌面上去构建髌面贴合面，将前述靠近股骨体的一端的髌面定义为髌面上部，为了更好的贴合髌面上部的形状，构建扇环贴合面和圆形贴合面。扇环贴合面和圆形贴合面组合构成了髌面贴合面，然后分别基于扇环贴合面和圆形贴合面朝向远离髌面的方向延伸分别形成扇环贴合部31和圆形贴合部32。扇环贴合部31和圆形贴合部32的组合即为髌面贴合部3。具体实施例中，构建的扇环贴合部31的扇形圆心角为135°，构建的贴合髌面贴合部3的贴合面积为400mm2。
7)构建连接所述髌面贴合部3与所述截骨引导部1的第一连接组件6。如图5，先基于扇环贴合部31的两端分别构建连接部62，两个连接部62的形状没有特殊限定，具体实施例中，可以基于截骨引导部的上表面的两端分别朝向股骨近端延伸2mm形成两个基台61，然后分别基于基台朝向髌面延伸30mm形成连接面，基于连接面朝向靠近股骨头的方向延伸一定的距离3mm形成连接部62。两个连接部62的组合即为第一连接组件6。
8)构建髌面固位件4。如图5，冠状面上，以力线杆通道2为中线，在扇环贴合部31的边缘对称构建两个延伸方向与力线杆通道2垂直、且与切割槽11的延伸方向平行的髌面固位件4。可以先基于髌面对称标记两个髌面固位孔(其孔径为4.0mm)，然后朝向远离髌面且与力线杆通道2垂直的方向延伸15mm形成髌面固位件本体，然后基于髌面固位件本体的外周延伸3mm形成具有一定管壁厚度的髌面固位件4，至少部分的髌面贴合部与髌面贴合部3接触使得两个髌面固位件4和髌面贴合部3连接。髌面固位件4的形状为柱体。具体实施例中，两个髌面固位件4之间的距离为40mm。两个髌面固位孔的孔中心的连线与截骨引导面之间的距离例如可以为10mm。
9)基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52。如图16，股骨远端关节面包括内关节面和外关节面。先分别基于内关节面和外关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合面和股骨远端关节第二贴合面。可以基于股骨远端关节第一贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸4mm形成股骨远端关节第一贴合部51。然后再基于股骨远端关节第二贴合面远离股骨远端关节面的方向延伸3mm形成股骨远端关节第二贴合部52。所述股骨远端关节第一贴合部51和股骨远端关节第二贴合部52的贴合面积均为200mm2。
10)如图1，在所述股骨远端关节第一贴合部51构建第一贴合部固定件7；在所述股骨远端关节第二贴合部52上构建第二贴合部固定件8。所述第一贴合部固定件7的延伸方向与所述第二贴合部固定件8的延伸方向平行。先在股骨远端关节第一贴合部51上形成第一贴合部固位孔71，孔径为4.0mm。然后基于第一贴合部固位孔71朝向远离股骨远端关节面的方向延伸10mm形成第一贴合部固定件本体，然后基于第一贴合部固定件本体向其外周延伸3mm距离形成具有一定壁厚的第一贴合部固定件。第二贴合部固定件8的构建方法与第一贴合固定件7相同。
11)构建用于将第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8分别与截骨引导部1连接的第二连接组件9。具体构建过程为：如图1，在截骨引导部1的下表面的两端分别朝向第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8弧形过渡(朝向股骨远端方向弯曲)延伸到靠近第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8的地方汇合并进一步与第一贴合部固定件7、第二贴合部固定件8接触形成第二连接组件本体，基于第二连接组件本体朝向远离股骨远端的方向延伸形成一定厚度的第二连接组件。厚度为10mm。
12)如图1，所述第二连接组件9上构建开髓指示孔10。构建时，按照股骨中远段解剖轴在第二连接组件9的投影在第二连接组件9上开孔，即为开髓指示孔10，开髓指示孔10的延伸方向与股骨中远段解剖轴的方向一致，可以根据开髓指示孔10来确定进钉点的位置。
13)修整导板外形，完成股骨截骨导板模型。
14)将上述导板模型通过Surgical Guide树脂打印实体(例如采用Form3打印机进行打印)，获得股骨截骨导板。
通过上述构建获得的股骨截骨导板中的截骨引导部1进行股骨远端103的截骨，在术中可以使截骨槽精确的按照设计的位置进行个性化截骨，同时可以辅助医生进行第一刀的截骨，以及可以避免患者进行开髓，并且可以根据第一贴合部固定件7和第二贴合部固定件8上的孔位迅速的找到与通髁线平行的位置。同时节约手术的时间。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种股骨截骨导板模型的构建方法，包括：
S1提供股骨三维模型，确定股骨头中心、通髁线、股骨机械轴、股骨中远段解剖轴、髌面、股骨远端关节面和截骨平面，所述截骨平面在冠状面上的正投影与所述股骨机械轴垂直；
S2在截骨平面上确定引导部中心点，以引导部中心点分别向四周延伸形成第一引导面，以引导部中心点分别向四周延伸一定的距离形成第二引导面，所述第二引导面的长度大于第一引导面，所述第二引导面的宽度小于或等于第一引导面；以第一引导面为基准，垂直于第一引导面朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第一引导部，以第二引导面为基准，垂直于第二引导面朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第二引导部，延伸过程避让第一引导部；用第二引导部布尔减去第一引导部，获得截骨引导部；减去的第一引导部的部分形成切割槽；
S3在所述截骨引导部上构建垂直于所述截骨引导部的力线杆通道；冠状面上，所述力线杆通道与所述切割槽在冠状面上正投影的中垂线重合；
S4基于髌面朝向远离髌面的方向延伸形成髌面贴合部；
S5构建连接所述髌面贴合部与所述截骨引导部的第一连接组件；
S6基于所述髌面贴合部构建多个髌面固位件；
S7基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部和股骨远端关节第二贴合部；
S8在所述股骨远端关节第一贴合部构建第一贴合部固定件；在所述股骨远端关节第二贴合部上构建第二贴合部固定件；
S9构建用于将第一贴合部固定件、第二贴合部固定件分别与截骨引导部连接的第二连接组件。
2.如权利要求1所述的股骨截骨导板模型的构建方法，其特征在于，在第二连接组件上构建开髓指示孔，按照股骨中远段解剖轴在第二连接组件的投影在第二连接组件上开孔即即获得开髓指示孔。
3.一种股骨截骨导板模型的构建装置，包括：
股骨三维模型获取单元，用于确定股骨头中心、通髁线、股骨机械轴、股骨中远段解剖轴、髌面、股骨远端关节面和截骨平面，所述截骨平面在冠状面上的正投影与所述股骨机械轴垂直；
截骨引导部构建单元，用于在截骨平面上确定引导部中心以引导部中心点分别向四周延伸形成第一引导面，以引导部中心点分别向四周延伸一定的距离形成第二引导面，所述第二引导面的长度大于第一引导面，所述第二引导面的宽度小于或等于第一引导面；以第一引导面为基准，垂直于第一引导面朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第一引导部，以第二引导面为基准，垂直于第二引导面朝向其正面和背面分别延伸一定的距离形成第二引导部，延伸过程避让第一引导部；用第二引导部布尔减去第一引导部，获得截骨引导部；
减去的第一引导部的部分形成切割槽；
力线杆通道构建单元，用于在所述截骨引导部上构建垂直于所述截骨引导部的力线杆通道；冠状面上，所述力线杆通道与所述切割槽在冠状面上正投影的中垂线重合；
髌面贴合部构建单元，基于髌面朝向远离髌面的方向延伸形成髌面贴合部；
第一连接组件构建单元，用于构建连接所述髌面贴合部与所述截骨引导部的第一连接组件；
髌面固位件构建单元，用于基于所述髌面贴合部构建多个髌面固位件；
股骨远端关节第一贴合部和第二贴合部构建单元，用于基于股骨远端关节面朝向远离股骨远端关节面的方向延伸分别构建股骨远端关节第一贴合部和股骨远端关节第二贴合部；
第一贴合部固定件构建单元，用于在所述股骨远端关节第一贴合部构建第一贴合部固定件；
第二贴合部固定件构建单元，用于在所述股骨远端关节第二贴合部上构建第二贴合部固定件；
第二连接组件构建单元，用于构建用于将第一贴合部固定件、第二贴合部固定件分别与截骨引导部连接的第二连接组件。
4.一种股骨截骨导板的制备方法，所述方法包括：根据如权利要求1-2任一权利要求所述的股骨截骨导板模型的构建方法构建获得股骨截骨导板模型，根据所获得的股骨截骨导板模型制备股骨截骨导板。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-2任一权利要求所述的股骨截骨导板模型的构建方法的步骤。
6.一种设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行如权利要求1-2任一权利要求所述的股骨截骨导板模型的构建方法的步骤。
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