CN205947857U - 一种辅助儿童8字钢板植入术的3d打印导航模板 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板，包括通过3D打印机制作的导航模板本体，导航模板本体整体形状为C形，导航模板本体的C形两端各设置有一个凹槽，分别为第一凹槽和第二凹槽，导航模板本体上还设置有贯通本体的两个克氏针导孔，分别为第一克氏针导孔和第二克氏针导孔，第一克氏针导孔与第二克氏针导孔相邻，本实用新型可以为儿童患者量身定做，使得植入8字钢板的角度与位置更加精准，不需要反复调整，使手术一次成功，有效缩短手术时间，减少患者痛苦。

Description

一种辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板

技术领域

本实用新型涉及医疗器具技术领域，特别是一种能够辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板。

背景技术

近年来，随着计算机技术及医学三维可视化研究的发展，有关人体结构的三维可视化研究及计算机辅助骨科技术也逐渐成为国际医学界研究的热点，在临床应用当中表现了出极大的现实意义。研究表明，个性化导航模板辅助骨科手术即可以实现个体化的治疗方案的设计，又可以达到理想的治疗效果，相比传统的技术手段，表现出了很大的优越性。

儿童下肢骨骺胫骨的角度从新生儿、儿童到青少年有生理性的变化，新生儿期骨骺与胫骨的角度15°被认为是正常的。18个月左右下肢逐渐变直，其后因姿势和活动的因素下肢渐呈轻度的膝外翻，也就从那时起，在人体自身的矫正下，到发育成熟时轻度的膝外翻是正常的，FTA一般在4°-6°的范围。生理性与病理性的根本区别在于前者的矫正过程是渐进，无症状的。儿童下肢畸形可以因创伤、感染、基因、肿瘤、代谢或外力等因素引起。病因不明的膝内外翻被命名为特发性。

近几十年来，对于这类疾病的治疗方法不断演变。最初的治疗方法是待患儿生长发育基本完成后行骨骺或胫骨楔形截骨矫形术，这种方法现在主要应用于骺板闭合或成年患者膝关节成角畸形的矫正。1949 年 Blount 提出了利用骨骺钉限制一侧骺板的生长来矫正两侧发育的不平衡，开创了半骺阻滞法治疗膝关节成角畸形的先河。自此骨骺钉广泛应用于各类膝关节成角畸形的治疗，但由于存在一系列频发的并发症，如骨骺钉移位、断裂等，矫正效果不够理想，从而在临床应用上受到了一定的限制，1998年Metaizeau等提出应用骨骺螺钉能够解决骨骺钉易移位、易断裂的问题，但这种方法螺钉直接穿过骺板，对骺板造成了不可逆性的损伤，应用仅限于年龄接近骨龄成熟期的青少年患儿，故其应用范围不广。国内在这方面的手术中也是用了8字钢板，但国内目前使用的是直板8字钢板，植入体内后会对骨骺有压迫，并可能造成损伤，另外 8 字钢板的植入缺乏专门的配套工具，植入过程费时费力，准确性差，需反复调整，增加了患者的痛苦。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板，可以为儿童患者量身定做，使得8字钢板植入过程中省时省力，精准性高，减少儿童患者的痛苦。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板，包括通过3D打印机制作的导航模板本体，导航模板本体整体形状为C形，导航模板本体的C形两端各设置有一个凹槽，分别为第一凹槽和第二凹槽，导航模板本体上还设置有贯通本体的两个克氏针导孔，分别为第一克氏针导孔和第二克氏针导孔，第一克氏针导孔与第二克氏针导孔相邻，第一克氏针导孔与第二克氏针导孔的形状为圆柱形，第一克氏针导孔与第二克氏针导孔沿着导航模板本体外侧向外延长有突出部分。

在本技术方案中，使用了3D打印机制作导航模板本体，导航模板整体形状为C形，具体形状根据每个患者CT数据mimics软件反向建模形成，以确保导航模板的内表面与患者骨骺近端紧密贴合，导航模板的C形两端各设置有一个凹槽，分别为第一凹槽和第二凹槽，在手术过程中，人工用手或者机器臂夹紧导航模板的第一凹槽与第二凹槽，不易滑落，便于在手术过程中放置到患者骨骺位置上，增加了精确性，导航模板本体上还设置有贯通本体的两个克氏针导孔，分别为第一克氏针导孔和第二克氏针导孔，第一克氏针导孔与第二克氏针导孔相邻，在手术过程中，沿第一克氏针导孔与第二克氏针导孔置入两枚克氏针，C臂机摄X线验证克氏针进入方向、深度及与骨骺位置关系撤离导航模板本体，并于两枚克氏针间切开皮肤、筋膜、肌肉，沿两枚枚克氏针植入8字钢板贴合骨皮质表面然后依次撤除克氏针，沿第一克氏针导孔与第二克氏针导孔置入预先测量的两枚螺钉，C臂机摄X线验证8字钢板固定，完成手术。

本实用新型的进一步改进，导航模板本体采用医用PLA材料打印。聚乳酸（PLA）是一种新型的生物基及可生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。

本实用新型的进一步改进，位于导航模板本体外表面的第一克氏针导孔与第二克氏针导孔之间的距离为d，第一克氏针导孔与第二克氏针导孔形成的夹角为α ，d等于将要植入8字钢板的孔间距，α 等于固定8字钢板的螺钉张开角，便于8字钢板定位，使得植入的8字钢板位置更加精准，提高了手术的成功率。

本实用新型的有益效果：本实用新型为一种辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板，可以为儿童患者量身定做，使得植入8字钢板的角度与位置更加精准，不需要反复调整，使手术一次成功，有效缩短手术时间，减少患者痛苦。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的俯视结构示意图。

图3是本实用新型的正视结构示意图。

图4是本实用新型的贴合骨骺的左视图。

图5是本实用新型的贴合骨骺的右视图。

图6是本实用新型中8字钢板植入的位置图。

图中，1-导航模板本体，2-第一凹槽，3-第二凹槽，4-第一克氏针导孔，5-第二克氏针导孔。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

实施例：如图1至图5所示，一种辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板，包括使用医用PLA材料通过3D打印机制作的导航模板本体1，导航模板本体1整体形状为C形，导航模板本体1的C形两端各设置有一个凹槽，分别为第一凹槽2和第二凹槽3，导航模板本体1上还设置有贯通本体的两个克氏针导孔，分别为第一克氏针导孔4和第二克氏针导孔5，第一克氏针导孔4与第二克氏针导孔5相邻。

如图6所示，位于导航模板本体1外表面的第一克氏针导孔4与第二克氏针导孔5之间的距离为d，第一克氏针导孔4与第二克氏针导孔5形成的夹角为α ，d等于将要植入8字钢板的孔间距，α 等于固定8字钢板的螺钉张开角，便于8字钢板定位，使得植入的8字钢板位置更加精准，提高了手术的成功率。

本实施例的具体制作过程：

（1）原始数据采集：患者术前均使用64排螺旋CT(philip，荷兰)采集骨骺近端扫描数据；扫描条件：电压120 kV，电流160 mA，层厚1 mm；将采集的CT数据以DICOM格式存储；

（2）确定8字钢板尺寸：将存储的骨骺近端CT数据导入计算机后通过Mimics 17．0软件生成三维重建的骨骺模型，测量患者骨骺畸形部位外侧与机械轴线的偏移距离，确定8字钢板尺寸。

（3）制作导航模板：在Mimics软件中打开保存的数据，转动三维结构，从各个角度观察克氏针位置是否合适，并根据剖面和三维结构观察结果对克氏针位置做适当微调以完成导航模板上的第一克氏针导孔与第二克氏针导孔的设计。提取股骨骺内外侧大转子水平及远端对应骨性表面解剖数据，并将其做反向增厚5mm处理后，建立与之形态一致的基板，同时导入第一克氏针导孔与第二克氏针导孔数据，将两者组合重建成导航模板。布尔运算(Boolean operation)后，贯通第一克氏针导孔与第二克氏针导孔，并对边界进行修整，完成导板的设计制作。

（4）3D打印：在Magic17.0软件中，修理模型中的错误，完成后导出模型数据，将数据以STL格式导入3D打印机，使用医用PLA材料打印出导航模板。

本实施例在8字钢板植入术中的具体应用：在手术过程中，使用人工或者机器臂夹紧导航模板的第一凹槽与第二凹槽，放置到患者骨骺位置上，沿第一克氏针导孔与第二克氏针导孔置入两枚克氏针，C臂机摄X线验证克氏针进入方向、深度及与骨骺位置关系撤离导航模板本体，并于两枚克氏针间切开皮肤、筋膜、肌肉，沿两枚枚克氏针植入8字钢板贴合骨皮质表面然后依次撤除克氏针，沿第一克氏针导孔与第二克氏针导孔置入预先测量的两枚螺钉，C臂机摄X线验证8字钢板固定，完成手术。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板，其特征在于：包括通过3D打印机制作的导航模板本体，所述导航模板本体整体形状为C形，所述导航模板本体的C形两端各设置有一个凹槽，分别为第一凹槽和第二凹槽，所述导航模板本体上还设置有贯通本体的两个克氏针导孔，分别为第一克氏针导孔和第二克氏针导孔，所述第一克氏针导孔与所述第二克氏针导孔相邻，所述第一克氏针导孔与所述第二克氏针导孔的形状为圆柱形，所述第一克氏针导孔与所述第二克氏针导孔沿着所述导航模板本体外侧向外延长有突出部分。

2.根据权利要求1所述的辅助儿童8字钢板植入术的3D打印导航模板，其特征在于：位于所述导航模板本体外表面的第一克氏针导孔与第二克氏针导孔之间的距离为d，所述第一克氏针导孔与所述第二克氏针导孔形成的夹角为α ，所述d等于将要植入8字钢板的孔间距，所述α 等于固定8字钢板的螺钉张开角。