CN213697080U - 一种非固定平台膝关节单髁置换3d定位导板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，属于医用器材技术领域。本实用新型的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板包括：3D上表面，多个导板固定孔，两个截骨导板定位孔及空心套筒。其中，截骨导板定位孔用于在患者的股骨上定位截骨导向器；空心套筒设置于截骨导板定位孔内且其外直径等于截骨导板定位孔的内直径。本实用新型的3D导板增加了与股骨髁的接触面积，提高导板固定时的稳定性及假体定位孔的精确度，从而提高手术的精准度及假体的使用寿命。

Description

一种非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板

技术领域

本实用新型属于医用器材技术领域，特别是一种非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板。

背景技术

膝关节骨关节炎是一常见多发病。膝关节有3个关节间室，即内侧间室，外侧间室和髌股关节间室，其中发生内侧间室症状性的骨关节炎占到约80%以上。终末期膝关节骨关节炎的治疗以关节置换为主，目前单髁置换治疗单间室骨关节炎因其创伤小，出血少，易康复而受到了越来越多医生的重视。但膝关节单髁置换长期生存率却不如全膝关节置换术。研究发现，很多膝关节单髁置换的早期翻修与假体力线不良有关。

目前，股骨侧假体力线定位的是通过股骨髓内定位确定，因为人群中股骨形态存在差异，因而股骨外翻角有差异，常常矢状位及冠状位出现比较明显的偏差，这种定位方法主观差异性较大，所以，这种依赖手术医师判断假体植入位置的操作系统存在30%的不精确率。同时使用传统的股骨截骨方法定位步骤多，使用工具多，程序繁琐，时间长，而且髓内定位需要开髓，易出血，出现感染及脂肪栓塞的风险增加。

用于单髁置换的3D打印股骨截骨装置（授予公告号 CN 208426167 U）的专利中，利用定位导板及假体定位柱来引导钻孔，利用CT扫描数据定位钻孔号位置，避免了髓内定位，能够减少创伤及脂肪栓塞的发生。但这种定位导板同股骨髁接触面积较小，截骨时股骨和胫骨间没有支撑，从而容易造成导板不稳，假体定位孔出现偏移。另外，此种定位导板上的假体定位孔一次成型，如果钻孔后发现位置不理想无法再调整。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，增加定位导板与股骨髁的接触面积，提高导板固定时的稳定性及假体定位孔的精确度，从而提高手术的精准度及假体的使用寿命。

本实用新型的一种非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，包括：3D上表面，其根据患者的股骨髁形状经3D打印而生成，使得在3D定位导板使用时，3D上表面与患者的股骨内侧髁远端和内后髁表面紧密贴合；多个导板固定孔，其位于3D定位导板的既定位置，用于在3D定位导板使用时对3D定位导板进行固定；截骨导板定位孔，其位于3D定位导板上，用于在患者的股骨上定位截骨导向器；以及空心套筒，其设置于截骨导板定位孔内，用于调整截骨导向器在股骨上的连接孔的位置及轴线方向，空心套筒的外直径等于截骨导板定位孔的内直径。

本实用新型的有益效果是：本实用新型增加了定位导板与股骨髁的接触面积，提高导板固定时的稳定性及假体定位孔的精确度，从而提高手术的精准度及假体的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型一种非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板结构示意图；

附图1中各部件的标记如下：101-导板、102-截骨导板定位孔一、103-截骨导板定位孔二、104-导板固定孔；

图2是本实用新型空心套筒结构示意图；

附图2中各部件的标记如下：201-空心套筒外径、202-空心套筒内径、203-空心套筒壁；

图3是一患者的股骨的正视图；

图4是一患者的股骨的侧视图；

图5是一患者的股骨的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实用新型的原理为在现有轴向力线方法的基础上，研究人员参照股骨轴向力线的概念，运用计算机软件3D重建股骨的CT影像，根据不同患者的股骨形状确定截骨导向器在股骨上的连接孔位置及轴线方向，采用3D打印技术制作出个性化的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板。同时研究人员在3D定位导板的截骨导板定位孔内设计了空心套管，通过空心套管及配套导针的使用可进一步观察、调整截骨导板定位孔与股骨接触的位置，从而提高手术的精准度。

图1示出了本实用新型的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板结构的一个具体实施方式。在该具体实施方式中，根据患者的股骨髁形状进行3D打印，使得3D定位导板可以包括与患者的股骨髁表面紧密贴合的3D上表面（未示出）。这样，当利用3D定位导板作为定位媒介，在患者的股骨髁上钻取股骨侧假体安装孔时，3D定位导板不易滑动和移位，从而确保在准确的位置和方向上钻取股骨侧假体安装孔，进而确保股骨侧假体安装后不易损坏或对患者造成次生伤害。

在本实用新型的一个具体实施方式中，非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板可以包括多个导板固定孔104，其位于3D定位导板的既定位置，用于在3D定位导板使用时将3D定位导板固定在患者的股骨髁上。优选的，导板固定孔104可以为三个，导板固定孔的直径可在（1.0-2.0mm）范围内选择。

在本实用新型的一个具体实施方式中，非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板上设置两个截骨导板定位孔，分别是截骨导板定位孔一102和截骨导板定位孔二103。两个截骨导板定位孔主要用于在患者股骨上定位截骨导向器的连接孔。在此3D导板使用时，截骨导板定位孔一102和截骨导板定位孔二103分别对应股骨截骨导向器的上下两个连接孔。由于传统的股骨截骨导向器的上下连接孔的内径分别为4mm和6mm，因而，截骨导板定位孔一102的内径优选为4mm,截骨导板定位孔二103的内径优选为6mm。两个截骨导板定位孔与股骨的接触位置如图5中的位置。

在本实用新型的一个实例中，两个截骨导板定位孔（102、103）可以具有患者的股骨髁表面贴合的凸台。这样，两个截骨导板定位孔（102、103）的深度更深，从而在经由两个截骨导板定位孔（102、103）在患者的股骨髁上钻取截骨导向器的连接孔时，钻头不易偏移，能够确保钻得的连接孔在准确的位置和方向上。这样，能够更好地确保顺利得到与图3所示的机械轴b平行的力线a（即图4中的力线d），从而能够更好地确保股骨侧假体安装之后，患者日后在行走等活动中，因身体重量而对股骨侧假体施加的压力在竖直方向上，不会对股骨侧假体产生剪切力，从而使得股骨侧假体不易松动和损坏，延长股骨侧假体的使用寿命。优选的，两个截骨导板定位孔（102、103）的凸台的高度可以为1-2cm。

在实用新型的一个具体实施例中，两个截骨导板定位孔（102、103）内均设置了空心套筒，其主要作用是调整股骨截骨导向器在患者股骨上的连接孔的位置及轴线方向。如图2所示，此空心套筒的外径201与截骨导板定位孔（102、103）的内径相同从而保证空心套筒的中心轴线与截骨导板定位孔（102、103）的中心轴线重合。优选的，截骨导板定位孔一102内的空心套筒外径为4mm，截骨导板固定孔二103内的空心套筒外径为6mm。空心套筒的内径202根据具体情况可在0.5-1.5mm范围内选择。空心套筒壁203的长度根据截骨导板固定孔的凸台高度相应选择。在使用3D定位导板引导钻头在患者的股骨髁上钻取截骨导向器的连接孔前，先选取直径为空心套筒内径202的一根导针，将导针沿空心套筒钻入股骨表面，然后取下导板观察导针是否插在股骨内侧髁的中心，如果导针位置有偏差可进行适当调整、校准。待导针位置正确后再将3D导板根据导针方位固定后钻取截骨导向器的连接孔。这种设计和操作可以避免钻得的连接孔位置不适合且无法调整，从而影响手术的精准度和手术效果。

在本实用新型的一个实施例中，非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板与患者股骨后髁的贴附部分为长3cm、宽1.5cm的条状结构。优选的，此条状结构的厚度为6mm。当3D定位导板与患者股骨贴附时，条状结构起到了在胫骨和股骨间垫块的作用，增加了3D定位导板与股骨的接触面积。同时由于股骨得到了条状结构的支撑，使定位导板与股骨侧贴附更加紧密，固定于股骨侧的导板更稳定。

在本实用新型的一个实例中，非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板的制作材料为医用尼龙，使得3D定位导板的各个部分更易于成型，且具有足够的强度和韧性。

在本实用新型的一个具体实施方式中，本实用新型的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板制作过程包括如下步骤：

CT 扫描步骤，在该步骤中，扫描患者的股骨，得到患者股骨的详细CT扫描数据。

重建股骨3D模型步骤，在该步骤中，将CT 扫描步骤中得到的CT扫描数据导入数据处理软件，数据处理软件根据骨与软组织亮度不同采用阈值分割功能从CT扫描数据得到CT序列图像，并对CT序列图像进行二值化处理，从而重建患者个性化的股骨3D模型。

股骨情况确定步骤，在该步骤中，利用重建股骨3D模型步骤中重建的患者个性化的股骨3D模型的数据，确定患者股骨的具体形状。

3D定位导板的3D上表面确定步骤，在该步骤中，根据重建股骨3D模型步骤中所确定的股骨的股骨髁形状，确定3D上表面的形状，使得在3D定位导板使用时，3D上表面与患者的股骨髁表面紧密贴合。这样，当利用3D定位导板作为定位媒介，在患者的股骨髁上钻取股骨侧假体安装孔时，3D定位导板不易滑动和移位，从而确保在准确的位置和方向上钻取股骨侧假体安装孔，进而确保股骨侧假体安装后不易损坏或对患者造成次生伤害。

股骨机械轴确定步骤，在该步骤中，根据股骨情况确定步骤中所确定的股骨的形状，将股骨的股骨头中点与股骨髁间中点之间的连线确定为股骨机械轴，该股骨机械轴在患者直立时一般在竖直方向上，即在承受患者资深重力的方向上。

截骨导板定位孔形状、位置及方向确定步骤，在该步骤中，根据股骨情况确定步骤中所确定的股骨的形状，选择股骨侧假体的型号及截骨导向器型号，将股骨侧假体的力线（如图3中的a线）设置于股骨内髁中线,同时使股骨侧假体的力线在冠状位上平行于股骨机械轴（如图3中的b线）且在矢状位上同股骨解剖轴（如图4中的c线）呈10度夹角，从而确定股骨侧假体位置，然后根据确定的股骨假体位置及截骨导向器型号确定截骨导向器在股骨上连接孔的形状、位置及轴线方向，从而确定截骨导板定位孔的形状、位置及方向。因为根据此步骤确定的截骨导板定位孔钻得的股骨侧假体安装孔使得股骨侧假体的力线一定在冠状位上平行于股骨机械轴（如图3中的b线）且在矢状位上同股骨解剖轴（如图4中的c线）呈10度夹角。从而确保股骨侧假体安装之后，患者日后在行走等活动中，因身体重量而对股骨侧假体施加的压力在竖直方向上，不会对股骨侧假体产生剪切力，从而使得股骨侧假体不易松动和损坏，延长股骨侧假体的使用寿命。

空心套筒确定步骤，在该步骤中，根据截骨导板定位孔形状、位置及方向确定步骤中确定的截骨导板定位孔的形状确定内置于截骨导板定位孔内的空心套筒的形状，空心套筒的外径与截骨导板定位孔的内径相同，空心套筒的内径可在0.5-1.5mm范围内选择设定。

截骨导板定位孔及空心套筒制作步骤，在该步骤中，利用3D重建从而显现导板定位孔的形状、位置、轴线方向及空心套筒的形状，根据显现的截骨导板定位孔的形状、位置、轴线方向及空心套筒的形状，选择性地进行激光熔融从而逐层制作截骨导板定位孔及空心套筒。这样，根据患者的股骨的具体形状能够确保制得的截骨导板定位孔具有更精准的位置和方向，从而确保通过该截骨导板定位孔钻取的假体安装孔安装股骨侧假体后，使股骨侧假体的力线沿图3中线a示出的方向，即与股骨机械轴b平行，这样能够确保股骨侧假体安装之后，患者日后在行走等活动中，因身体重量而对股骨侧假体施加的压力在竖直方向上，不会对股骨侧假体产生剪切力，从而使得股骨侧假体不易松动和损坏，延长股骨侧假体的使用寿命。

导板固定孔制作步骤，在该步骤中，将多个导板固定孔制作在3D定位导板的既定位置，用于在3D定位导板使用时将3D定位导板固定在患者的股骨髁上。优选的，导板固定孔104可以为三个且直径可在（1.0-2.0mm）范围内选择。

本实用新型增加了定位导板与股骨髁的接触面积，提高导板固定时的稳定性及假体定位孔的精确度，从而提高手术的精准度及假体的使用寿命。

上述具体实施方式中所列出的实例、步骤只是本实用新型的某种具体的呈现形式，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换、方法步骤的顺序调整、或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，包括:

3D上表面，其根据患者的股骨髁形状经3D打印而生成，使得在所述3D定位导板使用时，所述3D上表面与所述患者的股骨内侧髁远端和内后髁表面紧密贴合；

多个导板固定孔，其位于所述3D定位导板的既定位置，用于在所述3D定位导板使用时对所述3D定位导板进行固定；

截骨导板定位孔，其位于所述3D定位导板上，用于在所述患者的股骨上定位截骨导向器；以及

空心套筒，其设置于所述截骨导板定位孔内，用于调整所述截骨导向器在所述股骨上的连接孔的位置及轴线方向，所述空心套筒的外直径等于所述截骨导板定位孔的内直径。

2.如权利要求1所述的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，所述空心套筒的内直径为0.5-1.5mm。

3.如权利要求1所述的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，所述3D导板与患者股骨后髁的贴附部分为长3cm、宽1.5cm的条状结构。

4.如权利要求3所述的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，所述条状结构的厚度为6mm。

5.如权利要求1所述的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，所述截骨导板定位孔为两个且内径分别为4mm和6mm。

6.如权利要求1所述的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，所述截骨导板定位孔具有与患者股骨髁表面贴合的凸台。

7.如权利要求6所述的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，所述凸台的高度为1-2cm。

8.如权利要求1至7任一项所述的非固定平台膝关节单髁置换3D定位导板，其特征在于，所述导板固定孔为三个且直径为0.5-1.5mm。

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