髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法技术

一种髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法，包括如下步骤：A．仿真重建，根据髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据进行三维重建获得原始三维重建模型；在原始三维重建模型基础上沿骨折线进行骨折块分割并去除股骨头得到骨折块分离模型；在骨折模型基础上操作调整单个骨折块三维空间位置以恢复髋臼正常解剖形态得到复位骨折模型；B．虚拟后柱拉力螺钉植入模拟，以复位骨折模型为基础，在复位骨折模型上以圆柱体模拟后柱拉力螺钉植入复位骨折模型；C．导航模块模拟体获得，根据圆柱体建立导航模块模拟体，获得具有钉道的导航模块模拟体；D．3D打印得到导航模块。本发明专利技术制备的导航模块具有制备工艺简单、精度高、安全性好的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及骨折复位
，特别是涉及一种髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法。
技术介绍
内固定是通过骨科手术在骨折复位后用金属或生物材料维持骨折对位和稳定的技术。对于存在较大的骨折块的患者，多用螺钉固定，小骨折块只可用克氏针内固定。往往是在骨折块中心先钻一孔，然后与骨纵轴成一定角度，斜向对侧钻孔和拧入螺钉（或钻入克氏针），以促进愈合。随着计算机技术与影像学技术的发展，导航技术已经成为骨科手术的非常重要的一种应用方式，导航技术使髋臼骨折手术治疗更加精确而有效。现有导航设备主要有基于X射线的二维导航系统、计算机导航系统和导航模板。虽然与导航系统密切相关的影像学与计算机技术在近年得到迅速发展，但导航系统在实际临床应用率并不高，主要存在以下方面不足。首先，现有导航设备术中需要反复采集患者影像学信息以获得定位，增加了患者与手术医生的射线暴露时间，这种缺陷在基于X线的导航系统中体现尤为明显。其次，常规导航设备操作繁琐，价格昂贵，适用性较差。此外，现有导航设备以计算机导航为例，术中患者体位变化等因素容易引起图像漂移，需要反复调整，影响导航精度。现有导航模板能够避免患者移动引起的精度误差，通过导航模板进行骨折对象复位操作通常是将导航模板置入骨折部位，然后通过导航模板打孔，再装入克氏针或者装配后柱拉力螺钉。导航模板，有助于确保克氏针的方向精度，是确保骨折内固定成功的关键因素之一。但是由于导航模板本身固定的，不与特定的骨折患者情况匹配，导致术中不匹配情况频发，使得导航精度有所降低。因此，针对现有技术不足，提供一种精确高、安全性好的髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法以克服现有技术不足甚为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于避免现有技术的不足之处而提供一种髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法，该髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法所制备的导航模块具有精度高、安全性能良好的特点。本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现：一种髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法，包括如下步骤：A．仿真重建根据髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据进行三维重建获得原始三维重建模型；在原始三维重建模型基础上沿骨折线进行骨折块分割并去除股骨头得到骨折块分离模型；在骨折模型基础上操作调整单个骨折块三维空间位置以恢复髋臼正常解剖形态得到复位骨折模型；B．虚拟后柱拉力螺钉植入模拟以复位骨折模型为基础，在复位骨折模型上以圆柱体模拟后柱拉力螺钉植入复位骨折模型；C．导航模块模拟体获得根据圆柱体建立导航模块模拟体，使导航模块模拟体固定于该复位骨折模型，且导航模拟体覆盖住圆柱体，在导航模块对应圆柱体穿过的位置对应形成通孔作为虚拟钉道，获得具有虚拟钉道的导航模块模拟体；D．3D打印将导航模块模拟体通过3D打印设备打印，得到导航模块。优选的，步骤A中，在扫描层距≤1mm、扫描电流为200-250mAs、扫描电压为80- 130kv、扫描矩阵为 521×512、扫描窗位为软组织窗、扫描部位为骨盆及股骨上段的扫描条件下扫描获得髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据。优选的，步骤A中通过医学三维重建软件Mimics14.0进行三维重建获得原始三维重建模型。优选的，步骤C具体是运用布尔运算得到具有虚拟钉道的导航模块模拟体。优选的，步骤C中虚拟钉道的直径设置为3.2mm。优选的，步骤D具体是，根据步骤C的导航模块模拟体导入3D打印机，在打印精度0.1mm、模型填充度20％、打印温度230℃的参数设置下进行模型打印，得到导航模块。优选的，步骤D还包括对打印的导航模块在低于100摄氏度的温度下进行消毒。本专利技术的一种髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法，包括如下步骤：A．仿真重建，根据髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据进行三维重建获得原始三维重建模型；在原始三维重建模型基础上沿骨折线进行骨折块分割并去除股骨头得到骨折块分离模型；在骨折模型基础上操作调整单个骨折块三维空间位置以恢复髋臼正常解剖形态得到复位骨折模型；B．虚拟后柱拉力螺钉植入模拟，以复位骨折模型为基础，在复位骨折模型上以圆柱体模拟后柱拉力螺钉植入复位骨折模型；C．导航模块模拟体获得，根据圆柱体建立导航模块模拟体，使导航模块模拟体固定于该复位骨折模型，且导航模拟体覆盖住圆柱体，在导航模块对应圆柱体穿过的位置对应形成通孔作为虚拟钉道，获得具有虚拟钉道的导航模块模拟体；D．3D打印，将导航模块模拟体通过3D打印设备打印，得到导航模块。该髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法通过骨折对象的骨盆薄层CT扫描直接进行三维建模，并通过复位模型模拟拉力螺钉置入获得具有虚拟钉道的导航模块模拟体，通过3D打印获得导航模块。该导航模块具有制备工艺简单、精度高、安全性好的特点。附图说明结合附图对本专利技术作进一步的描述，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。图1是根据一髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据得到的三维重建示意图 ，其中，A 是原始三维重建模型，B 是骨折块分离模型，C是髋臼关节面骨折累及情况示意图，D是虚拟的骨折复位模型。图2是虚拟后柱拉力螺钉植入模拟示意图。图3是根据圆柱体建立导航模块模拟体的示意图。图4是导航模块模拟体的获取过程示意图，A是导航模块模拟体粗坯构建，B 是根据后柱拉力螺钉位置调整导航模块位置示意图，C是带有虚拟钉道的导航模块模拟体示意图，D是导航模块导航示意图。图5是模拟临床操作中导航模拟示意图。图6是髋臼骨折内固定效果示意图。在图1至图6中，包括：导航模块模拟体100、圆柱体200、虚拟钉道300、后柱拉力螺钉400。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1。一种髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法，通过如下步骤进行的。A．仿真重建。根据髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据进行三维重建获得原始三维重建模型。具体是扫描层距≤1mm、扫描电流为200-250mAs、扫描电压为80- 130kv、扫描矩阵为 521×512、扫描窗位为软组织窗、扫描部位为骨盆及股骨上段的扫描条件下扫描获得髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据，并通过医学三维重建软件Mimics14.0进行三维重建获得原始三维重建模型。在原始三维重建模型基础上沿骨折线进行骨折块分割并去除股骨头得到骨折块分离模型。在骨折模型基础上操作调整单个骨折块三维空间位置以恢复髋臼正常解剖形态得到复位骨折模型，具体可通过平移、旋转等操作调整单个骨折块三维空间位置以恢复髋臼正常解剖形态得到复位骨折模型。图1是根据一髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数进行的三维重建示意图 ，其中，A 是原始三维重建模型，B 是骨折块分离模型，C是髋臼关节面骨折累及情况示意图，D是虚拟的骨折复位模型。B．虚拟后柱拉力螺钉植入模拟以复位骨折模型为基础，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A．仿真重建根据髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据进行三维重建获得原始三维重建模型；在原始三维重建模型基础上沿骨折线进行骨折块分割并去除股骨头得到骨折块分离模型；在骨折模型基础上操作调整单个骨折块的三维空间位置以恢复髋臼正常解剖形态得到复位骨折模型；B．虚拟后柱拉力螺钉植入模拟以复位骨折模型为基础，在复位骨折模型上以圆柱体模拟后柱拉力螺钉植入复位骨折模型；C．导航模块模拟体获得根据圆柱体建立导航模块模拟体，使导航模块模拟体固定于该复位骨折模型，且导航模拟体覆盖住圆柱体，在导航模块对应圆柱体穿过的位置对应形成通孔作为虚拟钉道，获得具有虚拟钉道的导航模块模拟体；D．3D打印将导航模块模拟体通过3D打印设备打印，得到导航模块。

【技术特征摘要】
1.一种髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法，其特征在于，
包括如下步骤：
A．仿真重建
根据髋臼骨折对象骨盆薄层CT扫描数据进行三维重建获得原始三维重建模型；
在原始三维重建模型基础上沿骨折线进行骨折块分割并去除股骨头得到骨折块分离模型；在骨折模型基础上操作调整单个骨折块的三维空间位置以恢复髋臼正常解剖形态得到复位骨折模型；
B．虚拟后柱拉力螺钉植入模拟
以复位骨折模型为基础，在复位骨折模型上以圆柱体模拟后柱拉力螺钉植入复位骨折模型；
C．导航模块模拟体获得
根据圆柱体建立导航模块模拟体，使导航模块模拟体固定于该复位骨折模型，且导航模拟体覆盖住圆柱体，在导航模块对应圆柱体穿过的位置对应形成通孔作为虚拟钉道，获得具有虚拟钉道的导航模块模拟体；
D．3D打印
将导航模块模拟体通过3D打印设备打印，得到导航模块。
2.根据权利要求1所述的髋臼骨折用后柱拉力螺钉3D导航模块的制备方法，其特征在于：
步骤A中，在扫描层距≤1mm、扫描电流为200-250mAs、扫描电压为80- 130kv、扫描矩阵为 521...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文华，吴章林，曾参军，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：广东;44