个体化截骨导板套件及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种个体化截骨导板套件及其设计方法。所述个体化截骨导板套件包括个体化膝关节胫骨近端截骨导板，个体化膝关节股骨远端截骨导板，以及个体化股骨多面截骨套件。本发明专利技术通过个体化设计、去除关节软骨因素影响、采用屈曲间隙平衡技术、截骨更加精确，可以有效地辅助主刀医师提高截骨手术的质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
个体化截骨导板套件及其设计方法
本专利技术涉及一组个体化截骨导板套件及其设计方法。
技术介绍
膝关节截骨导板用于全膝关节置换术中的截骨过程，传统的导板均为非个体化设计，或多或少的不符合患者的需求，而相对新兴的3D打印个体化膝关节截骨导板在这方面有了改进，其基于医学影像数据设计与制造，在术前进行模拟手术、制定手术计划，术中按照术前计划进行精确的截骨。现有的3D打印个体化膝关节截骨导板在关节软骨因素的处理上存在一些不足，MR数据无法准确提取软骨建模，尤其在软骨发生退变的时候，CT与MR数据的配准融合也会带来误差及困扰，以至导板设计时无法准确估计关节软骨厚度，从而影响截骨的精确性，另有部分导板虽可估计软骨厚度，但实际操作过程中去除软骨会增加手术时间及无法准确固位，且目前所有的3D打印个体化膝关节截骨导板对于股骨髁存在发育不均衡、膝关节胫骨股骨陈旧性骨折畸形愈合及较大骨质缺损均不能完成全部的截骨过程，且现有导板没有考虑膝关节周围软组织平衡及屈伸间隙为矩形；另外进口导板价格昂贵，生产运输耗时较长，因此，需要对现有导板进行改进。目前常见的膝关节截骨导板的制作方法主要是根据CT、MRI数据提取下肢骨骼、膝关节面软骨之后，确定下肢机械轴、力线、通髁轴、髁间切迹等生物力学标志后，结合所需置换的膝关节假体数据，进行CAD设计，确定截骨平面及股骨外旋角度，导板的导向槽就是实际需要的截骨平面，是不能随意更改的，而导板的整体形态不是恒定的，无论其怎么样变化都始终围绕“准确就位固定，导板导向槽与设计保持一致以提高截骨精度”，爱康公司的截骨导板采用的是小面积就位固定方式，实际使用中固定过紧导板会产生明显变形，并需要在术中刨去关节面软骨，存在使用不便及不准确的因素反而降低截骨的精度，而且没有考虑屈伸间隙平衡、髌骨运动轨迹的问题，以至于术后髌前痛的发生率偏高。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一组个体化截骨导板套件及其设计方法，该导板套件形成一套完整的膝关节股骨胫骨手术辅助装置，通过个体化设计、去除关节软骨因素影响、采用屈曲间隙平衡技术、截骨更加精确，可以有效地辅助主刀医师提高截骨手术的质量和效率。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种个体化截骨导板的设计方法，其特点是，包括如下步骤：1)、根据患者髋、膝、踝关节的三维CT数据建立下肢力线的三维数字化模型，并通过该三维数字化模型进行模拟截骨；2)、当模拟截骨的截骨量与所欲安装假体厚度一致且下肢力线为中立位时，以此时的数据设计股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板；进行设计时，股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板分别选取股骨远端前方及胫骨近端前方皮质面及特异的骨赘作为固位标记，并结合术中可分离软组织的范围确定此固位标记的范围，再利用布尔运算制作出三维数字化模型，该三维数字化模型与相应的股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板的接触固位部分呈凹凸相嵌的弧面结构；3)、在已完成模拟截骨的股骨远端上定位股骨内上髁及股骨外上髁，并进行多次测量通髁轴后取均值，并以髁间切迹进行校准，以此通髁轴为基础设计股骨多面截骨板。本专利技术巧妙地利用了术中患者个体化的骨赘作为股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板的定位标记，不需要借助于关节面软骨来进行固定，使得术中定位卡压方便，又不受关节软骨因素影响。当股骨远端截骨导板与股骨皮质卡压固定良好时，此位置即截骨导板安放并进行股骨远端截骨的位置，因而不需要开髓定位，减少手术步骤，节省时间，减少脂肪栓塞的风险。本专利技术中所述中立位就是身体直立，面向前，两眼向正前方平视，两足并拢，足尖向前，上肢下垂于躯干两侧，掌心向前。髋、膝、踝关节的中心位于同一条直线上，此时意味着股骨与胫骨的截骨均垂直于下肢轴线，为最佳力线。所述股骨外旋截骨即股骨后髁截骨需平行于股骨内外上髁轴，此轴线为经过股骨内髁最高点与股骨外髁最高点的连线，实际上，不同人去测量内外上髁轴线会有少许不同，即使同一个人去测量也会有少许不同，因此需要多次测量，取平均值，减少误差。所述胫骨近端与股骨远端截骨完成后，将下肢伸直，可以测出伸直间隙的长度，然后于屈膝位，将多面截骨导板在间隙机构内上下移动，间隙机构上有刻度，将导板调整到和伸膝间隙相同的刻度上，就表明屈伸膝间隙相等。即是股骨多面截骨板放置正确位置。实际使用时当股骨远端截骨导板与股骨皮质卡压固定良好时，此位置即安放股骨远端截骨导板并进行股骨远端截骨的位置，胫骨近端截骨导板的位置确定与此相同。股骨多面截骨板的定位孔与股骨远端截骨导板的通髁线外旋定位孔是同轴，以此进行位置确定，并保证截骨后股骨外旋角与设计相吻合。基于同一个专利技术构思，利用上述的个体化截骨导板的设计方法制造的个体化截骨导板套件，其结构特点是，包括个体化膝关节胫骨近端截骨导板，个体化膝关节股骨远端截骨导板，以及个体化股骨多面截骨套件；所述个体化膝关节胫骨近端截骨导板包括胫骨近端截骨导板本体，所述胫骨近端截骨导板本体上开有贯通其内外侧面的胫截骨槽；所述胫骨近端截骨导板本体的内侧面为用于与胫骨近端前方皮质及骨赘弧形面相配合接触的弧面结构，该胫骨近端截骨导板本体的外侧面上设有定位柱，该定位柱上开有贯通胫骨近端截骨导板本体内外侧面的定位孔；所述个体化膝关节股骨远端截骨导板包括整体呈L形布置的股骨远端截骨导板本体，所述股骨远端截骨导板本体的中部上开有贯穿其内外侧面的股骨远端截骨槽；所述股骨远端截骨导板本体的内侧面具有用于与股骨远端前方皮质及骨赘呈弧形面配合接触定位，且与股骨滑车面保持间隙的弧面结构；所述股骨远端截骨导板本体的一端端部设有定位柱，该定位柱上开有定位孔，该股骨远端截骨导板本体的另一端端部具有两个延伸部，该延伸部上开有用于确定外旋截骨角度的外旋定位孔；所述股骨远端截骨槽的长度方向与股骨远端截骨方向一致；所述个体化股骨多面截骨套件包括具有正反面的股骨多面截骨导板本体；所述股骨多面截骨导板本体开有用于对前髁进行截骨的前髁截骨槽、用于对后髁进行截骨的后髁截骨槽、用于对股骨前斜面进行截骨的前斜面截骨槽和用于对股骨后斜面进行截骨的后斜面截骨槽；所述前斜面截骨槽和后斜面截骨槽设置在前髁截骨槽和后髁截骨槽之间；所述前髁截骨槽、后髁截骨槽、前斜面截骨槽和后斜面截骨槽均贯通股骨多面截骨导板本体的正反面；所述股骨多面截骨导板本体端部开有用于确定屈膝间隙是否为矩形的间隙平衡机构安装孔。工作时，所述胫骨近端截骨导板本体依靠与骨面的卡压固定进行定位，所述胫骨近端截骨导板本体内侧面结构依据对应的个体化的胫骨近端前方皮质及骨赘特征而设计成弧面结构，胫截骨槽用于容纳截骨锯片对膝关节胫骨近端进行截骨。所述膝关节股骨远端截骨导板本体依靠与骨面及骨赘的卡压固定进行定位，膝关节股骨远端截骨导板本体内侧面与股骨远端前方皮质及骨赘呈弧形面接触，不与股骨滑车面接触，所述股骨远端截骨槽用于容纳截骨锯片进行截骨。膝关节股骨远端截骨导板本体的内侧面可分为股骨远端前方皮质对应面及股骨滑车对应面，具体结构依据对应的个体化的股骨远端前方皮质及骨赘特征而设计。所述个体化股骨多面截骨套件通过前髁截骨槽、后髁截骨槽、前斜面截骨槽和后斜面截骨槽，截骨锯片可以完成对前后髁、股骨前后斜面的截骨。根据本专利技术的实施例，还可以对本专利技术作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：所述间隙平衡机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种个体化截骨导板的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)、根据患者髋、膝、踝关节的三维CT数据建立下肢力线的三维数字化模型，并通过该三维数字化模型进行模拟截骨； 2）、当模拟截骨的截骨量与所欲安装假体厚度一致且下肢力线为中立位时，以此时的数据设计股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板；进行设计时，股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板分别选取股骨远端前方及胫骨近端前方皮质面及特异的骨赘作为固位标记、并结合术中可分离软组织的范围确定此固位标记的范围，再利用布尔运算制作出三维数字化模型，该三维数字化模型与相应的股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板的接触固位部分呈凹凸相嵌的弧面结构；3）、在已完成模拟截骨的股骨远端上定位股骨内上髁及股骨外上髁，并进行多次测量通髁轴后取均值，并以髁间切迹进行校准，以此通髁轴为基础设计股骨多面截骨板。

【技术特征摘要】
1.一种个体化截骨导板的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)、根据患者髋、膝、踝关节的三维CT数据建立下肢力线的三维数字化模型，并通过该三维数字化模型进行模拟截骨；2）、当模拟截骨的截骨量与所欲安装假体厚度一致且下肢力线为中立位时，以此时的数据设计股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板；进行设计时，股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板分别选取股骨远端前方及胫骨近端前方皮质面及特异的骨赘作为固位标记，并结合术中可分离软组织的范围确定此固位标记的范围，再利用布尔运算制作出三维数字化模型，该三维数字化模型与相应的股骨远端截骨导板及胫骨近端截骨导板的接触固位部分呈凹凸相嵌的弧面结构；3）、在已完成模拟截骨的股骨远端上定位股骨内上髁及股骨外上髁，并进行多次测量通髁轴后取均值，并以髁间切迹进行校准，以此通髁轴为基础设计股骨多面截骨板。2.一种利用权利要求1所述的个体化截骨导板的设计方法制造的个体化截骨导板套件，其特征在于，包括个体化膝关节胫骨近端截骨导板，个体化膝关节股骨远端截骨导板，以及个体化股骨多面截骨套件；所述个体化膝关节胫骨近端截骨导板包括胫骨近端截骨导板本体（11），所述胫骨近端截骨导板本体（11）上开有贯通其内外侧面的胫截骨槽（13）；所述胫骨近端截骨导板本体（11）的内侧面为用于与胫骨近端前方皮质及骨赘弧形面相配合接触的弧面结构，该胫骨近端截骨导板本体（11）的外侧面上设有胫骨定位柱（12），该胫骨定位柱（12）上开有贯通胫骨近端截骨导板本体（11）内外侧面的胫骨定位孔（14）；所述个体化膝关节股骨远端截骨导板包括整体呈L形布置的股骨远端截骨导板本体（21），所述股骨远端截骨导板本体（21）的中部上开有贯穿其内外侧面的股骨远端截骨槽（24）；所述股骨远端截骨导板本体（21）的内侧面具有用于与股骨远端前方皮质及骨赘呈弧形面配合接触定位，且与股骨滑车面保持间隙的弧面结构；所述股骨远端截骨导板本体（21）的一端端部设有股骨定位柱（22），该股骨定位柱（22）上开有股骨定位孔（25），该股骨远端截骨导板本体（21）的另一端端部具有两个延伸部（28），该延伸部（28）上开有用于确定外旋截骨角度的外旋定位孔（23）；所述股骨远端截骨槽（24）的长度方向与股骨远端截骨方向一致；所述个体化股骨多面截骨套件包括具有正反面的股骨多面截骨导板本体（31）；所述股骨多面截骨导板本体（31）开有用于对前髁进行截骨的前髁截骨槽（321）、用于对后髁进行截骨的后髁截骨槽（322）、用于对股骨前斜面进行截骨的前斜面截骨槽（331）和用于对股骨后斜面进行截骨的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷青，张先家，刘堂友，蔡立宏，周伟力，
申请(专利权)人：长沙市第三医院，
类型：发明
国别省市：湖南;43