一种基于数字医学和3D打印技术的骨科矫形新术式制造技术

本发明专利技术属于骨科矫形手术及骨科医疗器械技术领域，确切的来说是一种基于数字医学和3D打印技术的新型个性截骨矫形术式。针对现有的截骨矫形类手术在治疗时，由于术前仅通过单纯的二维数据测量来确定截骨平面及角度，术中往往需要多次调试，增加了手术的危险性和不确定性，并且因为肌肉牵拉、摆动偏移等各种原因往往无法达到预期效果，现提出如下方案，其步骤包括CT图像三维重建、钢板螺钉系统的数据采集、计算机模拟手术、钢板螺钉植入匹配、反向还原三维数据、截骨导板设计、夹持锁定套筒设计和术中矫形校正。本发明专利技术借助计算机模拟来指导手术，通过个性化导板和辅助工具来保障手术准确性，简化手术步骤，缩短手术时间，减少手术风险，具有广泛的临床推广意义。具有广泛的临床推广意义。具有广泛的临床推广意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字医学和3D打印技术的骨科矫形新术式


[0001]本专利技术涉及骨科矫形手术及骨科医疗器械
，尤其涉及一种基于数字医学和3D打印技术的骨科截骨矫形新术式。

技术介绍

[0002]近年来，骨科类疾病发病率逐年递增，因骨骼包裹于人体组织内目前主要通过CT进行骨骼断层扫描来诊断。在医生与患者沟通病情及治疗方案时，因CT医学影像的平面化、专业化造成患者无法看懂，进而产生一定的沟通不畅和不信任感。
[0003]现有的需要截骨矫形类骨科疾病在手术治疗时，由于术前仅通过单纯的二维数据测量来确定截骨平面及角度，术中往往需要多次调试，增加了手术的危险性和不确定性，并且因为肌肉牵拉、摆动偏移等各种原因往往无法达到预期效果，从而导致患者的病情得不到更好的治疗。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决该类疾病在现有传统手术时容易因反复操作丢失骨量等问题，期望实现精准定位截骨部位及角度的矫形设计，而提出的一种基于数字医学和3D打印技术的骨科截骨矫形新术式。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种基于数字医学和3D打印技术的骨科矫形新术式，针对3D打印的骨科矫形使用方法，该方法包括CT图像三维重建、钢板螺钉系统的数据采集、计算机模拟手术、钢板螺钉植入匹配、反向还原三维数据、截骨导板设计、夹持锁定套筒设计和术中矫形校正，采用上述3D打印的骨科矫形使用方法具体操作如下：
[0007]S1：CT图像三维重建：根据患者的螺旋CT扫入图像，保存为dicom格式，使用三维软件将CT图像处理得到并保存为stl格式的原始三维数据；
[0008]S2：钢板螺钉系统的数据采集：准备好术中可能用到的钢板螺钉系统，包括各种规格的钢板，锁定螺钉，锁定套筒，钻头，锯片，测量钢板钉孔最小内径，钻头直径，锯片厚度，锁定套筒螺纹倾角和规格，将锁定螺钉固定在钢板上，如钢板螺钉为镜面则用着色剂喷涂表面，使用激光扫描仪扫描钢板螺钉，得到并保存为stl格式的钢板螺钉三维数据，扫描需要设备和软件；
[0009]S3：计算机模拟手术：根据步骤1所得到的原始三维数据，按照医学矫形要求做计算机模拟，达到手术要求，记录截骨面，骨块位移数据并保存stl格式的模拟三维数据；
[0010]S4：钢板螺钉植入匹配：由步骤3得到的模拟三维数据和步骤2中扫描得到的钢板螺钉三维数据，按医学要求做计算机植入匹配，帮助医生选择最优的钢板螺钉，选择最优的钢板螺钉和模拟三维数据的位置关系，确认钢板螺钉规格，配套工具参数，导板固定针直径为钻头直径，记录并保存为stl格式的三维匹配数据；
[0011]S5：反向还原三维数据：根据步骤4所得三维匹配数据，在满足手术入路的范围内，
截骨面两侧各保留至少两颗在骨块内间距最大的螺钉并记录位置数据，保持螺钉在骨块内位置不变，反向还原成保留螺钉位置信息和截骨位置信息的原始三维数据，并保存为stl格式的还原三维数据；
[0012]S6：截骨导板设计：根据步骤5中得到含有螺钉和截骨位置信息的还原三维数据制作截骨导板，导板结构分为固定针内管，外管，截骨槽，连接卡槽，导板主体。以骨骼表面为导板内侧曲面，以螺钉位置为固定针位置，根据截骨位置信息确定截骨槽，截骨槽宽度大于锯片厚度，固定针内管内径大于钻头直径，外径为钢板螺钉孔直径，固定针内管套与外管内，外管内径大于固定针内管外径，并与导板主体相连，连接卡槽连接根据截骨槽数据设计为可拆卸E型卡槽，将截骨槽两边导板连接固定，数据保存为截骨导板，并用3D打印机打印；
[0013]S7：夹持锁定套筒设计：夹持锁定套筒包括中心夹持锁定套筒和偏心夹持锁定套筒，中心夹持锁定套筒根据步骤2扫描和测绘(或由厂家提供)得到的锁定套筒三维数据，夹持锁定套筒上设有弹性槽，弹性槽为螺纹头后端做环型切除。夹持锁定套筒从螺纹端做三等分切割成三爪夹头，至弹性槽末端。偏心夹持锁定套筒在中心夹持锁定套筒的数据上将中空内径平移一定距离，最大距离为中空边缘与螺纹的相切，可根据手术需要设计不同偏心距离，并交工厂生产备用；
[0014]S8：医生充分暴露骨骼表面，放置截骨导板，置入固定针固定导板，取下连接卡槽，截骨，取下固定针内管及截骨导板，矫形骨块分离，穿过固定针放置钢板贴与骨面，安装中心夹持锁定套筒，CT或C臂机校验矫形效果，如需校正则安装偏心夹持套筒，安装螺钉，缝合伤口。
[0015]优选的，所述钢板螺钉系统包括各种规格的钢板，锁定螺钉，锁定螺钉固定在钢板上。
[0016]优选的，所述导板结构为导板本体、固定针内管、外管、固定针、截骨槽、连接卡槽，导板本体的中间位置设置有截骨槽，并通过连接卡槽进行连接，外管与导板本体相连，固定针内管安装在外管内，固定针通过固定针内管置入骨骼。
[0017]优选的，所述夹持锁定套筒包括中心夹持锁定套筒和偏心夹持锁定套筒，中心夹持锁定套筒和偏心夹持锁定套筒上均设有三个倾角螺纹和三弹性槽形成三爪夹头。
[0018]本专利技术借助计算机模拟来指导手术，通过个性化导板和辅助工具来保障手术准确性，简化手术步骤，缩短手术时间，减少手术风险，具有广泛的临床推广意义。
附图说明
[0019]图1为本专利技术提出的一种基于数字医学和3D打印技术的骨科矫形新术式的钢板螺钉结构示意图；
[0020]图2为本专利技术提出的一种基于数字医学和3D打印技术的骨科矫形新术式的截骨导板结构示意图；
[0021]图3为本专利技术提出的一种基于数字医学和3D打印技术的骨科矫形新术式的锁定套筒结构示意图。
[0022]图中：2、钢板螺钉系统；21、钢板；22、锁定螺钉；6、导板结构；61、导板本体；62、外管；63、固定针内管；64、固定针；71、中心夹持锁定套筒；711、偏心夹持锁定套筒；72、弹性槽；73、倾角螺纹；65、截骨槽；66、连接卡槽。
具体实施方式
[0023]下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0024]实施例
[0025]参照图1
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3，一种基于数字医学和3D打印技术的骨科矫形新术式，针对3D打印的骨科矫形使用方法，该方法包括CT图像三维重建、钢板螺钉系统的数据采集、计算机模拟手术、钢板螺钉植入匹配、反向还原三维数据、截骨导板设计、夹持锁定套筒设计和术中矫形校正，采用上述3D打印的骨科矫形使用方法具体操作如下：
[0026]S1：CT图像三维重建：根据患者的螺旋CT扫入图像，保存为dicom格式，使用三维软件将CT图像处理得到并保存为stl格式的原始三维数据；
[0027]S2：钢板螺钉系统的数据采集：准备好术中可能用到的钢板螺钉系统，包括各种规格的钢板，锁定螺钉，锁定套筒，钻头，锯片，测量钢板钉孔最小内径，钻头直径，锯片厚度，锁定套筒螺纹倾角和规格，将锁定螺钉固定在钢板上，如钢板螺钉为镜面则用着色剂喷涂表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字医学和3D打印技术的骨科矫形新术式，该方法包括CT图像三维重建、钢板螺钉系统的数据采集、计算机模拟手术、钢板螺钉植入匹配、反向还原三维数据、截骨导板设计、夹持锁定套筒设计和术中矫形校正，其特征在于术前采集植入物的数据，模拟术中预期效果图，而后反向还原三维数据，减少术中因操作导致的截骨偏差，从而达到预期术后效果。采用上述3D打印的骨科矫形使用方法具体操作如下：S1：CT图像三维重建：根据患者的螺旋CT扫入图像，重建三维数据，并保存为stl格式的原始三维数据；S2：钢板螺钉系统的数据采集：准备好术中用到的钢板螺钉系统，使用激光扫描仪扫描钢板螺钉，得到并保存为stl格式的钢板螺钉三维数据。S3：计算机模拟手术：根据步骤1所得到的原始三维数据，按照医学矫形要求做计算机模拟，达到手术要求，记录截骨面，骨块位移数据并保存stl格式的模拟三维数据；S4：钢板螺钉植入匹配：由步骤3得到的模拟三维数据和步骤2中扫描得到的钢板螺钉三维数据，按医学要求，选择钢板螺钉做计算机植入匹配，数据保存stl格式的三维匹配数据；S5：反向还原三维数据：根据步骤4所得三维匹配数据，在满足手术入路的范围内，截骨面两侧各保留至少两颗在骨块内间距最大的螺钉并记录位置数据，保持螺钉在骨块内位置不变，反向还原成保留螺钉位置信息和截骨位置信息的原始三维数据，并保存为stl格式的还原三维数据；S6：截骨导板设计：根据步骤5中得到含有螺钉和截骨位置信息的还原三维数据设计制作截骨导板；S7：夹持锁定套筒设计：夹持锁定套筒包括中心夹持锁定套筒和偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志群，王乙辛，刘逸夫，
申请(专利权)人：刘逸夫，
类型：发明
国别省市：