一種用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及手術用導航模板制作技術，更具體地說，涉及一種用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板。
【背景技術】
[0002]隨著人口老齡化及運動性損傷的增加，膝關節骨性關節炎的發病率越來越高，對于終末期的骨性關節炎，目前臨床上有效的治療方法為膝關節置換術。無論是髕股關節置換還是全膝關節置換均涉及到髕骨的處理，在進行髕骨置換時，精確地進行髕骨切骨面的選擇，保留合適的髕骨厚度，選擇恰當的髕骨假體，是手術成功的關鍵，也是患者術后獲得滿意療效的保障。
[0003]髕骨解剖結構為不規則形，在全膝置換中如何進行準確、對稱性的進行髕骨截骨仍然是一難點。臨床醫師術中采用“徒手法”或廠商配置的髕骨“截骨器”來進行截骨，不對稱截骨的發生率約10%，同時髕骨截除過多或過少的情況時有發生，導致術后伸膝力量減弱、髕骨不穩、髕骨骨折或者屈伸活動受限、聚乙烯過度磨損等問題。否則，術后發生髕骨軌跡異常、髕骨假體松動、假體失敗、膝前痛等風險也會成倍增加。迄今，臨床上仍缺乏可靠的髕骨截骨工具，盡管有學者實用新型了計算機導航手術系統，通過光學定位裝置來輔助進行髕骨截骨。然而，該系統代價高，手術時間長，臨床推廣困難。
[0004]得益于計算機及數字技術的快速發展，目前3D打印技術正在國內外掀起新一輪研宄熱潮。其在航空航天、醫療、教育、建筑、藝術等領域得到了廣泛應用，改變了傳統的產品設計制造模式。國內多位學者已將該技術應用于骨科領域，例如脊柱椎弓根螺釘植入導航模板的制作方法，以及用于膝關節置換的股骨及脛骨導航模板制作方法，然而由于人體骨骼形態的特殊性及外科手術的復雜性，上述導航模板及制作方法也僅適用于具體部位的特定手術，沒有通用性。尤其是髕骨的不規則形狀，增大了導航模板設計的難度。因此亟待開發一種用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板，以解決現有技術中外科醫生在進行髕骨置換時，無法精確控制截骨深度并獲得理想的對稱性截骨面的難題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有的導航模板不適用于髕骨截骨手術的問題，提供一種用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板，包括:定位桿、截骨槽以及連接兩者的基板；其中，所述基板的內表面與髕骨的部分關節面表面完全貼合；所述定位桿與髕骨的嵴位置相對應，用于安裝固定釘；所述截骨槽與所需的髕骨截骨面位置相對應，用于定位截骨面。
[0007]在根據本實用新型所述的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板中，所述截骨槽具有截骨通道，且所述截骨通道所在平面平行于根據髕骨前皮質表面擬合的特征平面。
[0008]在根據本實用新型所述的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板中，所述定位桿為兩個及以上。
[0009]在根據本實用新型所述的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板中，所述定位桿沿髕骨嵴的延伸方向排列。
[0010]在根據本實用新型所述的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板中，所述定位桿中設有定位孔，所述定位孔的延伸方向垂直于所述截骨通道所在平面。
[0011]在根據本實用新型所述的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板中，所述定位桿底端與所述截骨通道所在平面的距離值，與髕骨總厚度的差值為12?15_。
[0012]在根據本實用新型所述的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板中，所述基板中部設有觀察孔。
[0013]實施本實用新型的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板，具有以下有益效果:本實用新型針對髕骨截骨手術的特點，設計與髕骨特征相對應的定位桿、截骨槽與基板，由基板與髕骨的關節面表面進行貼合確定安裝位置，通過定位桿將導航模板固定在髕骨上，再由截骨槽定位截骨面，可以精確地控制截骨深度，并準確地定位截骨位置，獲得理想的對稱性截骨面。
【附圖說明】
[0014]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0015]圖1為基于患者膝關節掃描圖像建立的三維數字化的髕骨模型示意圖；
[0016]圖2為根據本實用新型的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板的示意圖；
[0017]圖3為根據本實用新型制作的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板的使用狀態圖；
[0018]圖4為根據本實用新型優選實施例的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板制作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0020]本實用新型可以針對不同患者的髕骨形狀，提供個性化的髕骨截骨導航模板。如圖1為基于患者膝關節掃描圖像建立的三維數字化的髕骨模型示意圖。該髕骨模型可以基于待手術的患者膝關節CT或MRI斷層掃描圖像建立。如圖1所示，該髕骨模型的形狀不規貝1J，其上部分表面為髕骨關節面表面，下部分表面為髕骨前皮質表面。
[0021]請結合參閱圖2和圖3，為根據本實用新型的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板的結構及使用狀態示意圖。本實用新型提供的髕骨截骨導航模板1至少包括:定位桿11、截骨槽12以及連接兩者的基板13。
[0022]其中，基板13的內表面與需要截骨的髕骨的部分關節面表面完全貼合。優選地，可以在基板13的中部設置觀察孔131，在手術過程中醫師可以通過該觀察孔131觀察髕骨位置，也便于用手握住該髕骨截骨導航模板1進行定位。
[0023]定位桿11位于基板13的上部，與髕骨的嵴位置相對應，即在將基板13與髕骨的關節面表面貼合后，定位桿11位于髕骨2的嵴的位置。定位桿11中具有定位孔，可用于安裝固定釘，進而將該髕骨截骨導航模板1固定在髕骨2上。優選地，定位孔的延伸方向垂直于髕骨截骨面，即截骨槽12的截骨通道所在平面。在本實用新型的一個優選實施例中，還可以設置兩個或兩個以上的定位桿11。并且，當設置兩個或兩個以上的定位桿11時，這些定位桿11優選沿嵴的延伸方向排列，以實現更好地定位。
[0024]截骨槽12位于基板13的下部，與所需的髕骨截骨面位置相對應，即在將基板13與髕骨的關節面表面貼合后，截骨槽12位于所需的髕骨截骨面位置。該截骨槽12具有截骨通道，通過對截骨工具例如電動擺鋸進行限位來定位截骨面。優選地，本實用新型中可以選擇髕骨前皮質表面，通過最小二乘法擬合出特征平面，再根據該特征平面確定所需的髕骨截骨面位置。本實用新型的一個獨特之處在于，將該截骨槽12的截骨通道所在平面即所需的髕骨截骨面設置為平行于根據髕骨前皮質表面擬合的特征平面。而截骨通道所在平面距離髕骨嵴位置即定位桿底端的垂直距離等于需要截除的髕骨厚度。在本實用新型的一些實施例中，可以由用戶根據外科手術原則，即最終保留髕骨理想厚度需12?15_，參考髕骨的總厚度及髕骨外側關節面的位置設定需要截除的髕骨厚度的值，例如在一個實施例中髕骨的總厚度為22.5mm，則設定截除髕骨厚度為7.5mm，剩余髕骨厚度為15mm。在本實用新型的另一些實施例中，系統也可以自動對該髕骨模型的三維數據進行測量，包括但不限于髕骨寬度、長度、厚度，髕骨關節面寬度、長度及中央嵴位置等三維參數。然后根據這些三維數據通過虛擬截骨等手段計算需要截除的髕骨厚度的值。
[0025]本實用新型制作的導航模板可用于膝關節置換的髕骨截骨手術。如圖3中所示，本實用新型制作的髕骨截骨導航模板1首先通過基板13與髕骨的關節面表面進行貼合，在確定了安裝位置后，將固定釘穿過定位桿11固定在髕骨上。本實施例中設置了兩個定位桿11，因此可以很好地將髕骨截骨導航模板1固定在髕骨2上，使兩者相對位置不變。隨后，可以使用電動擺鋸沿截骨槽13的截骨通道對髕骨2進行截骨，保留髕骨下部的前皮質部分即可。
[0026]請參閱圖4，為根據本實用新型優選實施例的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板制作方法的流程圖。應該說明地是，本實用新型提供的膝關節置換的髕骨截骨導航模板，可以采用圖4的制作方法獲得，也可以采用其他制作流程和工藝得到。圖4中，本實用新型提供的用于膝關節置換的髕骨截骨導航模板制作方法包括以下步驟:
[0027]首先，在步驟S1中，基于患者膝關節的醫學影像數據建立三維數字化的髕骨模型。
[0028]具體地，本實用新型需要預先獲取患者膝關節CT或MRI斷層掃描圖像。隨后，通過解剖工程重建軟件導入該CT或MRI斷層掃描圖像，根據骨與軟組織具有不同灰度值的特征，進行圖像分割和修補，計算獲得三維數字化的髕骨模型，并存儲備用。如圖1中示出的