[发明专利]一种人体骨科手术导航模板的制作方法及其阴模无效

专利信息
申请号: 201010123317.6 申请日: 2010-03-10
公开(公告)号: CN101816590A 公开(公告)日: 2010-09-01
发明(设计)人: 李鉴轶;林荔军;赵卫东;王健;张美超 申请(专利权)人: 南方医科大学
主分类号: A61B19/00 分类号: A61B19/00;B29C39/26
代理公司: 广州三环专利代理有限公司 44202 代理人: 郝传鑫
地址: 510515 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 人体 骨科 手术 导航 模板 制作方法 及其 阴模
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种医疗手术辅助模型和其制造方法,尤其涉及一种人体骨科 手术导航模板的制作方法及其阴模的构造。

背景技术

目前植入物在骨科手术中应用越来越多,一般说来,在骨科植入物手术中 螺钉的准确置入对于手术安全最为重要,如脊柱创伤复位、畸形矫正等手术中, 一般都会采用椎弓根螺钉内固定手术,但由于椎弓根内侧即为走行脊髓等重要 结构的椎管,一旦椎弓根螺钉植入椎管内,就会导致脊髓损伤并引起瘫痪、大 小便失禁等并发症,而且从腰椎向上,胸椎、颈椎的椎弓根横截面直径越来越 小,加大了手术难度及风险。

因此,人们开始寻找可以准确定位的导航系统开展计算机辅助骨科手术, 保证手术的准确安全地开展。目前使用的导航系统普遍具有如下工作原理:医 生手持经过改进后的手术工具,一般来说手术工具上装有标记点,对患者的手 术目标实施操作,手术工具的空间立体定位及瞄准过程均在跟踪器的实时控制 之下,而且跟踪器能够精确地给出术中解剖部位与术前或术中X线/CT/MRI 等多模图像之间的位置关系,经过相应的坐标转换,如平移、旋转等,控制手 术工具达到要求的部位,从而实施相应的手术操作。但目前临床应用中计算机 导航技术同样也存在着一些缺点,如设备价格昂贵、操作复杂、手术时间延长, 以及模板精确度不高,与人体细胞具有排异性等,限制了此技术在临床的广泛 应用。

国知局2009年3月25日公开的《一种可用于椎弓根定位的导航模板制作 方法》(公开号CN 101390773A)的发明专利,该发明专利将逆向工程与快速成 型制造相结合,术前对患者进行CT扫描,采集患者手术区域的数字图像。利用 三维重建软件对所采集的数据进行分析,导出待手术椎骨的三维重建模型。应 用逆向工作软件,根据椎骨的三维重建模型设计椎弓根的最佳进钉钉道,并提 取椎板后部的表面信息,在系统中建立与椎板后部的解剖形态一致的反向模板 模型,最后利用激光快速成型技术制作带有椎弓根钉道的反向导航模板。此发 明专利在手术前就已经将导航模板制作完成,不需要在术中应用其它设备进行 椎弓根的定位,大大减少了手术的时间,减少了患者痛苦。但上述发明方法是 通过快速成型技术制作出进钉模板,即反向导航模板,忽略了反向导航模板的 工艺制作材料的安全性。迄今为止,各种快速成型设备所用的材料都不是生物 安全性的,对人体组织是不安全的,而此发明专利所述之技术需要将快速成型 机制造出来的反向导航模板直接与患者手术骨面相贴,植入人体内,可见此方 法具有潜在危险性。

另外上述发明只适用于椎弓根定位的导航模板的制作,对人体其它部位骨 科手术导航模板制作没说明,缺少通用的导航模板的制作模具。特别是对手术 螺钉的进钉位置和角度未结合人体骨情况作出分析,缺乏实际操作性。

发明内容

本发明是提供一种人体骨科手术导航模板的制作方法及其阴模,利用医学 图像三维重建技术,结合逆向工程软件设计手术导航模板的阴模,制作出具有 生物相容性的骨科手术导航模板,使手术更安全、效果更好。

本发明实施例提供了一种人体骨科手术导航模板的制作方法,包括步骤:

a、采集患者需手术的骨原始数据,在计算机上建立三维模型;

b、分析所述三维模型,提取手术螺钉进钉部位附近的骨曲面图像,设计 好螺钉定位杆;

c、通过逆向工程软件,建立与所述手术螺钉进钉部位附近的骨曲面相吻 合的反向模板,使所述螺钉定位杆位置与所述反向模板相匹配,在计算机上建 立手术导航模板的阴模三维模型,再通过三维打印机将阴模三维模型打印出来, 并制作出阴模实物模型;

d、采用对人体安全的可浇注成型的医用生物材料,比如骨水泥或医用牙 托材料等,以下以骨水泥为例灌注到阴模实物模型中,使阴模中骨水泥模型的 底面三维形状与手术螺钉进钉部位附近的骨曲面吻合一致,待骨水泥硬结后从 阴模中取出骨水泥,形成具有生物相容性的骨科手术导航模板。

所述步骤a具体包括:通过CT机扫描、或MRI设备、或X射线机采集患 者需手术的骨包括形状、大小、长短、结构的数字图像数据,在计算机上建立 三维模型。

进一步,所述步骤c中:制作的阴模实物模型采用喇叭口形状的灌注入口, 或采用匹配手术部位骨的敞口设计,方便医用生物材料充分灌注。

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