[发明专利]一种基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置及其方法

权利要求书

1.一种基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置，其特征在于，包括导航模板和导向器；

所述的导航模板包含一个内表面与接触的骨表面的解剖形态一致的基座，基座上设计有对应于隧道外口中心的导向管，导向管的中心线与隧道中心线同轴，数量与重建隧道数一致；导向管内设有内螺纹；基座上开有若干通孔，用于检验导航模板的定位以及固定导航模板；

所述的导向器包括内杆、外杆、金属导管和测量尺；内杆一端为定位钩，另一端为截面为键槽形状的弧形定位臂，定位臂上设置有显示导向器张角的刻度；外杆的上端与内杆的定位臂相适应，是一截面为键槽形状的弧形滑槽，通过第一锁紧螺钉与定位臂连接；外杆下端连接在一中空的套筒中部一侧；金属导管一端设有与导向管内螺纹相应的外螺纹，金属导管穿过套筒后与导向管连接，套筒通过第二锁紧螺钉将金属导管固定；测量尺是一端为尖状的金属杆，金属杆上设置有对应于定位钩至尖端距离的刻度，用于测量隧道的距离。

2.根据权利要求1所述的基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置，其特征在于，所述的第一锁紧螺钉安装在外杆上端内侧的平台上，第二锁紧螺钉安装在套筒下部的平台上。

3.根据权利要求1所述的基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置，其特征在于，所述的基座壁厚为2～3mm，导向管内螺纹的公称直径为4mm，中空套筒内径为4mm，长度为30mm，金属导管外螺纹的公称直径为4mm，金属导管内径为2mm，壁厚为1mm，测量尺直径为3.4mm。

4.一种与权利要求1-3中任一项所述的基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置相适应的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采集患者膝关节伸直位CT数据，提取出轮廓清晰的胫骨和股骨点数据并导出；

步骤二：采集患者膝关节伸直位MRI数据，提取出包含胫骨、股骨、半月板、软骨和交叉韧带的点数据并导出；

步骤三：对步骤一和步骤二获得的数据进行采样、删除杂点、降噪和光顺处理，分别进行三维重建后通过注册获得带有半月板、软骨和交叉韧带组织结构的股骨和胫骨膝关节模型；

步骤四：若患者左右膝关节组织结构无畸变且对称性良好，则根据健侧膝关节三维模型确定健侧交叉韧带附丽点解剖位置并进行测量，然后结合健侧的测量数据和患侧三维模型两者来确定患侧关节胫骨隧道内口位置；否则直接根据患侧膝关节三维模型并结合经验数据确定胫骨隧道内口位置；

步骤五：根据步骤四所确定的隧道内口位置，进行虚拟隧道三维设计和分析，并分割出定位所需要的骨表面，在工业三维CAD软件中建立导航模板模型，然后通过快速成型技术加工制备出来；

步骤六：导航模板辅助导向器定位，同时通过导向器的测量尺检验导航模板定位精度，若误差超标可微调导航模板直到满足手术要求。

5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述的步骤四中，胫骨交叉韧带附丽点测量方法为在计算机三维模型横断面方向采用胫骨交叉韧带附丽点到胫骨前边缘和内侧边缘的距离分别占胫骨前后边缘和内外边缘总距离的百分比的方法。

6.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述的步骤五中，虚拟隧道三维设计和分析主要包括在计算机中建立虚拟隧道，然后基于膝关节运动学从伸直位屈曲膝关节成若干不同角度后分析设计的隧道内口位置是否会造成韧带重建后发生撞击以及“雨刷效应”和“橡皮筋效应”，测量隧道的长度和方向是否合理；所述的快速成型技术为熔融沉积成型或光固化成型或选择性激光烧结。

7.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述的步骤六包括以下具体步骤：

(i)使用导航模板贴合于骨表面，基于骨骼的几何形态初步定位；

(ii)导航模板和金属导管通过螺纹固定连接，外杆与金属导管在套筒处连接，引导膝关节内导向器的定位钩初步定位，关节镜下观察定位钩的位置，微调模板使定位钩达到理想位置；

(iii)保持步骤(ii)中定位钩的位置不变，卸下金属导管，通过测量尺分别测量隧道外口中心点和基座上若干通孔中心点至少四个不同点到定位钩的距离，并将其与计算机测量值进行对比，若保持一致则说明导航模板定位准确；

(iv)使用短克氏针打入基座上通孔固定导航模板，避免克氏针钻入胫骨时抖动造成偏差；

(v)取下测量尺，再次安装上金属导管引导钻入克氏针。

8.权利要求1-3中任一项所述的定位装置在前后交叉韧带单束或双束重建手术中胫骨隧道定位中的应用。