[发明专利]联合骨切除与钛板定位的3D打印腓骨重建颌骨手术工具的制造方法

说明书

本发明公开了一种联合骨切除与钛板定位的3D打印腓骨重建颌骨手术工具的制造方法，重建颌骨三维模型和腓骨三维模型；根据病变范围确定颌骨截骨平面，预期颌骨模型的设计；将预成形钛板固定在预期颌骨模型实体的目标位置后进行二次扫描；获得钛板‑预期颌骨复合模型和钛板模型；对钛板‑预期颌骨复合模型、钛板模型及预期颌骨模型的STL文件进行配准对齐；设计下颌骨截骨导板和腓骨截骨导板，将钛板模型中的钉孔对应映射到下颌骨截骨导板和腓骨截骨导板上，形成特制的快速成型导板。本发明制备的腓骨截骨工具所取得的腓骨将有精确就位钉孔，能按照设计预期被准确转移到颌骨上，并利用预弯钛板直接使所取骨段准确就位。

技术领域

本发明涉及颌骨手术工具和颌骨功能性重建技术领域，尤其涉及一种联合骨切除与钛板定位的3D打印腓骨重建颌骨手术工具的制造方法。

背景技术

近年来，数字化外科技术在颌骨缺损修复重建中的应用越来越广泛。通过虚拟手术，外科医师们能够逼真地模拟病变切除、移植骨瓣制备与塑形等关键步骤，并可将钛板弯制等费时费力的繁琐操作前移至术前完成，因而在提高手术精度的同时也极大地提高了手术效率。目前，为实现高精度的颌骨重建手术，主要有导航技术和3D打印外科导板技术。前者可通过与术前影像资料的配准，实时指导病变的切除与移植物的安放，拥有较高的自由性。后者，依据数字化手术的设计流程，术前制作能够引导手术的个性化外科手术工具，术中操作相对简单，费用也相对低廉，对环境要求低，因此目前其临床应用范围更为广泛。

在传统的3D打印外科导板技术应用在颌骨功能性重建中，只能完成颌骨截骨位置的确定，误差较大；近2-3年来结合手术模拟技术，该工具可以对腓骨截骨位置进行确定。但是即便采用了颌骨截骨导板、腓骨截骨导板这两种外科导板技术的辅助，实际的手术效果与术前的模拟设计仍会存在一定的差距。有时即便每一段的截骨都已经精确，但拼合合并过程仍然常常发生前移或扭转，导致术后效果欠佳。当重建的范围包括髁突时，情况更为严重，重建的髁突甚至不在关节窝内。人体咬合系统相当精密，颌骨重建的微小误差都有可能导致术后患者失去咬合功能，造成生活质量的极度下降。

发明人在中南大学湘雅医院临床科研基金(编号：2015102)和湖南省重点研发计划(编号：2017SK2161)的资助下，其团队对大量案例进行了分析，认为除了设计误差外，误差主要是由于下颌骨节段切除后，余留的颌骨会发生三维空间上的位置改变而造成。余留的颌骨段越短，其位置改变的可能性与发生的程度也越大。即使在术前根据打印的颌骨模型弯制好钛板，但在恢复下颌骨的连续性时，余留颌骨的表面解剖标志不足以引导钛板的精确定位。术者在进行操作时，存在较大的主观性，往往难以兼顾咬合关系和髁突位置的准确恢复。

部分研究中虽然尝试通过手工方式在颌骨截骨导板上手工转移钛板钉孔，但由于手工操作误差，仍难以恢复良好的咬合情况。并且由于腓骨段移植后最终将与颌骨愈合为一体，因此腓骨段的空间位置精确确定至关重要，而由于腓骨在手术移取过程中需要保留血运结构，难以用颌骨导板上预备钉孔的方法进行预备，这导致已有的外科导板技术和方法均无法将钛板上的钉孔位置转移到腓骨截骨导板上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种其既能够辅助颌骨、腓骨的截断定位，又能够较高精度的辅助制备的骨段快速定位到预期位置的联合骨切除与钛板定位的3D打印腓骨重建颌骨手术工具的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的联合骨切除与钛板定位的3D打印腓骨重建颌骨手术工具的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、采集患者颌骨和腓骨供区的数据并导入手术设计模拟软件中，重建颌骨三维模型和腓骨三维模型；

步骤2、根据病变范围确定颌骨截骨平面，并将腓骨模拟移植至颌骨缺损区，形成重建后的预期颌骨模型，根据预期颌骨形态反求各腓骨段长度与截骨角度，完成预期颌骨模型的设计；

步骤3、打印预期颌骨模型实体，在术前预成形手术用钛板；