[实用新型]腓骨近端骨肿瘤病灶清除导向器制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物与新医药技术，具体涉及一种腓骨近端骨肿瘤病灶清除导向器制备装置。

背景技术

对于骨肿瘤手术而言，因患者肿瘤生长部位、类型、大小不同，手术方式差异性很大，再加之患者间年龄、体型、体质等差异，十分有必要为患者进行一对一的个体化手术设计。现代计算机技术为手术前设计提供良好的工作平台，能够让骨科医生很容易的进行数字化的、精准的手术设计，但将术前设计准确的还原应用于实际手术却是一个难题。随着3D打印技术的推广使用，基于3D打印技术的手术导向器设计、制作工艺孕育而生。手术方案设计是结果，而导向器则是达到这种结果的方式，因此，导板是手术设计的逆向工程产物。在手术设计的同时，即可在设计方案的基础上完成导板的设计，生成文件用于3D打印加工。加工好的导板能够在手术过程中还原手术设计方案，引导手术者顺利的按照手术前的设计进行手术操作。

数字化的手术辅助定位系统，可以帮助医生将手术前的设计方案完整、准确的导入到手术中。目前较为流行的手术定位系统有：术中计算机辅助导航、术中导向器等，前者定位精确，术中操作灵活性强，具有很强的应变性，术中可以给与实时的图像支持，切除后可验证范围;但其硬件投资较大，操作学习曲线长，术中定位装置的安装会照成二次损伤。术中导向器将手术前的设计方案带入手术中，辅助医生按照设计完成手术操作。轻松简单的标记肿瘤范围、确定截骨角度、引导内固定安装等等，设计原理就是设计出一组曲面，使得这个曲面能够很好的贴附于手术中显露出的骨面，贴附应具有位置唯一性，固定好的导板应不易移动位置，同时导板上还带有引导细克氏针的孔洞，通过引导，将克氏针固定于骨组织，去除导板后，可使用磨钻或摆锯进行截骨，范围较小的良性病变也可定位后直接使用刮勺刮除。

3D打印通常可为导向器设计后形成实物并提供临床使用提供有效解决方案，具有精准度高，操作简便，造价低廉的特点。但是，利用3D打印技术打印导向器目前存在一些难以克服的技术瓶颈：

1）目前国内外尚无针对骨性特征曲面提取的专业软件，完全依赖手工绘制提取；且该方法主要应用于工业部件曲面提取，因工业部件曲面通常有限，故手工提取工作量相对较小。在对骨肿瘤模型的点云数据形成蒙皮并网格化后存在数量巨大的三角面片，需要工科专业技术人员花费大量的时间进行手动的三角面片破洞的修补，修补后根据获得目标曲面一一进行手工绘制构成实体，从而得到特征曲面体，绘制过程繁琐且精准度受人为因素影响较大。寰枢椎曲面更为复杂，即使简化后仍然有7-8万个曲面，手工提取及绘制工作量极其巨大；即使是熟练的专业计算机技术人员，也要耗费数百小时，不仅人工成本巨大，而且加上导向器的后期制作时间，患者往往会错过最佳手术时机。

2）目前3D打印技术利用快速成型技术制作导向器是基于SLA技术（立体光固化成型法），用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体。但存在以下缺点：①在患者层面，树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变，因此制作出的导向器精确度低。由于导向器精度导致的置钉误差，有可能使患者出现动脉损伤；②在医院层面，SLA系统造价高昂，其使用和维护成本过高，国内大多数医院无法获得如此高昂价格的工业级制造设备，即使购进设备，维护设备的人力及经济成本也颇高，因此无法在国内医院推广；③在医生层面，SLA系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻，成型件多为树脂类，强度，刚度，耐热性有限，不利于长时间保存，因此在导向器的制备过程中医生面临的巨大的挑战。④在工程技术层面，预处理软件与驱动软件运算量大，与加工效果关联性太高，软件系统操作复杂，导向器实体制备需要专人操作并维护，其学科交叉的特殊属性使计算机设计工程人员需要与骨科医生进行反复讨论设计，耗费大量时间。上述各个层面的不足，决定了该技术目前无法广泛地在临床上进行推广应用。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术中存在的问题，而提供一种使临床医生直接利用这一工作平台，输入手术患者的CT数据资料，就可以设计制备出导向器，可以克服目前国内该技术领域瓶颈，具有重大的科研价值和临床使用意义腓骨近端骨肿瘤病灶清除导向器制备装置。