[发明专利]曲面定位型微创髋臼前柱置钉瞄准器及其制备方法

权利要求书

1.曲面定位型微创髋臼前柱置钉瞄准器，其特征是：包括呈三角形桁架结构的本体，本体包括两个主定位脚、一个辅定位脚、一面主支撑墙和两面辅助支撑墙；两个主定位脚平行且竖直布置并通过主支撑墙连接为一体，辅定位脚与主定位脚平行且竖直布置，并与两个主定位脚之间各通过一面辅助支撑墙连接为一体；两个主定位脚下端均设有用于定位的骨贴合面；辅定位脚下端设有用于定位的骨贴合面；主支撑墙呈矩形，其内设有贯穿其内外两个表面的导向钻模通道；

主支撑墙的内外两个表面上分别设有前凸台和后凸台，导向钻模通道的两端开口分别贯穿前凸台和后凸台；

辅助支撑墙下部设有加强筋,加强筋一端连接在主定位脚上，另一端连接在辅助支撑墙上；

辅定位脚从上至下直径渐缩而呈锥台形，其底端径向截面直径为4～6mm，主定位脚下端呈圆柱形，其下端径向截面直径为11～13mm；

两个主定位脚下端的骨贴合面分别与目标髋骨的髂结节标志点部位轮廓、臀后线角点部位轮廓贴附吻合，辅定位脚下端的骨贴合面与目标髋骨的髋臼上缘部位轮廓贴附吻合；当主定位脚下端的骨贴合面与目标髋骨贴附吻合时，导向钻模通道的延伸通道穿透目标髋骨的区域被目标髋骨前柱区域的最大内接圆柱体所包容。

2.一种制备如权利要求1所述的曲面定位型微创髋臼前柱置钉瞄准器的方法，其特征是，包括如下步骤：

S01，获取目标髋骨医学图像数据：调取患者诊断前的螺旋CT检查数据，选择手术区域目标髋骨的数据，保存为DICOM文件格式；

S02，获得前柱区域的中心点点集：将目标髋骨的医学图像数据导入医学影像软件Mimics，依次使用区域增长、分割、复位功能，重建出独立完整的髋骨3D模型；再使用蒙板编辑功能，沿与髂耻线平行的方向并通过髋臼窝中心，去除髋骨3D模型的后柱，得到只含前柱区域的髋骨3D模型，将其保存为STL文件格式；最后使用拟合中心线功能，自动拟合出只含前柱区域的髋骨3D模型的中心点点集，该中心点点集由一系列间距为a的离散点组成，将该点集保存为IGS文件格式；

本步骤中，a的取值区间为0.01mm～0.1mm；

S03，确定前柱置钉通道方向：将只含前柱区域的髋骨3D模型及其中心点点集数据文件导入逆向工程软件Imageware中，根据置钉需要截取出目标髋骨前柱区域的中心点点集，再应用直线拟合功能，创建出前柱中心点点集的最小二乘直线，该最小二乘直线即为目标髋骨前柱置钉通道方向；

S04，确定沿前柱置钉通道方向的最大内接圆柱体直径：过髋臼窝中心点作垂直于前柱置钉通道方向的正截面；以该正截面为中间平面，沿前柱置钉通道方向，在前柱区域全长范围，向该正截面的两端各作出n等距的平行平面；提取这2n+1个正截面的外轮廓线，将其沿通道向量方向在最靠近耻骨的最外侧正截面上进行投影，这些投影叠加后其内部会形成一个封闭区间；作出该封闭区域的最大内接圆，该最大内接圆的直径即为沿前柱置钉通道方向的最大内接圆柱体的直径；

本步骤中，n≥5；

S05，确定接骨螺钉外径及导向钻模通道内径的尺寸：以x+y为偏距值向内作出所述封闭区域最大内接圆的同心圆，将该同心圆的直径与医药行业标准YY0018-2002所规定的金属接骨螺钉的外螺纹直径尺寸进行比较，并向下圆整，从而确定出接骨螺钉的外螺纹直径d1；查取d1所对应的螺纹底孔直径d2，将d2作为导向钻模通道内径的基本尺寸；

本步骤中，x为髋臼前柱区域皮质骨厚度的统计值；y为曲面定位型微创髋臼前柱置钉瞄准器的钻孔偏距，y的取值区间为0.3～0.5mm；

S06，建立前柱底孔钻削通道：在目标髋骨3D模型上，以所述封闭区域最大内接圆的圆心为中心，所述d2为直径，沿前柱置钉通道方向建立前柱底孔钻削通道；

S07，建立置钉瞄准器的三维模型：将完整的髋骨3D模型及前柱底孔钻削通道文件导入PRO/E或Solidworks中；根据目标髋骨的具体形态、尺寸及与髋骨前柱底孔钻削通道的位置关系，建立曲面定位型微创髋臼前柱置钉瞄准器的结构模型；再将该结构模型和完整的髋骨3D模型导入至Mimics中，将两者进行空间位置匹配后，利用布尔运算在两个主定位脚及一个辅定位脚的下端生成目标髋骨定位面的反向骨贴合面，在主支撑墙上生成导向钻模通道，即完成曲面定位型微创髋臼前柱置钉瞄准器三维模型的建立；

S08，3D打印制备置钉瞄准器：将在Mimics中生成的曲面定位型微创髋臼前柱置钉瞄准器三维模型的STL格式文件导入至3D打印切层软件中，3D打印制备出曲面定位型微创髋臼前柱置钉瞄准器；同时打印出目标髋骨的3D模型，便于医生术前试验与评估。