[发明专利]一种3D打印个性化前交叉韧带重建股骨隧道定位器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种3D打印的个性化前交叉韧带重建股骨隧道定位器，属于关节镜外科手术技术领域。该定位器根据患者术前CT和MRI数据个性化设计、由3D打印机快速打印成型，可通过关节镜微创手术切口进入膝关节腔内精确定位前交叉韧带股骨隧道。该定位器包括骨贴合部分、定位孔和手柄：骨贴合部分采用髁间窝外上角联合髁间窝外侧壁接触贴合定位设计，定位孔根据患者术前CT三维重建数据个性化设计，手柄为曲度设计可避免操作时与关节镜入路冲突。本结构简明新颖，适用于个性化前交叉韧带重建术、前交叉韧带翻修术。

技术领域

本发明属于关节镜外科手术技术领域，具体涉及一种3D打印个性化前交叉韧带重建股骨隧道定位器及其制备方法。

背景技术

前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）损伤是一种常见的运动损伤，损伤后会导致膝关节不稳，并且常伴有半月板及关节软骨损伤，晚期会导致创伤性关节炎，加速关节退变，影响患者生活质量。关节镜下ACL重建是恢复膝关节功能的最佳选择。

只有在接近ACL实际解剖位置的重建，才能大限度地恢复膝关节的解剖结构和功能。ACL解剖重建是根据ACL解剖特点进行功能重建，从而恢复ACL原有尺寸、韧带胶原纤维走行方向和止点位置。根据Freddie H. Fu 等学者的经验与理论，准确的骨隧道定位是ACL解剖重建最重要的技术难点。

3D打印定位器在脊柱外科椎弓根钉定位上已有广泛的应用，极大的提高了定位的准确性并降低了手术难度。而我们前期已在ACL三维模型及虚拟手术方面做了大量的研究。两者相结合，从而研制出了一种3D打印个性化前交叉韧带重建股骨隧道定位器，以适用于个性化前交叉韧带重建术、前交叉韧带翻修术。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于ACL损伤患者的3D打印的个性化前交叉韧带重建的股骨隧道定位器及其制备方法，该定位器适用于个性化前交叉韧带重建术、前交叉韧带翻修术。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种3D打印个性化前交叉韧带重建股骨隧道定位器的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1），术前对患者行双膝关节伸直位CT和MRI，之后用CT数据重建骨骼，用MRI数据重建前交叉韧带和软骨，并将重建后的骨骼与前交叉韧带和软骨匹配，重建出双膝关节三维数字化模型；

步骤（2），在步骤（1）得到的膝关节三维数字化模型中，选择健侧膝关节ACL股骨足印区中心镜像匹配后作为患侧膝关节股骨隧道定位点，经内侧低位辅助入路过定位点模拟重建股骨隧道，用Cylinder 1（圆柱1）标记；

步骤（3），复制患侧膝关节股骨外侧髁模型，对复制的患侧膝关节股骨外侧髁模型向股骨远端背侧内侧移动并与原患侧膝关节股骨外侧髁模型Boolean-Minus（布尔算法-消减）得到股骨外侧髁包壳；Simulation-Cut（切割）包壳，Cylinder 1（圆柱1）处需包绕Cylinder 1（圆柱1）的上半部分，沿Blumensaat’s线走行至髁间窝顶点处为止并向外侧髁包裹，形成定位器的骨贴合部；导入STL手柄与骨贴合部Boolean-Unite（布尔算法-联合）生成Unite 1（联合体1）；Unite 1（联合体1）与Cylinder 1（圆柱1）Boolean-Minus（布尔算法-消减）形成定位孔，从而得到前交叉韧带股骨定位器模型；将前交叉韧带股骨定位器模型导出为STL文件；其中，所述的前交叉韧带股骨定位器模型包括骨贴合部、STL手柄和定位孔；

步骤（4），将步骤（3）得到的前交叉韧带股骨定位器模型的STL文件导入Cura分层软件，调整角度、支撑和打印参数后，导出为G-code格式，之后使用3D打印机打印，去支撑结构后，得到个性化前交叉韧带重建股骨隧道定位器。