[发明专利]一种3D打印个性化前交叉韧带重建胫骨隧道定位器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种3D打印个性化前交叉韧带重建胫骨隧道定位器及其制备方法，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精确定位前交叉韧带胫骨隧道。该定位器包括骨贴合部分、开槽定位管和槽盖：骨贴合部分采用胫骨结节和胫骨内侧面接触贴合定位设计，定位管的定位点根据患者术前三维重建数据个性化设计，定位管侧方有槽口方便克氏针打入后定位器的取出，挡板与定位器槽口契合可降低克氏针打入误差。本发明个性化前交叉韧带重建胫骨隧道定位器结构简明新颖，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胫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。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，研发了一种3D打印个性化前交叉韧带重建股骨隧道定位器，并已成功应用于临床手术，使关节镜下ACL重建手术中股骨隧道定位的准确性明显增高，但我们发现目前尚缺少一种精准量化定位胫骨隧道的装置，从而研制出了一种3D打印个性化前交叉韧带重建胫骨隧道定位器，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胫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胫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，以胫骨足印区中心点作为胫骨隧道定位点，经胫骨取腱切口过胫骨隧道定位点模拟重建胫骨隧道，用圆柱1标记；

步骤（3），复制患侧膝关节胫骨模型，对复制的患侧膝关节胫骨模型向胫骨远端、前侧移动，并与原患侧膝关节胫骨模型经布尔算法-消减得到胫骨包壳；切割胫骨包壳使其能包绕胫骨结节及圆柱1，形成定位器的骨贴合部；

设置圆柱1的同轴心圆柱圆柱2，圆柱2的半径大于圆柱1的半径；之后采用布尔算法-消减，得到定位管；

在定位管上开槽，切割角度为90°，90°槽口朝向正下方；切割下来的90°部分为槽盖，剩下的270°部分为开槽定位管；

开槽定位管与骨贴合部分采用布尔算法-联合生成联合体1，与槽盖接合得前交叉韧带胫骨定位器模型；将前交叉韧带胫骨定位器模型导出为STL文件；

步骤（4），将步骤（3）得到的前交叉韧带胫骨定位器模型的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胫骨隧道定位器。