[发明专利]一种个性化髌骨骨折手术导航模板的设计和使用方法

说明书

一种个性化髌骨骨折手术导航模板的设计和使用方法，用于提高粉碎髌骨的骨折复位质量与效率；方法是将双侧髌骨CT扫描数据以导入计算机，分别建立双侧髌骨的3D模型，将健侧髌骨3D模型镜像，辅助患侧髌骨虚拟复位，并在此虚拟复位了的髌骨软骨下骨3D模型的基础上，通过偏移髌骨后方骨面使之增厚达软骨面厚度，形成软骨表面形态3D模型；又以此人造的虚拟软骨面3D模型为基础，通过加厚方式使髌骨的软骨面增厚至所述手术导航模板所需厚度，最后通过布尔减方式减去髌骨和所述虚拟软骨面，完成所述导航模板的设计；对于有移位的髌骨粉碎性骨折，需分别设计上、下半块髌骨复位导航模板以及全髌骨复位导航模板，并用3D打印机打印成型，消毒后用于手术中。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，尤其涉及一种个性化髌骨骨折手术导航模板的设计和使用方法。

背景技术

3D打印手术导航模板现已较为广泛地应用于骨科临床手术中，用于引导定位、钻孔、截骨、复位等手术操作；其引导的基础是在骨的表面建立与骨面具有唯一贴合面的蒙板，以此蒙板为作为定位或复位的基准，或在此蒙板上建立钻孔或截骨的引导装置；因此，蒙板的精准度是手术导航模板应用的基础。

以骨面为贴合面的蒙板通常可以做到贴合面与术中所见真实骨面的重叠吻合，获得精准的贴合；但可直视的髌骨前表面覆盖着厚度因人而异的股四头肌腱膜等软组织，而这些软组织术中必须保护，不能像其它部位一样被剥离而充分显露出髌骨的前表面，致使根据CT扫描数据建立的髌骨3D数字模型所设计的手术导航模板的蒙板无法与髌骨前方的软组织贴合，髌骨粉碎性骨折只能依然使用最原始的徒手技术进行复位与固定了。

发明内容

为此，本发明提供一种个性化髌骨骨折手术导航模板的设计和使用方法，将双侧髌骨CT扫描数据导入计算机，分别建立双侧髌骨的3D数字模型，将健侧髌骨3D数字模型镜像，作为患侧髌骨虚拟复位的模板，虚拟拼合患侧髌骨后，在患侧髌骨软骨面设计复位用手术导航模板，并用3D打印机打印成型后应用于临床手术当中；其特征是：所述手术导航模板的贴合面与髌骨的软骨面相吻合。

设计前提是将CT数据以DICOM或JPG或BMP或Tiff等格式导入计算机，通过Mimics或E3d或3D Slicer或ORS visual等软件建立髌骨的3D数字模型。

所述手术导航模板的设计方法包括髌骨软骨面厚度测量方法和基于髌骨软骨下骨表面形态模型加上软骨厚度后的软骨表面形态3D数字模型的建立方法。

所述髌骨软骨面厚度根据所述髌股关节最小的骨性关节间隙的距离除以2得出。

所述基于髌骨软骨下骨表面形态加上软骨厚度后的软骨表面形态3D数字模型的建立方法为在髌骨软骨下骨的3D模型基础上，偏移骨面使之增厚达所述软骨面厚度，人为制造出髌骨软骨面的3D数字模型；再以此人造的虚拟软骨面3D 数字模型为基础，通过加厚方式使髌骨软骨面增厚至所述手术导航模板所需厚度，最后通过布尔减方式减去髌骨和髌骨的虚拟软骨面，完成所述手术导航模板的设计。

将髌骨软骨下骨的3D数字模型以.stl或.IGES或.STEP或.obj或DAE等格式导入geomagic studio或magics或3-matic或Rhino或E3D软件中，先选取髌骨软骨下骨面，通过偏移骨面使之增厚，人为制造出髌骨的软骨面；再以此人造的虚拟软骨面为基础，通过加厚方式使髌骨的软骨面增厚2-5mm，然后通过布尔减方式减去髌骨和髌骨的虚拟软骨面，完成2-5mm厚的所述髌骨手术导航模板的设计。

髌骨骨折手术导航模板分为上、下半部复位导航模板和全髌骨复位导航模板。

上、下半块髌骨复位导航模板的面积与虚拟复位后的上、下半部髌骨面积相当，全髌骨复位导航模板的面积只占髌骨中部的一小部分。

上、下半髌骨复位导航模板在上、下半块髌骨相对的断面处向前翻折。