[发明专利]一种个性化膝关节单髁置换胫骨精准截骨导板的制备方法

权利要求书

1.一种个性化膝关节单髁置换胫骨精准截骨导板的制备方法,其特征在于，包括步骤有：

步骤一、收集对象的双下肢站立位全长片和双下肢CT断层扫描数据，得到负重功能位状态下的目标侧下肢三维几何模型；

步骤二、将步骤一得到的目标下肢三维几何模型进行胫骨力线轴特征提取并转换为初始实体模型；

步骤三、将步骤二得到的初始实体模型沿矢状面旋转90°得到膝关节屈曲90°体位实体模型；

步骤四、确定步骤三得到的膝关节屈曲90°体位实体模型的胫骨水平截骨平面和垂直截骨平面，并进行虚拟截骨，得到获得截骨后的胫骨实体模型，然后将胫骨实体模型与预先得到的牛津单髁胫骨假体模型数据库的胫骨假体进行模拟植入，得到个性化骨-假体装配模型；

步骤五、根据步骤四得到的个性化骨-假体装配模型进行截骨导板设计，得到个性化单髁胫骨截骨导板模型；

步骤六、将步骤五得到的个性化单髁胫骨截骨导板模型进行3D打印，得到的个性化胫骨截骨导板；

所述步骤一具体步骤为：

步骤1.1、收集对象的双下肢站立位全长片和双下肢CT断层扫描数据；

步骤1.2、通过三维重建软件对双下肢CT断层扫描数据进行图像处理，得到目标侧下肢三维几何模型；

步骤1.3、通过图像配准功能将目标侧下肢三维几何模型与双下肢站立位全长片进行2D/3D配准，得到负重功能位状态下输出格式为STL的目标侧下肢三维几何模型；

所述步骤四具体为：

步骤4.1、确定步骤三得到的膝关节屈曲90°体位实体模型的胫骨水平截骨平面和垂直截骨平面；

步骤4.2、以胫骨水平截骨平面和垂直截骨平面作为参照，用布尔运算法对胫骨侧进行虚拟截骨，得到胫骨实体模型；

步骤4.3、将步骤4.2得到的胫骨实体模型分别与预先得到的牛津单髁胫骨假体模型数据库中的胫骨假体进行模拟植入；

步骤4.4、判断假体-骨床的匹配幅度，当匹配幅度超过2mm则返回步骤4.2，否则进入步骤4.5；

步骤4.5、选择覆盖率最高的胫骨假体与胫骨实体模型组成的个性化骨-假体装配模型。

2.根据权利要求1所述的个性化膝关节单髁置换胫骨精准截骨导板的制备方法,其特征在于：所述步骤二具体步骤为将步骤一得到的目标下肢三维几何模型导入逆向工程软件中进行胫骨力线轴特征提取，然后将转换成输出格式为STL的初始实体模型。

3.根据权利要求2所述的个性化膝关节单髁置换胫骨精准截骨导板的制备方法,其特征在于，所述步骤三具体为：

步骤3.1、将步骤二得到的初始实体模型导入CAD设计软件，确定膝关节中心点；

步骤3.2、以膝关节中心点将股骨和骨盆模型沿矢状面旋转90°，得到膝关节屈曲90°体位实体模型。

4.根据权利要求3所述的个性化膝关节单髁置换胫骨精准截骨导板的制备方法,其特征在于：所述步骤五具体为根据步骤四得到的个性化骨-假体装配模型进行截骨导板设计，通过布尔运算组成得到输出格式为STL格式的个性化单髁胫骨截骨导板模型。

5.根据权利要求4所述的个性化膝关节单髁置换胫骨精准截骨导板的制备方法,其特征在于：所述牛津单髁胫骨假体模型数据库通过激光三维扫描仪扫描多个不同型号的牛津单髁胫骨假体实物获得相应的点云数据，然后通过逆向工程方法对点云进行封装和曲面拟合得到对应多个三维模型，多个三维模型组成所述牛津单髁胫骨假体模型数据库。

6.根据权利要求5所述的个性化膝关节单髁置换胫骨精准截骨导板的制备方法,其特征在于：所述截骨导板设计为水平截骨槽及垂直截骨槽设计、导板临时固定克氏针孔设计和导板解剖贴合部设计；

所述图像处理操作为定义去噪、灰度阈值、区域生长、形态学操作、布尔操作或者三维编辑中的至少一种；

所述胫骨力线轴特征提取为通过将胫骨干拟合为理想圆柱体，以理想圆柱体的中轴作为胫骨力线轴特征。