一种髋关节手术导板的制作方法

1.本发明涉及一种医疗器械领域，尤其涉及一种髋关节手术导板。


背景技术：

2.在全髋关节置换术中，臼杯假体能否实现精准安装是影响术后效果的关键因素，臼杯假体的位置不良会引起假体松动、磨损、脱位等并发症。由于髋臼解剖结构的特殊性，术中放置臼杯假体不仅需要考虑臼杯假体的位置和良好的骨性覆盖，也要准确地控制朝向，而前倾角和外展角在空间中难以准确地判断和调整。当前，多数医生凭借经验徒手放置臼杯假体，人为操作的不确定性使得患者的术后效果因手术医生而异。
3.有鉴于此，如何提供一种针对在全髋关节置换术中，引导髋臼磨锉与臼杯假体植入方向的导向装置，即为本发明待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种髋关节手术导板，针对全髋关节置换术，引导髋臼磨锉与臼杯假体植入，提高臼杯假体的放置精度。
5.本发明的一实施例提供一种髋关节手术导板，组设于患者髋臼上，用于引导髋臼磨锉与臼杯假体植入，其特征在于，所述的髋关节手术导板包括：匹配板，旋臂以及导针；其中所述的匹配板，其底面具有一匹配面，所述的匹配面能够贴合髋臼后上端表面及髋臼边缘，所述的匹配板顶面设有一定位销；所述的旋臂，其一端设有一与所述的定位销配合的定位孔，其另一端设一有导向孔，所述的定位孔轴线与所述的导向孔轴线平行；所述的导针，其与所述的导向孔间隙配合。由于髋臼边缘曲率变化大，使用时，匹配板容易找到匹配位置，且匹配精度高；匹配板及旋臂组设于髋臼后，通过定位销与定位孔配合，使得所述的导向孔可绕定位销转动，因此可以旋转导向孔至骨面平坦处顺着所述的导向孔置入导针;由于置针位子可选，减少术中其它器械干扰，具有更高的灵活性，且在骨面平坦处置入导针，导针置入时不会发生偏离。
6.可选的，在本发明实施例中，所述的匹配板顶面轮廓为五边形，其轮廓宽度为10-60mm，轮廓长度为8-40mm。
7.优选的，在本发明实施例中，所述的匹配板包含1指示边，使用时所述的指示边平行髋臼切迹放置，可指示匹配板放置位置。
8.优选的，在本发明实施例中，所述的定位轴位于匹配板顶面末端。
9.优选的，在本发明实施例中，所述的定位销与定位孔锥度为0-50
°
。
10.可选的，在本发明实施例中，所述的旋臂长为15-50mm。
11.优选的，在本发明实施例中，所述的髋关节手术导板还包括一定位针；所述的匹配板上包含第一定位通孔，所述的第一定位通孔轴线与所述的定位销轴线平行；所述的旋臂上包含第二定位通孔，所述的第二定位通孔其轴线与所述的定位孔轴线平行；所述的定位孔装配于所述的定位销上，第一定位通孔与第二定位通孔形成供所述定位针穿过的通道。
通过所述的定位针穿过第一定位通孔、第二定位通孔后置入骨面，辅助固定所述的匹配板与旋臂，增加所述的髋关节手术导板使用的稳定性。
12.可选的，在本发明实施例中，所述的匹配板上还设有一髋臼中心标记孔，通过髋臼中心标记孔可找到髋臼中心位置，作为髋臼磨锉的起始点。
13.可选的，在本发明实施例中，所述的髋关节手术导板还包含一配模，所述的配模具有拟合髋臼形态的配模内表面，匹配板匹配放置于配模上，所述的匹配板后端面与配模后端面共面。将匹配板放置到髋臼之前，可通过将匹配板放置在配模上匹配，并通过观察导板与配模的相对位置，找到匹配板在髋臼上的放置位置。
14.可选的，在本发明实施例中，所述的匹配板底面为阶梯状，其后端为匹配面，前端为非匹配面，主要针对影像数据可信度差或影像上有骨缺损髋臼内窝，减小不准确的匹配面，减少匹配错误。
15.本发明第二方面提供了所述髋关节手术导板的匹配板及旋臂模型的构建方法，包括如下步骤：1）在包含髋臼的ct数据上选取骨盆区域，绘制骨盆三维模型；2）擦除股骨头体素，分割髋臼；3）以双侧髂前上棘和耻骨结节所在平面方向为第一轴线；以骨盆对称面的方向为第二轴线，以垂直第一轴线和第二轴线的方向为第三轴线，重建骨盆坐标系；4）在所述的骨盆坐标系下，根据髋臼解剖结构，规划臼杯假体放置的前倾角、外展角；5）在垂直所述的臼杯假体开口方向的一平面构建匹配板顶面轮廓线及所述的导向孔中心旋转轨迹线；6）调节匹配板顶面轮廓，覆盖髋臼后上方且跨过髋臼边缘；7）设置所述导向孔中心旋转轨迹线的半径，使得导向孔中心旋转轨迹线覆盖骨面平坦处；8） 构建获得所述匹配板及旋臂模型，其中匹配板底面的匹配面贴合髋臼面构建。
16.优选的，所述的步骤5）匹配板顶面轮廓线还包括髋臼中心标记孔轮廓线。
17.由以上技术方案可见，本发明的实施例所提供的髋关节手术导板匹配髋臼后上端表面及髋臼边缘，由于髋臼边缘处具有较高的曲率变化，本发明提供的髋关节手术导板匹配精度高且匹配面易找，匹配板及旋臂组设于髋臼后，旋转旋臂，选择骨面平坦处，通过导向孔置入导针，由于，置针位子可选，减少术中其它器械干扰，具有更高的灵活性，且在骨面平坦处置入导针，所述的导针置入时不会发生偏离，导向精度高。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的第一实施例及髋臼的结构示意图；图2为本发明的第一实施例及髋臼的另一视角结构示意图；图3为图1实施例组设于髋臼上的示意图；
图4为第二实施例的装配图；图5为一实施例匹配板结构示意图；图6为重建的骨盆结构示意图；图7为分割髋臼后骨盆的结构示意图；图8为建立第一轴线示意图；图9为建立第二轴线示意图；图10为骨盆及骨盆坐标系示意图；图11为规划臼杯假体安装朝向示意图；图12为匹配板顶面轮廓线及导向孔中心旋转轨迹线示意图；图13为构建匹配板及旋臂示意图。
20.元件标号1
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髋关节手术导板11
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匹配板111
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匹配面112
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定位销113
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第一定位通孔114
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髋臼中心标记孔115
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指示边116
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后端面117
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非匹配面12
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旋臂121
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定位孔122
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导向孔123
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第二定位通孔13
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导针14
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定位针15
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配模151
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配模内表面152
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配模后端面2
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髋臼21
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髋臼后上端表面22
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髋臼边缘23
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髋臼切迹3
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骨盆4
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骨盆坐标系41
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第一轴线42
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第二轴线43
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第三轴线5
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臼杯假体模型6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
匹配板顶面轮廓线61
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髋臼中心标记孔轮廓线7
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导向孔中心旋转轨迹线
具体实施方式
21.为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
22.本发明提供的髋关节手术导板组设于患者髋臼上，用于引导髋臼磨锉与臼杯假体植入。图1为本发明第一实施例提供的髋关节手术导板及髋臼的结构示意图; 图2为本发明第一实施例提供的髋关节手术导板及髋臼的另一视角结构示意图。如图1、图2所示，本发明第一实施例所提供的髋关节手术导板1包括匹配板11，旋臂12以及导针13；其中所述的匹配板11，其底面具有一匹配面111，所述的匹配面111能够贴合髋臼后上端表面21及髋臼边缘22，所述的匹配板顶面设有一定位销112；所述的旋臂12，其一端设有一与所述的定位销112配合的定位孔121，另一端设有导向孔122；所述的定位孔121轴线与所述的导向孔122轴线平行；所述的导针13，其与导向孔122间隙配合。
23.如图1、图2所示，本实施例提供的髋关节手术导板1还包括一定位针14，所述的匹配板11上包含第一定位通孔113，其轴线平行所述的定位销112轴线；所述的旋臂上包含第二定位通孔123，其轴线平行所述的定位孔121轴线；如图3所示，所述的定位销112与定位孔121配合时，第一定位通孔113与第二定位通孔123贯通，形成所述的定位针14穿过的通道。
24.如图3所示，本实施例提供的髋关节手术导板1的匹配板11上还设有一髋臼中心标记孔114，通过髋臼中心标记孔可找到髋臼中心位置，作为髋臼磨锉的起始点。
25.如图3所示，在本实施例提供的髋关节手术导板1的匹配板11上包含一指示边115，使用时所述的指示边115平行髋臼切迹23放置，可指示匹配板11放置位置。
26.如图3所示，使用时：1）通过所述匹配面111与髋臼后上端表面21及髋臼边缘22的匹配关系，找到匹配位置放置匹配板（于本实施例中还可通过指示边115对齐髋臼切迹23，辅助找到匹配板放置位置，减少手术时间）；2）通过所述的定位销112与定位孔121配合，将旋臂装配于匹配板上（可选的，于本实施例中，通过固定针14穿过第一定位通孔113与第二定位通孔123后置入骨面，辅助固定匹配板11及旋臂12）；3）旋转旋臂12，于骨面平坦处，顺着导向孔置入导针；4）通过髋臼中心标记孔114标记初始磨锉位置；5）依次撤掉固定针14、旋臂12、匹配板11，即可顺着导针13的方向，引导磨锉与髋臼杯假体植入。
27.图4为第二实施例的装配图，于第二实施例中，髋关节手术导板1包括匹配板11，旋臂12、导针13、固定针14及配模15。匹配板11，旋臂12、导针13、固定针14的结构及功能与第一实施例相同，不做赘述。
28.如图4所示，所述的配模15具有拟合髋臼形态的配模内表面151，匹配板与配模配合时，配模后端面152与匹配板后端面116共面。将匹配板11放置到髋臼2之前，可通过将匹配板11放置在配模15上匹配，并通过观察匹配板11与配模15的相对位置，快速找到匹配板11在髋臼2上的放置位置，缩短手术时间。
29.图5所示，于一实施例中，所示的匹配板11底面呈阶梯状，其后端为匹配面111，前端为非匹配面117，该结构主要针对影像数据可信度差或影像上有骨缺损髋臼内窝，减小匹配面，同时减少匹配错误。
30.图6-图13，为本发明一实施例匹配板11与旋臂12的模型设计过程。
31.1）如图6所示，在包含髋臼的ct数据上选取骨盆区域，绘制骨盆三维模型3；2）如图7所示，擦除股骨头体素，分割髋臼；3）如图8所示，以双侧髂前上棘和耻骨结节所在平面方向为第一轴线41；如图9所示；以骨盆对称面的方向为第二轴线42，如图10所示以垂直第一轴线41和第二轴线42的方向为第三轴线43，重建骨盆坐标系4；4）如图11在所述的骨盆坐标系4下，根据髋臼解剖结构，规划臼杯假体5放置的前倾角、外展角；5）如图12所示，在垂直所述的臼杯假体开口方向的一平面构建匹配板顶面轮廓线6、标记孔轮廓线61、及所述的导向孔中心旋转轨迹线7；6）如图12所示，调节匹配板顶面轮廓6，覆盖髋臼后上方且跨过髋臼边缘；7）如图12所示，设置所述导向孔中心旋转轨迹线7的半径，使得导向孔中心旋转轨迹线7覆盖骨面平坦处；8）如图13所示，构建获得所述匹配板11及旋臂模型12，其中匹配板11底面的匹配面111贴合髋臼面构建。
32.综上所述，本发明提供的髋关节手术导板，由于髋臼边缘曲率变化大，所述匹配板容易找到匹配位置，匹配精度高，尤其对于一些可结合指示边指示及配模的使用的实施例，可通过多种方法找到匹配板匹配位置，进一步提高匹配的正确性和准确性；匹配板及旋臂组设于髋臼后，旋转旋臂，可选择骨面平坦处置入所述的导针，减少术中其它器械干扰，具有更高的灵活性，且在骨面平坦处置入导针，导针置入时不会发生偏离，导向精度高。
33.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。