一种基于3D打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板

一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板
技术领域
1.本发明涉及颌面外科医疗器械领域，尤其是一种可辅助精准治疗下颌髁突颈部骨折的3d打印个性化复位固定导板。


背景技术：

2.下颌骨是颌面部体积最大、位置最突出的颌骨，发生外伤时极易受到波及进而导致骨折。下颌骨骨折，特别是复杂的下颌骨骨折，可导致患者面部的畸形及口颌系统功能的丧失，下颌骨骨折患者的治疗要点最重要的是要精确地恢复其下颌骨正常的解剖形态，从而重建其面部的美观及正常的口颌系统生理功能。其中，下颌骨髁突颈部骨折由于毗邻诸多重要解剖结构，术区暴露范围有限，缺乏明确的骨折复位参考标志，其临床治疗相当困难。如何精准的对粉碎的骨块进行解剖复位，准确的放置接骨板，重建正确咬合关系，是此类骨折手术中的重点及难点。
3.目前，数字外科技术迅速发展并广泛应用于下颌骨骨折的手术治疗中，实现修复与功能的良好重建是该类手术精准治疗的目标，其中应用最多的数字医学手段包括外科导航、钛板预成形及3d导板技术。导航技术易出现一定的系统误差，存在配准注册失败的可能，操作相对较复杂，在下颌骨骨折治疗的应用较少。钛板预成形技术是基于虚拟手术及在术前3d打印的模型上进行钛板的预成形，术中将预成形的钛板放置在术前模拟摆放的位置，可精准的辅助骨折的复位及固定，近年来在下颌骨骨折中已有广泛的应用。但下颌骨髁突颈部及毗邻区域骨折复位时缺乏直接明确的复位参考标志，易出现复位骨折时“顾此失彼”的现象，术中需要反复核对复位效果，而且髁突颈部表面形态并不规则，即便运用钛板预成形技术，骨折复位与钛板摆放的实际情况与术前在模型上的虚拟设计往往存在较大偏差，不能达到精准治疗的需求。导板技术操作方便，误差较小，故在手术中应用较多，若合理设计及应用导板技术，使其能引导预成型钛板准确就位于虚拟手术设计的理想位置，无疑可显著提高手术精准度并实现良好的治疗效果。现有的骨折复位导板，只能用于复核手术复位效果，缺乏引导钛板就位的结构，预成形的钛板难以精准就位。而且，由于下颌骨髁突颈部骨折毗邻诸多重要解剖结构，术区暴露范围有限，导板体积设置不当，会导致术中需剥离大量的软组织附着才有可能成功放置，背离了现代医学“微创化”的观念。因此，合理的优化设计数字外科导板，使其体积较小且具备引导预成型钛板准确就位的结构，无疑可达到在易于安置导板的基础上保证精确复位骨折断端、有效引导预成形钛板准确就位、减少虚拟手术和实际手术之间的误差并降低手术难度和缩短时间的目的，进而实现对复杂下颌髁突颈部骨折的精确化、个性化和微创化治疗，这是临床亟需解决的重要问题。


技术实现要素：

4.本发明目的在于：针对上述问题，提供一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，解决了现有技术中骨折复位与钛板摆放的实际情况与术前在模型上的虚拟设计往往存在较大偏差，不能达到精准治疗的需求的问题。
5.本发明是通过下述方案来实现的：
6.一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，其包括至少3组蝶形翼，所述蝶形翼之间的一端相互连接为一体的导板结构，相邻蝶形翼之间形成接骨板引导槽，所述接骨板引导槽的形态与待放置的钛板形状相适配，至少2组所述蝶形翼上设置有螺丝小孔；所述导板结构整体的形态轮廓与待安装的下颌骨相适配。
7.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，所述导板包括前侧蝶形翼、后侧蝶形翼、间隔蝶形翼、导板内表面和导板外表面，相邻所述蝶形翼后边缘相互连接，所述导板内表面为与待安装骨体的接触面，所述螺丝小孔贯穿所述导板内表面和所述导板外表面设置。
8.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，所述螺丝小孔设置在至少2个蝶形翼上，分别位于下颌升支不同位置上。
9.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，所述接骨板引导槽的长度至少覆盖其待装配钛板长度的一半。
10.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，所述接骨板引导槽需在骨折线两端预留至少两个钛钉孔的长度。
11.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，所述接骨板引导槽至少设置为2个。
12.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，所述螺丝小孔直径为2.0mm。
13.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，所述复位固定导板厚度为2.0mm。
14.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，所述复位固定导板为高分子无毒的材料制备而成。
15.基于上述一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板，对于通过3d打印技术打印所述复位固定导板的步骤；
16.获取患者颌骨螺旋ct数据：患者螺旋ct扫描层厚至多为1mm，扫描范围包括整个颅颌面部骨骼，数据存贮格式为dicom格式；
17.虚拟手术设计：将获取的颌骨dicom数据导入三维建模软件－mimcs17.0(materialise，比利时)重建颌骨三维模型；在ct断层上进行操作，分割出下颌骨；解剖复位下颌骨髁突；将各个下颌骨块三维模型保存为stl格式文件；
18.复位固定导板的设计：将stl格式文件导入3－matic 9.0，选择靠近下颌骨髁突颈部断端骨块区域为感兴趣区域，将该区域单独分割出来，利用offset功能将面数据转化为2mm厚度的体数据，保存为stl，再将该stl文件导入mimics17.0中；在mimics17.0软件中，利用medcad功能设计匹配接骨板的模型，利用布朗运算功能，用导板减去该模型，设计出接骨板引导槽；
19.3d打印复位固定导板：将导板数据导入3d打印设备，打印材料需为可进行冷光低温消毒的高分子无毒的材料，加工制作成复位固定导板实体。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
21.1、本发明可在术前将导板固定在下颌骨模型上，根据接骨板引导槽的形态进行钛
板预成形，节省术中钛板成形的时间，术中将复位固定导板安放在下颌骨上后根据蝶形翼上的螺丝小孔在下颌骨上钻孔，再使用长8mm，直径1.5mm的钛钉将复位固定导板固定在下颌骨上，从而使复位固定导板和下颌骨形成一个整体，指导骨折断端的复位，并且辅助固定骨折断端。然后将术前预成形的钛板准确的放置在引导槽内，植入钛钉固定钛板后，取下复位固定导板，这样就达到了精准治疗的目的。
22.2、本发明中的导板设计简单，且设计成本低，对临床人员稍加训练即可自行设计；在临床使用上，简单易用，稍加说明即可熟练应用，且在手术中，定位精准，大大提高了手术的精准度，同时术前预成形的钛板可以轻松就位，省去了术中预成形钛板的时间，大大缩短了手术时间，提高了手术效率。
附图说明
23.图1～2是为本发明中复位固定导板结构示意图；
24.图3～4是本发明中复位固定导板的装配结构示意图；
25.附图说明：1、接骨板引导槽；2、导板主体；3、螺丝小孔；4、前侧蝶形翼；5、后侧蝶形翼；6、间隔蝶形翼；7、导板外表面；8、导板内表面；9、下颌骨外表面；10、预成形钛板；11、钛钉孔。
具体实施方式
26.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
27.本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.实施例1
30.如图1～图4所示，本发明提供一种技术方案：
31.一种基于3d打印的下颌髁突颈部骨折复位固定导板主体2，其包括至少3组蝶形翼4～6，蝶形翼4～6之间的一端相互连接为一体的导板结构，相邻蝶形翼4～6之间形成接骨板引导槽1，接骨板引导槽1的形态与待放置的预成形钛板10形状相适配，2组蝶形翼5、6上设置有螺丝小孔3；导板结构整体的形态轮廓与待安装的下颌骨相适配。
32.基于上述结构，通过将导板结构放置在预定位置，再通过螺丝小孔3对导板2进行固定，使复位导板2整体与下颌骨外表面9完全贴合，通过接骨板引导槽1对预成形钛板10的位置进行精确定位，保证其固定位置与虚拟手术一致。
33.作为示例的，复位固定导板2可以包括前侧蝶形翼4、后侧蝶形翼5、间隔蝶形翼6、导板内表面8和导板外表面7，相邻所述蝶形翼后边缘相互连接，导板内表面8为与待安装骨体的接触面，螺丝小孔3贯穿导板内表面8和导板外表面7设置。
34.基于上述结构，后侧蝶形翼5包绕下颌升支后缘外侧，起到固定的作用，导板内表面8形态与下颌骨外表面9完全贴合，在每一个蝶形翼4～6均与骨面贴合后，导板结构即与待安装的骨体完全贴合，保证导板结构安装定位的精准性。
35.作为示例的，螺丝小孔3在2个蝶形翼5、6上，分别位于骨折线两侧不同的颌骨断端上。
36.基于上述结构，通过将2个螺丝小孔3设计在不同待连接的骨折线两侧颌骨断端，可以在导板结构装配中及对骨体进行钻孔作业时，防止其在钻孔振动过程中出现已复位的断骨再次出现错位，影响连接及固定，降低手术后恢复效果。
37.钛板10通常为条形结构，其上面设置了多个钛钉孔11，钛板10的两端分别会在骨折线两侧不同断骨上进行钻孔固定，使不同断骨之间完成连接。
38.作为示例的，接骨板引导槽1的长度至少覆盖其待装配钛板10长度的一半。
39.基于上述结构，通过接骨板引导槽1对钛板10的至少一半长度进行限位，保证了钛板10在钻孔及装配时位于接骨板引导槽1长度范围内，限制其自由动度，保证钛板10在安装时不会出现位置偏差，保证其连接断骨之间的位置的精确程度。
40.作为示例的，接骨板引导槽1需在骨折线两端预留至少两个钛钉孔11的长度。
41.基于上述结构，通过至少2个钛钉孔11对单侧断骨进行稳固连接，即钛板10至少为4个钛钉孔11，分别横跨不同连接骨体的骨折线，才能保证连接的强度和稳定性。
42.作为示例的，接骨板引导槽1至少设置为2个，通过至少2条接骨板引导槽1对至少2块钛板10进行固定，才能使不同断骨之间连接得更加稳定。
43.作为示例的，螺丝小孔3直径为2.0mm。
44.作为示例的，复位固定导板2厚度为2.0mm。
45.本方案成型及使用方法；
46.在术前根据接骨板引导槽1及下颌骨模型对小型接骨钛板10进行预成形，节省术中钛板10成形的时间，术中将复位固定导板2安放在下颌骨上后根据蝶形翼5、6上的螺丝小孔3在下颌骨上钻孔，再使用8mm长，直径1.5mm的钛钉将复位固定导板2固定在下颌骨上，从而使复位固定导板2和下颌骨形成一个整体，指导骨折断端的复位，并且辅助固定骨折断端。然后将术前预成形的钛板10准确的放置在接骨板引导槽1内，植入钛钉固定钛板10后，取下复位固定导板2，这样就达到了精准治疗的目的。
47.实施例2
48.本发明在实际病例中的效果如下：
49.患者男，50岁，患者面形不对称，左耳屏前肿胀，压痛( )，扪诊关节窝内空虚，张口受限，张口度约一横指，咬合关系错乱，左侧后牙早接触，余牙开合。术中将患者下颌骨骨折初步解剖复位后，将复位固定导板固定于左侧下颌骨髁突颈部，植入术前预成形的小型接骨板，可见接骨板就位良好，与髁突颈部骨面贴合可。重新拼对咬合关系，植入咬合导板，行颌间牵引，见患者咬合恢复良好。术后2周患者面部肿胀基本消退，伤口愈合，面部外形基本对称，咬合关系恢复良好，复查ct提示接骨板就位良好。
50.实施例3
51.本发明中复位固定导板制作过程包括获取患者的颌骨螺旋ct数据、虚拟手术设计、复位固定导板的设计及快速打印复位固定导板等步骤。
52.1、获取患者颌骨螺旋ct数据：患者螺旋ct扫描层厚至多为1mm，扫描范围包括整个颅颌面部骨骼，数据存贮格式为dicom格式。
53.2、虚拟手术设计：将获取的颌骨dicom数据导入三维建模软件－mimcs17.0(materialise，比利时)重建颌骨三维模型；在ct断层上进行操作，分割出下颌骨；解剖复位下颌骨髁突；将各个下颌骨块三维模型保存为stl格式文件。
54.3、复位固定导板的设计：将stl格式文件导入3－matic 9.0，选择靠近下颌骨髁突颈部断端骨块区域为感兴趣区域，将该区域单独分割出来，利用offset功能将面数据转化为2mm厚度的体数据，保存为stl，再将该stl文件导入mimics17.0中。在mimics17.0软件中，利用medcad功能设计匹配接骨板的模型，利用布朗运算功能，用导板减去该模型，设计出接骨板引导槽。
55.4、3d打印复位固定导板：将导板数据导入3d打印设备，打印材料需为可进行冷光低温消毒的高分子无毒的材料，加工制作成复位固定导板实体。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。