專利名稱：一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法及其陰模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療手術(shù)輔助模型和其制造方法，尤其涉及一種人體骨科手術(shù)導(dǎo) 航模板的制作方法及其陰模的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
目前植入物在骨科手術(shù)中應(yīng)用越來(lái)越多，一般說(shuō)來(lái)，在骨科植入物手術(shù)中螺釘?shù)臏?zhǔn)確置入對(duì)于手術(shù)安全最為重要，如脊柱創(chuàng)傷復(fù)位、畸形矯正等手術(shù)中，一般都會(huì)采用椎弓 根螺釘內(nèi)固定手術(shù)，但由于椎弓根內(nèi)側(cè)即為走行脊髓等重要結(jié)構(gòu)的椎管，一旦椎弓根螺釘 植入椎管內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致脊髓損傷并引起癱瘓、大小便失禁等并發(fā)癥，而且從腰椎向上，胸椎、 頸椎的椎弓根橫截面直徑越來(lái)越小，加大了手術(shù)難度及風(fēng)險(xiǎn)。因此，人們開(kāi)始尋找可以準(zhǔn)確定位的導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)展計(jì)算機(jī)輔助骨科手術(shù)，保證手 術(shù)的準(zhǔn)確安全地開(kāi)展。目前使用的導(dǎo)航系統(tǒng)普遍具有如下工作原理醫(yī)生手持經(jīng)過(guò)改進(jìn)后 的手術(shù)工具，一般來(lái)說(shuō)手術(shù)工具上裝有標(biāo)記點(diǎn)，對(duì)患者的手術(shù)目標(biāo)實(shí)施操作，手術(shù)工具的空 間立體定位及瞄準(zhǔn)過(guò)程均在跟蹤器的實(shí)時(shí)控制之下，而且跟蹤器能夠精確地給出術(shù)中解剖 部位與術(shù)前或術(shù)中X線/CT/MRI等多模圖像之間的位置關(guān)系，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，如平 移、旋轉(zhuǎn)等，控制手術(shù)工具達(dá)到要求的部位，從而實(shí)施相應(yīng)的手術(shù)操作。但目前臨床應(yīng)用中 計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)同樣也存在著一些缺點(diǎn)，如設(shè)備價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)，以及 模板精確度不高，與人體細(xì)胞具有排異性等，限制了此技術(shù)在臨床的廣泛應(yīng)用。國(guó)知局2009年3月25日公開(kāi)的《一種可用于椎弓根定位的導(dǎo)航模板制作方法》 (公開(kāi)號(hào)CN 101390773A)的發(fā)明專利，該發(fā)明專利將逆向工程與快速成型制造相結(jié)合，術(shù) 前對(duì)患者進(jìn)行CT掃描，采集患者手術(shù)區(qū)域的數(shù)字圖像。利用三維重建軟件對(duì)所采集的數(shù)據(jù) 進(jìn)行分析，導(dǎo)出待手術(shù)椎骨的三維重建模型。應(yīng)用逆向工作軟件，根據(jù)椎骨的三維重建模型 設(shè)計(jì)椎弓根的最佳進(jìn)釘釘?shù)?，并提取椎板后部的表面信息，在系統(tǒng)中建立與椎板后部的解 剖形態(tài)一致的反向模板模型，最后利用激光快速成型技術(shù)制作帶有椎弓根釘?shù)赖姆聪驅(qū)Ш?模板。此發(fā)明專利在手術(shù)前就已經(jīng)將導(dǎo)航模板制作完成，不需要在術(shù)中應(yīng)用其它設(shè)備進(jìn)行 椎弓根的定位，大大減少了手術(shù)的時(shí)間，減少了患者痛苦。但上述發(fā)明方法是通過(guò)快速成型 技術(shù)制作出進(jìn)釘模板，即反向?qū)Ш侥０?，忽略了反向?qū)Ш侥０宓墓に囍谱鞑牧系陌踩浴Ｆ?今為止，各種快速成型設(shè)備所用的材料都不是生物安全性的，對(duì)人體組織是不安全的，而此 發(fā)明專利所述之技術(shù)需要將快速成型機(jī)制造出來(lái)的反向?qū)Ш侥０逯苯优c患者手術(shù)骨面相 貼，植入人體內(nèi)，可見(jiàn)此方法具有潛在危險(xiǎn)性。另外上述發(fā)明只適用于椎弓根定位的導(dǎo)航模板的制作，對(duì)人體其它部位骨科手術(shù) 導(dǎo)航模板制作沒(méi)說(shuō)明，缺少通用的導(dǎo)航模板的制作模具。特別是對(duì)手術(shù)螺釘?shù)倪M(jìn)釘位置和 角度未結(jié)合人體骨情況作出分析，缺乏實(shí)際操作性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法及其陰模，利用醫(yī)學(xué)圖像三維重建技術(shù)，結(jié)合逆向工程軟件設(shè)計(jì)手術(shù)導(dǎo)航模板的陰模，制作出具有生物相容性的骨科 手術(shù)導(dǎo)航模板，使手術(shù)更安全、效果更好。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，包括步驟a、采集患 者需手術(shù)的骨原始數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上建立三維模型；b、分析所述三維模型，提取手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面圖像，設(shè)計(jì)好螺釘定 位桿；C、通過(guò)逆向工程軟件，建立與所述手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面相吻合的反向 模板，使所述螺釘定位桿位置與所述反向模板相匹配，在計(jì)算機(jī)上建立手術(shù)導(dǎo)航模板的陰 模三維模型，再通過(guò)三維打印機(jī)將陰模三維模型打印出來(lái)，并制作出陰模實(shí)物模型；d、采用對(duì)人體安全的可澆注成型的醫(yī)用生物材料，比如骨水泥或醫(yī)用牙托材料 等，以下以骨水泥為例灌注到陰模實(shí)物模型中，使陰模中骨水泥模型的底面三維形狀與手 術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面吻合一致，待骨水泥硬結(jié)后從陰模中取出骨水泥，形成具有 生物相容性的骨科手術(shù)導(dǎo)航模板。所述步驟a具體包括通過(guò)CT機(jī)掃描、或MRI設(shè)備、或X射線機(jī)采集患者需手術(shù)的 骨包括形狀、大小、長(zhǎng)短、結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上建立三維模型。進(jìn)一步，所述步驟c中制作的陰模實(shí)物模型采用喇叭口形狀的灌注入口，或采用 匹配手術(shù)部位骨的敞口設(shè)計(jì)，方便醫(yī)用生物材料充分灌注。具體的，當(dāng)所述手術(shù)部位骨為椎骨時(shí)，在逆向工程軟件Geomagic中提取椎板后部 骨的曲面，并提取其輪廓線，在椎板后方設(shè)立一與脊柱長(zhǎng)軸一致的直立平面，將椎骨曲面輪 廓線向后投影至直立平面，并在Geomagic軟件中采用“生成橋”功能將椎骨曲面輪廓線與 投影放大的輪廓線連接起來(lái)，形成一個(gè)面模型；隨后通過(guò)Geomagic軟件中“offset”的功 能，設(shè)置2-4mm厚度將所述面模型膨脹形成體模型，并導(dǎo)入設(shè)計(jì)好的螺釘定位桿，通過(guò)布爾 運(yùn)算形成陰模的三維模型。所述步驟a還包括將患者骨的虛擬三維模型通過(guò)快速成型技術(shù)制作出實(shí)物模 型，可觀察和所述骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的匹配程度。再進(jìn)一步，所述方法還包括步驟e 在體外將所述骨科手術(shù)導(dǎo)航模板與患者骨實(shí) 物模型貼合，利用螺釘定位桿形成的進(jìn)釘通道進(jìn)釘，觀察該骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的手術(shù)準(zhǔn)確 性。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種根據(jù)上述方法制作的陰模，所述陰模為立體模型用于 灌注醫(yī)用生物材料形成具有生物相容性的骨科手術(shù)導(dǎo)航模板，所述陰模底面三維形狀與手 術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面相吻合；所述陰模內(nèi)部設(shè)置有螺釘定位桿，其設(shè)置的角度與 通過(guò)檢測(cè)骨曲面，需固定手術(shù)螺釘?shù)穆葆斶M(jìn)釘通道角度一致。進(jìn)一步，所述陰模為厚度為2-4mm ；所述螺釘定位桿分為左右2根，直徑為2_4mm。更進(jìn)一步，所述陰模采用喇叭口形狀的灌注入口，或采用匹配手術(shù)部位骨的敞口 設(shè)計(jì)，方便骨水泥充分灌注。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法及其陰模，利用醫(yī)學(xué) 三維掃描技術(shù)，分析各類患者需手術(shù)的骨情況，包括形狀、大小、長(zhǎng)短、骨質(zhì)密度、結(jié)構(gòu)的數(shù) 字圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合逆向工程軟件設(shè)計(jì)三維手術(shù)導(dǎo)航模板的陰模，其螺釘?shù)拇笮『瓦M(jìn)釘通道 位置選擇在椎弓根中央或合適的進(jìn)釘通道內(nèi)，確保不會(huì)損傷脊髓及其它重要結(jié)構(gòu)；同時(shí)方便根據(jù)需手術(shù)的骨情況，及時(shí)調(diào)整手術(shù)螺釘?shù)奈恢煤瓦M(jìn)釘角度。 根據(jù)各種需手術(shù)的骨制作出來(lái)的陰模用于灌注醫(yī)用生物材料，形成具有生物相容 性的骨科手術(shù)導(dǎo)航模板。所述陰模采用喇叭口形狀的灌注入口，或采用匹配手術(shù)部位骨的 敞口設(shè)計(jì)，這是考慮到醫(yī)用生物材料凝固時(shí)間短、流動(dòng)性不佳的問(wèn)題，方便短時(shí)間充分灌注 成型。通過(guò)本發(fā)明方法制作出具有生物相容性的骨科手術(shù)導(dǎo)航模板，材料具有生物相容 性，適合各種手術(shù)骨骼部位，手術(shù)安裝的螺釘更精確，使手術(shù)更安全、效果更好。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例四提供的陰模側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例四提供的陰模俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例四提供的對(duì)陰模注模后形成的手術(shù)導(dǎo)航模板與椎骨匹配安 裝示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一 步地詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，包 括步驟101、采集患者骨原始數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上建立三維模型。通過(guò)CT機(jī)掃描、或MRI設(shè)備、或X射線機(jī)采集患者需手術(shù)的骨的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，包 括形狀、大小、長(zhǎng)短、骨質(zhì)密度、結(jié)構(gòu)等數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上建立三維模型。比如治療 脊椎骨為例，在術(shù)前，對(duì)患者手術(shù)區(qū)域的椎骨進(jìn)行薄層CT掃描，采集CT原始數(shù)據(jù)，輸入到計(jì) 算機(jī)中。102、分析所述三維模型，提取手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面圖像，設(shè)計(jì)好螺釘 定位桿。以治療脊柱為例，需提取椎弓根表面輪廓。將CT手術(shù)區(qū)域的椎骨連續(xù)斷層圖像數(shù) 據(jù)導(dǎo)入三維重建軟件Mimics，綜合應(yīng)用軟件自帶的“閾值分割”、“區(qū)域增長(zhǎng)”等功能，重建 椎骨的三維模型，以STL格式導(dǎo)出，在計(jì)算機(jī)屏幕顯示三維圖像，用于更好設(shè)計(jì)好螺釘定位 桿，螺釘定位桿的設(shè)置位置，即手術(shù)螺釘?shù)倪M(jìn)釘通道位置，要選擇安裝在椎弓根中央，這樣 安裝穩(wěn)固而不損傷椎管內(nèi)脊髓，而且手術(shù)螺釘?shù)拇笮?、長(zhǎng)度選擇也是根據(jù)患者需手術(shù)的骨 骼參數(shù)(如形狀、大小、長(zhǎng)短、骨質(zhì)密度、結(jié)構(gòu))選取的，做到完全匹配適應(yīng)患者。103、通過(guò)逆向工程軟件，建立與所述手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面相吻合的反 向模板，使所述螺釘定位桿位置與所述反向模板相匹配，在計(jì)算機(jī)上建立手術(shù)導(dǎo)航模板的 陰模三維模型，再通過(guò)三維打印機(jī)將陰模三維模型打印出來(lái)，并制作出陰模實(shí)物模型。當(dāng)所述手術(shù)部位骨為椎骨時(shí)，設(shè)計(jì)的螺釘定位桿位于椎弓根中央，使手術(shù)植入的 椎弓根螺釘固定于椎弓根中央，而不損傷椎管內(nèi)脊髓。具體的，在逆向工程軟件Geomagic 中提取椎板后部骨的曲面，并提取其輪廓線，在椎板后方設(shè)立一與脊柱長(zhǎng)軸一致的直立平面，將椎骨曲面輪廓線向后投影至直立平面，并在Geomagic軟件中采用“生成橋”功能將椎 骨曲面輪廓線與投影放大的輪廓線連接起來(lái)，形成一個(gè)面模型；隨后通過(guò)Geomagic軟件中 offset的功能，設(shè)置2-4mm厚度將所述面模型膨脹形成體模型，并導(dǎo)入設(shè)計(jì)好的螺釘定位 桿，通過(guò)布爾運(yùn)算就形成了陰模的三維模型，再通過(guò)三維打印機(jī)將陰模三維模型打印出來(lái)， 并制作出陰模實(shí)物模型。制作的陰模實(shí)物模型采用喇叭口形狀的灌注入口，或采用匹配手術(shù)部位骨的敞口 設(shè)計(jì)，這是考慮到醫(yī)用生物材料凝固時(shí)間短、流動(dòng)性不佳的問(wèn)題，方便醫(yī)用生物材料短時(shí)間 充分灌注成型。104、采用醫(yī)用生物材料灌注到陰模實(shí)物模型中，比如所述醫(yī)用生物材料可采用骨 水泥或醫(yī)用牙托材料等，使陰模中骨水泥模型的底面三維形狀與手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的 骨曲面吻合一致，待骨水泥硬結(jié)后從陰模中取出骨水泥，形成具有生物相容性的骨科手術(shù) 導(dǎo)航模板，此骨科手術(shù)導(dǎo)航模板經(jīng)消毒后可直接用于手術(shù)。作為一種改進(jìn)方式，本發(fā)明實(shí)施例二提供了一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方 法，與實(shí)施例一的區(qū)別如下，所述步驟101還包括將患者骨頭的虛擬三維模型通過(guò)快速成型技術(shù)制作出實(shí)物 模型，比如通過(guò)光固化成型法、疊層實(shí)體制造法、選擇性激光燒結(jié)法、熔融沉積制造法制作 出實(shí)物模型。還包括步驟105 在體外將所述骨科手術(shù)導(dǎo)航模板與患者骨頭實(shí)物模型貼合，如 圖4所示，利用螺釘定位桿形成的進(jìn)釘通道進(jìn)釘，觀察該骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的匹配準(zhǔn)確性， 保證進(jìn)釘角度和進(jìn)釘深度最佳。所述人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法及其陰模也可應(yīng)用于關(guān)節(jié)、股骨、頸骨等 人體其它結(jié)構(gòu)，其制作原理基本一樣，本發(fā)明實(shí)施例三針對(duì)股骨骨折的患者，采用的人體骨 科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法步驟如下 201、采集患者股骨原始數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上建立股骨三維模型。通過(guò)CT機(jī)掃描、或MRI設(shè)備、或X射線機(jī)采集患者骨的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，包括形狀、 大小、長(zhǎng)短、骨質(zhì)密度、結(jié)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)上建立三維模型。在術(shù)前，對(duì)患者手術(shù)區(qū)域的股骨上 端進(jìn)行薄層CT掃描，采集CT原始數(shù)據(jù)。將CT手術(shù)區(qū)域的股骨連續(xù)斷層圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維 重建軟件Mimics，綜合應(yīng)用軟件自帶的“閾值分割”、“區(qū)域增長(zhǎng)”等功能，重建股骨的三維模 型。202、分析所述三維模型，提取手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面圖像，設(shè)計(jì)好螺釘 定位桿。將重建的股骨三維模型以STL格式導(dǎo)入3ds MAX軟件中，在計(jì)算機(jī)屏幕顯示三維 圖像，設(shè)計(jì)螺釘定位桿，即手術(shù)螺釘?shù)倪M(jìn)釘通道位置，要選擇在股骨中央。203、通過(guò)逆向工程軟件，建立與所述手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面相吻合的反 向模板，使所述螺釘定位桿位置與所述反向模板相匹配，在計(jì)算機(jī)上建立手術(shù)導(dǎo)航模板的 陰模三維模型，再通過(guò)三維打印機(jī)將陰模三維模型打印出來(lái)，并制作出陰模實(shí)物模型。當(dāng)所述手術(shù)部位骨為股骨時(shí)，設(shè)計(jì)的螺釘定位桿位于股骨頸中央，使手術(shù)植入的 椎弓根螺釘固定于股骨頸中央。具體的，在逆向工程軟件Geomagic中提取股骨進(jìn)釘口附近 骨的曲面，并提取其輪廓線，在股骨外側(cè)設(shè)立一與股骨長(zhǎng)軸一致的直立平面，將股骨曲面輪廓線向后投影至直立平面，并在Geomagic軟件中采用“生成橋”功能將股骨曲面輪廓線與 投影放大的輪廓線連接起來(lái)，形成一個(gè)面模型；隨后通過(guò)Geomagic軟件中offset的功能， 設(shè)置2-4mm厚度將所述面模型膨脹形成體模型，并導(dǎo)入設(shè)計(jì)好的螺釘定位桿，通過(guò)布爾運(yùn) 算就形成了陰模的三維模型，再通過(guò)三維打印機(jī)將陰模三維模型打印出來(lái)，并制作出陰模 實(shí)物模型。制作的陰模實(shí)物模型采用喇叭口形狀的灌注入口，或采用匹配手術(shù)部位骨的敞口 設(shè)計(jì)，這是考慮到醫(yī)用生物材料凝固時(shí)間短、流動(dòng)性不佳的問(wèn)題，方便醫(yī)用生物材料短時(shí)間 充分灌注成型。
204、采用醫(yī)用生物材料灌注到陰模實(shí)物模型中，比如所述醫(yī)用生物材料可采用骨 水泥或醫(yī)用牙托材料等，使陰模中骨水泥模型的底面三維形狀與手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的 骨曲面吻合一致，待骨水泥硬結(jié)后從陰模中取出骨水泥，形成具有生物相容性的股骨手術(shù) 導(dǎo)航模板，此股骨手術(shù)導(dǎo)航模板經(jīng)消毒后可直接用于手術(shù)。由實(shí)施例三可見(jiàn)，當(dāng)需手術(shù)的骨為股骨或關(guān)節(jié)時(shí)，設(shè)計(jì)的螺釘定位桿位于股骨或 關(guān)節(jié)中央，使手術(shù)植入的螺釘固定于股骨頸或關(guān)節(jié)適宜的進(jìn)釘通道內(nèi)，而不損傷神經(jīng)血管 等重要結(jié)構(gòu)。具體的操作過(guò)程與處理椎骨的一樣，是根據(jù)每位病人情況分別定制出陰模實(shí) 物模型。如圖2、3所示，本發(fā)明實(shí)施例四還提供一種根據(jù)上述方法制作的陰模，所述陰模 為立體模型用于灌注醫(yī)用生物材料，比如骨水泥或醫(yī)用牙托材料，形成具有生物相容性的 骨科手術(shù)導(dǎo)航模板。圖2中，所述陰模1內(nèi)設(shè)置有兩根螺釘定位桿2。如圖4所示，所述陰模注模后形成的手術(shù)導(dǎo)航模板5底面三維形狀與手術(shù)螺釘進(jìn) 釘部位附近的骨4曲面相吻合；所述陰模內(nèi)部設(shè)置有螺釘定位桿2，其設(shè)置的角度與通過(guò)檢 測(cè)需安裝的螺釘進(jìn)釘通道3角度一致。所述陰模為醫(yī)療無(wú)毒材料制作，厚度為2_4mm ；圖中所述螺釘定位桿2分為左右兩 根，直徑為2-4mm。所述陰模采用喇叭口形狀的灌注入口，或采用匹配手術(shù)部位骨的敞口設(shè) 計(jì)，方便醫(yī)用生物材料充分灌注。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法及其陰模不受上述實(shí) 施例所限。例如，利用MRI等設(shè)備采集的椎骨數(shù)據(jù)也可以用于患者椎骨三維模型的重建；其 次，利用其它三維重建軟件、三維分析軟件、逆向工程軟件也同樣可以進(jìn)行骨科手術(shù)導(dǎo)航模 板的設(shè)計(jì)；同時(shí)，也可以用其它成型技術(shù)，制作術(shù)中實(shí)際實(shí)用的導(dǎo)航模板；另外，所述導(dǎo)航 模板的制作方法及其陰模也可應(yīng)用于關(guān)節(jié)、股骨頸等人體其它結(jié)構(gòu)，制作原理和過(guò)程一樣， 只是根據(jù)不同骨形狀匹配制出陰模和骨科手術(shù)導(dǎo)航模板。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下， 還可以做出若干改進(jìn)和變動(dòng)，這些改進(jìn)和變動(dòng)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，其特征在于，包括步驟a、采集患者需手術(shù)的骨原始數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上建立三維模型；b、分析所述三維模型，提取手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面圖像，設(shè)計(jì)好螺釘定位桿；c、通過(guò)逆向工程軟件，建立與所述手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面相吻合的反向模板，使所述螺釘定位桿位置與所述反向模板相匹配，在計(jì)算機(jī)上建立手術(shù)導(dǎo)航模板的陰模三維模型，再通過(guò)三維打印機(jī)將陰模三維模型打印出來(lái)，并制作出陰模實(shí)物模型；d、采用對(duì)人體安全且可澆注成型的醫(yī)用生物材料灌注到陰模實(shí)物模型中，使陰模中醫(yī)用生物材料模型的底面三維形狀與手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面吻合一致，待醫(yī)用生物材料硬結(jié)后從陰模中取出，形成具有生物相容性的骨科手術(shù)導(dǎo)航模板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，其特征在于，所述步驟a具 體包括通過(guò)CT機(jī)掃描、或MRI設(shè)備、或X射線機(jī)采集患者需手術(shù)的骨包括形狀、大小、長(zhǎng)短、骨 質(zhì)密度、結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上建立三維模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，其特征在于，所述步驟c中制作的陰模實(shí)物模型采用喇叭口形狀的灌注入口，或采用匹配手術(shù)部位骨的敞口設(shè) 計(jì)，方便醫(yī)用生物材料充分灌注。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，其特征在于，灌注的所 述醫(yī)用生物材料為醫(yī)用骨水泥、或醫(yī)用牙托材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，其特征在于，所述步驟 c中當(dāng)需手術(shù)部位骨為椎骨時(shí)，在逆向工程軟件Geomagic中提取椎板后部骨的曲面，并提 取其輪廓線，在椎板后方設(shè)立一與脊柱長(zhǎng)軸一致的直立平面，將椎骨曲面輪廓線向后投影 至直立平面，并在Geomagic軟件中采用“生成橋”功能將椎骨曲面輪廓線與投影放大的輪 廓線連接起來(lái)，形成一個(gè)面模型；隨后通過(guò)Geomagic軟件中“offset”的功能，設(shè)置2_4mm 厚度將所述面模型膨脹形成體模型，并導(dǎo)入設(shè)計(jì)好的螺釘定位桿，使手術(shù)植入的手術(shù)螺釘 固定于椎弓根中央，再通過(guò)布爾運(yùn)算就形成了陰模的三維模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，其特征在于，所述步驟a還 包括將患者骨的虛擬三維模型通過(guò)快速成型技術(shù)制作出實(shí)物模型，可觀察和所述骨科手術(shù) 導(dǎo)航模板的匹配程度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法，其特征在于，還包括步 驟e 在體外將所述骨科手術(shù)導(dǎo)航模板與患者骨實(shí)物模型貼合，利用螺釘定位桿形成的進(jìn)釘 通道進(jìn)釘，觀察該骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的手術(shù)準(zhǔn)確性。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1方法制作的陰模，其特征在于，所述陰模為立體模型用于灌注 醫(yī)用生物材料形成具有生物相容性的骨科手術(shù)導(dǎo)航模板，所述陰模底面三維形狀與手術(shù)螺 釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面相吻合；所述陰模內(nèi)部設(shè)置有螺釘定位桿，其設(shè)置的角度與通過(guò)檢測(cè)骨曲面，需固定手術(shù)螺釘?shù)穆葆斶M(jìn)釘通道角度一致。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8方法制作的陰模，其特征在于，所述陰模厚度為2-4mm ；所述螺 釘定位桿分為左右2根，直徑為2-4mm。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求8方法制作的陰模，其特征在于，所述陰模采用喇叭口形狀的灌 注入口，或采用匹配手術(shù)部位骨的敞口設(shè)計(jì)，方便醫(yī)用生物材料充分灌注；所述醫(yī)用生物材 料為醫(yī)用骨水泥、或醫(yī)用牙托材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種人體骨科手術(shù)導(dǎo)航模板的制作方法及其陰模，包括步驟a、采集患者骨原始數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上建立三維模型；b、分析所述三維模型，提取手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近的骨曲面圖像，設(shè)計(jì)好螺釘定位桿；c、通過(guò)逆向工程軟件，建立與手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近骨曲面相吻合的反向模板，使所述螺釘定位桿位置與所述反向模板相匹配，建立手術(shù)導(dǎo)航模板的陰模三維模型，并制作出陰模實(shí)物模型；d、采用醫(yī)用生物材料灌注到陰模實(shí)物模型中，使醫(yī)用生物材料模型的底面三維形狀與手術(shù)螺釘進(jìn)釘部位附近骨曲面吻合一致，待硬結(jié)后形成具有生物相容性的骨科手術(shù)導(dǎo)航模板。本發(fā)明制作出具有生物相容性的骨科手術(shù)導(dǎo)航模板，使手術(shù)更安全、效果更好。
文檔編號(hào)A61B19/00GK101816590SQ20101012331
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者張美超, 李鑒軼, 林荔軍, 王健, 趙衛(wèi)東 申請(qǐng)人:南方醫(yī)科大學(xué)