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髖關節置換手術中股骨側標記系統及其制作方法與流程

文檔序號:12833780閱讀:678來源:國知局
髖關節置換手術中股骨側標記系統及其制作方法與流程

本公開涉及醫療器械領域,特別涉及髖關節置換手術中股骨側標記系統及其制作方法。



背景技術:

人工髖關節置換是骨關節科最常用的術式之一,國內每年接受該手術的病人在50萬左右。關節炎、外傷、股骨頭壞死等引起的疼痛和功能障礙,通過關節置換,都可以得到明顯的緩解。在手術中,股骨頭旋轉中心的重建至關重要,理想的旋轉中心,可以保證肢體的等長和股骨的偏心距,減少跛行,疼痛和假體的磨損。目前的股骨頭旋轉中心的位置,常依據術前模版測量,術中缺少有效的監控手段,因此手術的精確性和療效亟待改善。



技術實現要素:

本公開的各實施例的目的之一是提供髖關節置換手術中股骨側標記系統,相應地,還提供髖關節置換手術中股骨側標記系統的制作方法。

根據本公開的一個方面,提供一種髖關節置換手術中股骨側標記系統,包括:

附著裝置,包括附著于股骨近端并根據所述股骨近端的解剖形態制作的附著部、設置在所述附著部上的導向連接部、以及安裝在所述附著部上的刻度盤;

股骨髓腔中心標記裝置,安裝在所述導向連接部上,并用于指示股骨髓腔中心的方向以便安裝股骨假體;以及

股骨頭旋轉中心標記裝置,安裝在所述股骨假體上,并用于根 據與所述刻度盤之間的位置關系來確定所述股骨假體的股骨頭旋轉中心。

根據本公開的一個實施例,所述股骨近端包括以下各項中的至少一項:大轉子、小轉子、轉子間嵴、以及裸區,其中所述裸區是股骨大轉子外側面上無肌腱和韌帶附著的區域。

根據本公開的一個實施例,所述附著部上設有用于安裝所述刻度盤的刻度盤插槽,并且所述附著部上還設有用于臨時固定到所述股骨近端的臨時固定孔。

根據本公開的一個實施例,所述導向連接部包括導向連接柱,所述導向連接柱的方向與所述股骨髓腔走行的方向一致。

根據本公開的一個實施例,所述股骨髓腔中心標記裝置為桿狀或條狀結構,用于使操作者參考所述股骨髓腔中心標記裝置指示的方向進行擴髓以便安裝所述股骨假體。

根據本公開的一個實施例,所述操作者在擴髓之后打入股骨試模銼,并在取下所述股骨髓腔中心標記裝置后,將所述股骨假體中的股骨柄試模、股骨頸試模和股骨小頭試模安裝到股骨側。

根據本公開的一個實施例,所述刻度盤上設有網格狀刻度標記線,所述網格狀刻度標記線具有軸向指示線和中心標志點。

根據本公開的一個實施例,所述刻度盤為薄片狀,所述軸向指示線的方向與所述股骨假體中的股骨頸試模的走行的方向一致。

根據本公開的一個實施例,所述股骨頭旋轉中心標記裝置包括中空半球和指示標尺,所述中空半球安裝在所述股骨假體中的股骨小頭試模上。

根據本公開的一個實施例,所述指示標尺與所述中空半球為一體結構,所述指示標尺具有軸向標示線并在末端帶有指示點。

根據本公開的一個實施例,所述中空半球的內徑與所述股骨小頭試模的直徑相適應,所述指示標尺為薄片狀。

根據本公開的一個實施例,所述股骨頭旋轉中心標記裝置根據與所述刻度盤之間的位置關系來確定所述股骨假體的股骨頭旋轉中 心包括:

在所述指示標尺的軸向標示線與所述刻度盤的軸向指示線相重疊,并且在所述指示標尺的末端的指示點與所述刻度盤的中心標志點相重疊時,所述中空半球的球心被確定為所述股骨假體的股骨頭旋轉中心。

根據本公開的一個實施例,在所述指示標尺的軸向標示線與所述刻度盤的軸向指示線不重疊,或者在所述指示標尺的末端的指示點與所述刻度盤的中心標志點不重疊時,改變所述股骨假體中股骨柄試模的大小和/或所述股骨小頭試模的頸長。

根據本公開的一個實施例,所述髖關節置換手術中股骨側標記系統的數字模型根據術前患者的影像資料來預先確定。

根據本公開的一個實施例,所述影像資料包括mri數據和/或ct數據,所述數字模型中預先設定的所述股骨假體的股骨頭旋轉中心是參考股骨患側和/或股骨健側的影像資料來設置的。

根據本公開的一個實施例,根據所述數字模型來預先確定所述附著部、以及設置在所述附著部上的所述導向連接部和用于安裝所述刻度盤的刻度盤插槽的空間位置關系。

根據本公開的一個實施例,所述附著部根據所述數字模型進行3d打印而預先制作,所述刻度盤插槽的方向與所述股骨假體的股骨頸試模的基底部的走行的方向一致。

根據本公開的一個方面,提供一種髖關節置換手術中股骨側標記系統的制作方法,包括:

根據術前患者的影像資料來預先確定髖關節置換手術中股骨側標記系統的數字模型;

根據所述數字模型來制作附著裝置,所述附著裝置包括附著于股骨近端并根據所述股骨近端的解剖形態制作的附著部、設置在所述附著部上的導向連接部、以及安裝在所述附著部上的刻度盤;

根據所述數字模型來制作股骨髓腔中心標記裝置,所述股骨髓腔中心標記裝置安裝在所述導向連接部上,并用于指示股骨髓腔中 心的方向以便安裝股骨假體;

根據所述數字模型來制作股骨頭旋轉中心標記裝置,所述股骨頭旋轉中心標記裝置安裝在所述股骨假體上,并用于根據與所述刻度盤之間的位置關系來確定所述股骨假體的股骨頭旋轉中心。

根據本公開的一個實施例,所述股骨近端包括以下各項中的至少一項:大轉子、小轉子、轉子間嵴、以及裸區,其中所述裸區是股骨大轉子外側面上無肌腱和韌帶附著的區域。

根據本公開的一個實施例,所述附著部上設有用于安裝所述刻度盤的刻度盤插槽,并且所述附著部上還設有用于臨時固定到所述股骨近端的臨時固定孔。

根據本公開的一個實施例,所述導向連接部包括導向連接柱,所述導向連接柱的方向與所述股骨髓腔走行的方向一致。

根據本公開的一個實施例,所述股骨髓腔中心標記裝置為桿狀或條狀結構,用于使操作者參考所述股骨髓腔中心標記裝置指示的方向進行擴髓以便安裝所述股骨假體。

根據本公開的一個實施例,所述操作者在擴髓之后打入股骨試模銼,并在取下所述股骨髓腔中心標記裝置后,將所述股骨假體中的股骨柄試模、股骨頸試模和股骨小頭試模安裝到股骨側。

根據本公開的一個實施例,所述刻度盤上設有網格狀刻度標記線,所述網格狀刻度標記線具有軸向指示線和中心標志點。

根據本公開的一個實施例,所述刻度盤為薄片狀,所述軸向指示線的方向與所述股骨假體中的股骨頸試模的走行的方向一致。

根據本公開的一個實施例,所述股骨頭旋轉中心標記裝置包括中空半球和指示標尺,所述中空半球安裝在所述股骨假體中的股骨小頭試模上。

根據本公開的一個實施例,所述指示標尺與所述中空半球為一體結構,所述指示標尺具有軸向標示線并在末端帶有指示點。

根據本公開的一個實施例,所述中空半球的內徑與所述股骨小頭試模的直徑相適應,所述指示標尺為薄片狀。

根據本公開的一個實施例,所述股骨頭旋轉中心標記裝置根據與所述刻度盤之間的位置關系來確定所述股骨假體的股骨頭旋轉中心包括:

在所述指示標尺的軸向標示線與所述刻度盤的軸向指示線相重疊,并且在所述指示標尺的末端的指示點與所述刻度盤的中心標志點相重疊時,所述中空半球的球心被確定為所述股骨假體的股骨頭旋轉中心。

根據本公開的一個實施例,在所述指示標尺的軸向標示線與所述刻度盤的軸向指示線不重疊,或者在所述指示標尺的末端的指示點與所述刻度盤的中心標志點不重疊時,改變所述股骨假體中股骨柄試模的大小和/或所述股骨小頭試模的頸長。

根據本公開的一個實施例,所述影像資料包括mri數據和/或ct數據,所述數字模型中預先設定的所述股骨假體的股骨頭旋轉中心是參考股骨患側和/或股骨健側的影像資料來設置的。

根據本公開的一個實施例,根據所述數字模型來預先確定所述附著部、以及設置在所述附著部上的所述導向連接部和用于安裝所述刻度盤的刻度盤插槽的空間位置關系。

根據本公開的一個實施例,所述附著部根據所述數字模型進行3d打印而預先制作,所述刻度盤插槽的方向與所述股骨假體的股骨頸試模的基底部的走行的方向一致。

本公開各實施例能夠提供髖關節置換手術中股骨側標記系統及其制作方法,其能夠提供直觀的、可量化的術中測量指標,有助于選擇最合適的股骨假體(例如選擇最合適的股骨柄和股骨小頭的型號以便組成最佳的配比),從而完成最接近解剖位置的重建(例如股骨頭旋轉中心的重建),提高手術的精確性,進而提高療效。

附圖說明

現將僅通過示例的方式,參考所附附圖對本公開的實施例進行描述,其中

圖1是根據本公開的實施例的股骨近端解剖結構的示意圖;

圖2是根據本公開的實施例的安裝在股骨近端上的股骨假體的示意圖;

圖3是根據本公開的實施例的安裝在股骨近端上的髖關節置換手術中股骨側標記系統的結構示意圖;

圖4是根據本公開的實施例的附著裝置的結構示意圖;

圖5是根據本公開的實施例的不同部位的附著部的結構示意圖;

圖6是根據本公開的實施例的股骨髓腔中心標記裝置的結構示意圖;

圖7是根據本公開的實施例的股骨頭旋轉中心標記裝置的結構示意圖;以及

圖8是根據本公開的實施例的髖關節置換手術中股骨側標記系統的制作方法的示意圖。

具體實施方式

現將結合附圖對本公開的實施例進行具體的描述。應當注意的是,附圖中對相似的部件或者功能組件可能使用同樣的數字標示。所附附圖僅僅旨在說明本公開的實施例。本領域的技術人員可以在不偏離本公開精神和保護范圍的基礎上從下述描述得到替代的實施方式。

如圖1所示,本公開中的股骨近端1包括以下各項中的至少一項:大轉子101、小轉子102、轉子間嵴103、以及裸區104,其中裸區104是股骨大轉子外側面上無肌腱和韌帶附著的區域。

在股骨近端應用本公開的髖關節置換手術中股骨側標記系統是非常必要的,這是因為,股骨近端是各種疾病多發的部位,常見的有股骨頭壞死、股骨近端腫瘤和骨折等,而股骨近端包括了股骨頭100、股骨頸、大小轉子、轉子間、干骺端和股骨干上段等諸多解剖結構。與其他關節相比較,股骨近端解剖結構復雜而且不規則,在實施該部位的手術時,常需要大量多方向的透視操作,還要求醫生 具有豐富的經驗,因此應用本公開的髖關節置換手術中股骨側標記系統可以減少輻射對患者和醫生的損害。此外,股骨頭的表面覆蓋有軟骨,股骨頸的四周有細小的血管,因此股骨近端手術需要更大的精確度,一旦造成軟骨或血管的醫源性損傷,就會加重股骨頭壞死,或是導致骨性關節炎的發生,因此,在一個立體結構復雜的骨組織內進行精確的操作,采用本公開提供的髖關節置換手術中股骨側標記系統,就顯得十分必要。

如圖2所示,本公開的髖關節置換手術中股骨側標記系統是應用于髖關節置換手術中,在該手術中,操作者(例如醫師)需要使用股骨假體2來實現對股骨頭旋轉中心進行重建。

例如,操作者可以將壞死的股骨頭100切去,然后可以沿著股骨髓腔中心的方向,在擴髓之后打入股骨試模銼,然后將股骨假體2中的股骨柄試模203、股骨頸試模201和股骨小頭試模202安裝到股骨側,從而實現股骨假體2的安裝,此時安裝后的股骨假體2的股骨頭的旋轉中心(即股骨小頭試模202的中心)即是重建后的股骨頭旋轉中心。

如圖3所示,為使圖2中重建后的股骨頭旋轉中心的位置精確,本公開提供了一種髖關節置換手術中股骨側標記系統,包括附著裝置4、股骨髓腔中心標記裝置5和股骨頭旋轉中心標記裝置3。

附著裝置4,包括附著于股骨近端1并根據股骨近端1的解剖形態制作的附著部401、設置在附著部401上的導向連接部405、以及安裝在附著部401上的刻度盤402。

股骨髓腔中心標記裝置5,安裝在導向連接部405上,并用于指示股骨髓腔中心的方向以便安裝股骨假體2。

股骨頭旋轉中心標記裝置3,安裝在股骨假體2上,并用于根據與刻度盤402之間的位置關系來確定股骨假體2的股骨頭旋轉中心。

例如,由于附著裝置4、股骨髓腔中心標記裝置5和股骨頭旋轉中心標記裝置3能夠用來確定股骨假體2的股骨頭旋轉中心,因此本公開的髖關節置換手術中股骨側標記系統將提供直觀的、可量化 的術中測量指標,有助于精確重建股骨假體2的股骨頭旋轉中心。例如,可以選擇最合適的股骨柄試模203和股骨小頭試模202的型號,組成最佳的配比(即空間位置上的組合),完成最接近解剖位置的重建(例如精確重建股骨頭旋轉中心),提高手術的精確性,進而提高療效。另外,本公開還可以減少手術中透視或拍片的次數,并且能夠減少對放射線的依賴,從而保護患者和醫生的免于放射性損傷。此外,本公開各實施例例如還能提高手術的精準性,減少附損失和并發癥的發生,提高診治的效果。

例如,本公開能夠提供髖關節置換手術個性化股骨側標記測量系統的定制。本公開的系統還可以根據病人的影像學資料進行數字建模,然后可以利用3d打印的方式來構建本公開系統的各個裝置,例如附著部401等。

如圖4所示,根據本公開的一個實施例,本公開中的附著裝置4可以針對股骨近端1上不同的附著部位(例如大轉子101、小轉子102、轉子間嵴103、以及裸區104)來制作,通過形態吻合,可以將該附著裝置4進行臨時固定。

例如,附著部401能夠與股骨近端1特定部位的解剖形狀相吻合,在其制作過程中,首先需要通過影像學獲得股骨近端的解剖學數據,對數據進行計算處理后,可以得到股骨近端1的數字化模型,再計算出附著部401的模型,使之與股骨近端1的某一特定解剖位置完全吻合,最后例如可以用3d打印的方式獲得附著部401,從而實現與股骨近端1的特定解剖位置完全吻合。

如圖5所示,根據所附著部位的不同,可以將附著部401分別制作為不同結構的附著部,例如可以分別制成裸區附著部4013,大轉子附著部4014、小轉子附著部4012和轉子間嵴附著部4011,這些附著部可以選擇其中一個附著部對單一結構進行附著,也可以同時選擇多個附著部對多個結構進行附著,這可以需要根據疾病和手術的需要進行選擇。

例如,本公開的附著部可以制成裸區附著部4013,其可以附著 于裸區上,其中,裸區是大轉子外側面,無肌腱和韌帶附著的區域,該區域位于大轉子外側面,前方和遠端為臀小肌,后方為臀中肌,近端為梨狀肌,是外形不規則的一個區域。因為無肌腱韌帶和韌帶附著點,易于辨認,易于得到最佳形態上的吻合。

例如,本公開的附著部可以制成大轉子附著部4014,其可以附著于大轉子上。很多術式需要顯露大轉子,這些情況下可以利用已有的顯露,完成對上述結構的附著。

例如,本公開的附著部可以制成小轉子附著部4012,其可以附著于小轉子上。很多術式需要顯露小轉子,這些情況下可以利用已有的顯露,完成對上述結構的附著。

例如,本公開的附著部可以制成轉子間嵴附著部4011,其可以附著在轉子間的骨嵴上。轉子間嵴是:股骨的后方,大小轉子分別向遠端和近端延伸,形成連續的骨嵴,該部位解剖形態獨特,形態不規則,容易得到最佳吻合。

如圖4所示,附著部401上設有用于安裝刻度盤402的刻度盤插槽407,并且附著部401上還設有用于臨時固定到股骨近端1的臨時固定孔406。

例如,附著部401上有臨時固定孔406,通過臨時固定孔406可以把附著部401臨時固定在股骨近端1,便于操作的穩定性。

如圖4所示,導向連接部405包括導向連接柱,導向連接柱的方向與股骨髓腔走行的方向一致。

例如,附著部401上有導向連接柱,其方向與髓腔走行的方向相一致,髓腔的方向參照股骨近端1的ct數據,通過計算后可以獲得。導向連接柱可以通過一定的方式(例如卡合連接),與股骨髓腔中心標記裝置5相連接。

如圖6所示,股骨髓腔中心標記裝置5為桿狀或條狀結構,用于使操作者參考股骨髓腔中心標記裝置5指示的方向進行擴髓以便安裝股骨假體。

例如,由于導向連接部405(例如導向連接柱)的方向與股骨髓 腔走行的方向一致,因此安裝在導向連接部405(例如導向連接柱)上的股骨髓腔中心標記裝置5指示的方向即是股骨髓腔走行的方向,因此在擴髓后安裝的股骨假體能夠保持在股骨髓腔走行的方向上的定位精確,從而保證后續利用刻度盤402和指示標尺302來準確定位股骨頭旋轉中心。

如圖3和圖6所示,操作者在擴髓之后打入股骨試模銼,并在取下股骨髓腔中心標記裝置5后,將股骨假體中的股骨柄試模203、股骨頸試模201和股骨小頭試模202安裝到股骨側,如圖2和圖3所示。

例如,股骨柄試模203、股骨頸試模201和股骨小頭試模202的大小可以有很多型號,通過更換不同大小型號的股骨柄試模203、股骨頸試模201和股骨小頭試模202,可以構成不同的大小型號組合,從而使得其空間結構能夠發生變化,從而方便后續利用刻度盤402和指示標尺302進行空間位置調整來準確定位股骨頭旋轉中心。

如圖3和圖4所示,刻度盤402上設有網格狀刻度標記線,網格狀刻度標記線具有軸向指示線403和中心標志點404。

例如,附著部401上設有刻度盤插槽407,通過刻度盤插槽407,可以連接刻度盤402,刻度盤402為薄片狀,刻度盤402的軸向指示線403的走行方向與股骨假體2上股骨頸試模201的方向一致,刻度盤402上有軸向指示線403和中心標志點404。在測量時,刻度盤的軸向指示線403應該與股骨頭旋轉中心標記裝置3中指示標尺302上的軸向指示線403相平行。

如圖3和圖4所示,刻度盤402為薄片狀,軸向指示線403的方向與股骨假體2中的股骨頸試模201的走行的方向一致。

例如,刻度盤402為薄片狀時,可以配合薄片狀的指示標尺302進行空間位置上的定位(例如位置是否對準),便于實際操作。例如,股骨頸試模201的整體結構與股骨柄試模203呈一定角度(例如126度,135度,130度等),而軸向指示線403的方向與股骨頸試模201的整體結構走行的方向一致(即與股骨柄試模203呈相同 的角度)。

如圖3和圖7所示,股骨頭旋轉中心標記裝置3包括中空半球301和指示標尺302,中空半球301安裝在股骨假體2中的股骨小頭試模202上。

例如,股骨頭旋轉中心標記裝置3中的中空半球301,其內徑與股骨小頭試模202的外徑相一致,股骨小頭試模202放好后,可以將中空半球301套在小頭試模202的外面。同時,令其指示標尺302中軸向指示線403與刻度盤402上軸向指示線403相平行,指示標尺302末端指示點所對應的刻度盤402上可以讀出數值,從而得知該狀態重建后的股骨頭旋轉中心與理想的旋轉中心的位置差異。

例如,股骨頭旋轉中心標記裝置3通過參考患側和/或健側的影像學資料,可以進行數字化處理(例如建立股骨頭旋轉中心標記裝置3的數字模型),進而獲得重建后理想的股骨頭旋轉中心的空間參數。然后,可以利用例如3d打印的方式制作出包括中空半球301和指示標尺302的股骨頭旋轉中心標記裝置3。手術時,可以先臨時固定附著裝置4,然后安裝股骨柄試模和股骨小頭試模,再利用刻度盤402和指示標尺302來顯示實際旋轉中心與理想旋轉中心的差異,從而指導股骨柄試模和股骨小頭試模的型號的選擇。附著裝置4可以同時連接股骨髓腔中心標記裝置5,有利于控制股骨柄試模的中立位置。因此,本公開將提高髖關節置換股骨側重建(例如股骨頭旋轉中心)的精確度,有利于解決髖關節置換后肢體不等長這一主要并發癥,同時可以兼顧股骨偏心距,提高療效。

如圖3和圖7所示,指示標尺302與中空半球301為一體結構,指示標尺302具有軸向標示線303并在末端帶有指示點。

中空半球301的內徑與股骨假體中的股骨小頭試模202的直徑相適應,指示標尺302為薄片狀。

如圖3和圖7所示,股骨頭旋轉中心標記裝置3根據與刻度盤402之間的位置關系來確定股骨假體2的股骨頭旋轉中心包括:

在指示標尺302的軸向標示線303與刻度盤402的軸向指示線 403相重疊,并且在指示標尺302的末端的指示點與刻度盤402的中心標志點404相重疊時,中空半球301的球心被確定為股骨假體1的股骨頭旋轉中心。

如圖3和圖7所示,在指示標尺302的軸向標示線303與刻度盤402的軸向指示線403不重疊,或者在指示標尺302的末端的指示點與刻度盤402的中心標志點404不重疊時,改變股骨假體2中股骨柄試模203的大小和/或股骨小頭試模202的頸長。

例如可以通過更換股骨柄試模203的大小型號和股骨小頭試模202的大小型號,來改變股骨假體2中股骨柄試模203的大小和/或股骨小頭試模202的頸長,以便最終組合后的股骨柄試模203和股骨小頭試模202大小型號能夠使得指示標尺302的軸向標示線303與刻度盤402的軸向指示線403相重疊并且指示標尺302的末端的指示點與刻度盤402的中心標志點404相重疊,此時中空半球301的球心被確定為股骨假體1的股骨頭旋轉中心。

如圖3所示,髖關節置換手術中股骨側標記系統的數字模型根據術前患者的影像資料來預先確定。

影像資料包括mri數據和/或ct數據,數字模型中預先設定的股骨假體的股骨頭旋轉中心是參考股骨患側和/或股骨健側的影像資料來設置的。

根據數字模型來預先確定附著部401、以及設置在附著部401上的導向連接部405和用于安裝刻度盤402的刻度盤插槽407的空間位置關系。

附著部401根據數字模型進行3d打印而預先制作,刻度盤插槽407的方向與股骨假體1的股骨頸試模201的基底部204的走行的方向一致。

例如,每種股骨假體的股骨頸試模201走行的角度不一樣,比如股骨頸試模201與股骨柄試模203呈126度,135度,130度等,而股骨頸試模201的基底部204位于股骨頸試模201與股骨柄試模203的連接處,其方向例如可以與軸向指示線403的方向相互垂直, 在制作刻度盤402時,可以根據不同的股骨假體(例如不同型號的股骨頸試模201與不同型號的股骨柄試模203的組合),制作不同的刻度盤402(例如制作不同方向的刻度盤插槽407,制作不同方向的軸向指示線403)。

圖8示出了根據本公開的實施例的一種髖關節置換手術中股骨側標記系統的制作方法的示意圖。

如圖所示,在步驟100中,根據術前患者的影像資料來預先確定髖關節置換手術中股骨側標記系統的數字模型。

例如,步驟100可以通過以下的過程來實現:

1,影像學檢查:患者進行核磁和ct檢查,獲得股骨近端的影像學資料,并存儲于醫院的圖像存儲系統(例如pics系統)中。

2,影像學資料的導入:將患者的影像學資料采用光盤、u盤或網絡等媒介,導入到影像處理系統(例如專用的影像處理系統軟件,可以利用現有軟件(如mimics軟件),也可以開發相應的程序)中。

3,建立解剖數字模型:采用智能自動標記和手工標記相結合的方法,確立重要參考標記。建立股骨近端解剖數字模型。包括的解剖結構可以是軟骨、骨性或是軟組織。

4,確定重要參考位置:這些重要的參考位置包括大轉子,小轉子,股骨后方轉子間脊,大轉子外側面等??梢愿鶕中g的不同入路,采用參考位置的不同組合。

5,建立髖關節置換手術中股骨側標記系統的數字模型:

(1)建立附著裝置的數字模型:依照解剖數字模型,根據確定的重要參考位置,建立附著裝置的數字模型。

(2)設定預期旋轉中心:預期旋轉中心的確定,需要遵循髖關節置換的基本原則,同時參考病人的實際情況。對于單側病變,對側正常的病例,預期旋轉中心可以參照對側。對于雙側同時存在病變的病例,可以根據股骨近端的其他解剖結構,或者具體疾病的特點,計算出預期的股骨頭旋轉中心。

(3)定制髖關節置換手術中股骨側標記系統:根據預期的股骨頭旋轉中心的三維空間參數,建立髖關節置換手術中股骨側標記系統的數字模型。

在步驟102中,根據數字模型來制作附著裝置,附著裝置包括附著于股骨近端并根據股骨近端的解剖形態制作的附著部、設置在附著部上的導向連接部、以及安裝在附著部上的刻度盤。

例如,附著部,以及其上的導向柱和刻度盤插槽,均可通過3d打印的方式獲得。

在步驟104中,根據數字模型來制作股骨髓腔中心標記裝置,股骨髓腔中心標記裝置安裝在導向連接部上,并用于指示股骨髓腔中心的方向以便安裝股骨假體。

例如,股骨髓腔中心標記裝置可以采用3d打印或非打印方式獲得。

在步驟106中,根據數字模型來制作股骨頭旋轉中心標記裝置,股骨頭旋轉中心標記裝置安裝在股骨假體上,并用于根據與刻度盤之間的位置關系來確定股骨假體的股骨頭旋轉中心。

例如,股骨頭旋轉中心標記裝置可以采用3d打印或非打印方式獲得。

例如,在制作出以上的附著裝置、股骨髓腔中心標記裝置和股骨頭旋轉中心標記裝置之后,可以進行以下外科操作:手術顯露髖關節,包括股骨近端,將附著裝置與預先設定解剖結構緊密貼附,并臨時固定。將髓腔中心標記裝置與附著部的導向柱相連接,該裝置指示的方向為股骨近端髓腔中心的走行方向。可以參考該方向進行擴髓,以避免假體的內翻或外翻(這會對假體的使用壽命有影響),準備好髓腔后,打入股骨試模銼,取下髓腔中心標記裝置。安裝股骨頸試模和股骨小頭試模。通過刻度盤插槽,固定刻度盤。在股骨小頭試模上套裝股骨頭旋轉中心的標記裝置,根據股骨小頭試模的不同直徑,選取不同內徑的中空半球,令指示標尺的軸向指示線與刻度盤的軸向指示線相平行,指示標尺的尖端將指示出一點,該點 與標記盤中心標志點的關系,表示出重建后股骨頭旋轉中心與預計理想旋轉中心的差異。根據該差異,可以調整股骨柄試模的大小和/或股骨小頭的頸長,直至最佳的匹配。

如圖4所示,附著部401上設有用于安裝刻度盤402的刻度盤插槽407,并且附著部401上還設有用于臨時固定到股骨近端1的臨時固定孔406。

例如,附著部401上有臨時固定孔406,通過臨時固定孔406可以把附著部401臨時固定在股骨近端1,便于操作的穩定性。

如圖4所示,導向連接部405包括導向連接柱,導向連接柱的方向與股骨髓腔走行的方向一致。

例如,附著部401上有導向連接柱,其方向與髓腔走行的方向相一致,髓腔的方向參照股骨近端1的ct數據,通過計算后可以獲得。導向連接柱可以通過一定的方式(例如卡合連接),與股骨髓腔中心標記裝置5相連接。

如圖6所示,股骨髓腔中心標記裝置5為桿狀或條狀結構,用于使操作者參考股骨髓腔中心標記裝置5指示的方向進行擴髓以便安裝股骨假體。

例如,由于導向連接部405(例如導向連接柱)的方向與股骨髓腔走行的方向一致,因此安裝在導向連接部405(例如導向連接柱)上的股骨髓腔中心標記裝置5指示的方向即是股骨髓腔走行的方向,因此在擴髓后安裝的股骨假體能夠保持在股骨髓腔走行的方向上的定位精確,從而保證后續利用刻度盤402和指示標尺302來準確定位股骨頭旋轉中心。

如圖3和圖6所示,操作者在擴髓之后打入股骨試模銼,并在取下股骨髓腔中心標記裝置5后,將股骨假體中的股骨柄試模203、股骨頸試模201和股骨小頭試模202安裝到股骨側,如圖2和圖3所示。

例如,股骨柄試模203、股骨頸試模201和股骨小頭試模202的大小可以有很多型號,通過更換不同大小型號的股骨柄試模203、 股骨頸試模201和股骨小頭試模202,可以構成不同的大小型號組合,從而使得其空間結構能夠發生變化,從而方便后續利用刻度盤402和指示標尺302進行空間位置調整來準確定位股骨頭旋轉中心。

如圖3和圖4所示,刻度盤402上設有網格狀刻度標記線,網格狀刻度標記線具有軸向指示線403和中心標志點404。

例如,附著部401上設有刻度盤插槽407,通過刻度盤插槽,可以連接刻度盤402,刻度盤402為薄片狀,刻度盤402的走行方向與股骨假體2上股骨頸試模201的方向一致,刻度盤402上有軸向指示線403和中心標志點404。在測量時,刻度盤的軸向指示線403應該與股骨頭旋轉中心標記裝置3中指示標尺302上的軸向指示線403相平行。

如圖3和圖4所示,刻度盤402為薄片狀,軸向指示線403的方向與股骨假體2中的股骨頸試模201的走行的方向一致。

例如,刻度盤402為薄片狀時,可以配合薄片狀的指示標尺302進行空間位置上的定位(例如位置是否對準),便于實際操作。

如圖3和圖7所示,股骨頭旋轉中心標記裝置3包括中空半球301和指示標尺302,中空半球301安裝在股骨假體2中的股骨小頭試模202上。

例如,股骨頭旋轉中心標記裝置3中的中空半球301,其內徑與股骨小頭試模202的外徑相一致,股骨小頭試模202放好后,可以將中空半球301套在小頭試模202的外面。同時,令其指示標尺302中軸向指示線403與刻度盤402上軸向指示線403相平行,指示標尺302末端指示點所對應的刻度盤402上可以讀出數值,從而得知該狀態重建后的股骨頭旋轉中心與理想的旋轉中心的位置差異。

例如,股骨頭旋轉中心標記裝置3通過參考患側和/或健側的影像學資料,可以進行數字化處理(例如建立股骨頭旋轉中心標記裝置3的數字模型),進而獲得重建后理想的股骨頭旋轉中心的空間參數。然后,可以利用例如3d打印的方式制作出包括中空半球301和指示標尺302的股骨頭旋轉中心標記裝置3。手術時,可以先 臨時固定附著裝置4,然后安裝股骨柄試模和股骨小頭試模,再利用刻度盤402和指示標尺302來顯示實際旋轉中心與理想旋轉中心的差異,從而指導股骨柄試模和股骨小頭試模的型號的選擇。附著裝置4可以同時連接股骨髓腔中心標記裝置5,有利于控制股骨柄試模的中立位置。因此,本公開將提高髖關節置換股骨側重建(例如股骨頭旋轉中心)的精確度,有利于解決髖關節置換后肢體不等長這一主要并發癥,同時可以兼顧股骨偏心距,提高療效。

如圖3和圖7所示,指示標尺302與中空半球301為一體結構,指示標尺302具有軸向標示線303并在末端帶有指示點。

中空半球301的內徑與股骨假體中的股骨小頭試模202的直徑相適應,指示標尺302為薄片狀。

如圖3和圖7所示,股骨頭旋轉中心標記裝置3根據與刻度盤402之間的位置關系來確定股骨假體2的股骨頭旋轉中心包括:

在指示標尺302的軸向標示線303與刻度盤402的軸向指示線403相重疊,并且在指示標尺302的末端的指示點與刻度盤402的中心標志點404相重疊時,中空半球301的球心被確定為股骨假體1的股骨頭旋轉中心。

如圖3和圖7所示,在指示標尺302的軸向標示線303與刻度盤402的軸向指示線403不重疊,或者在指示標尺302的末端的指示點與刻度盤402的中心標志點404不重疊時,改變股骨假體2中股骨柄試模203的大小和/或股骨小頭試模202的頸長。

例如可以通過更換股骨柄試模203的大小型號和股骨小頭試模202的大小型號,來改變股骨假體2中股骨柄試模203的大小和/或股骨小頭試模202的頸長,以便最終組合后的股骨柄試模203和股骨小頭試模202大小型號能夠使得指示標尺302的軸向標示線303與刻度盤402的軸向指示線403相重疊并且指示標尺302的末端的指示點與刻度盤402的中心標志點404相重疊,此時中空半球301的球心被確定為股骨假體1的股骨頭旋轉中心。

如圖3所示,髖關節置換手術中股骨側標記系統的數字模型根 據術前患者的影像資料來預先確定。

影像資料包括mri數據和/或ct數據,數字模型中預先設定的股骨假體的股骨頭旋轉中心是參考股骨患側和/或股骨健側的影像資料來設置的。

根據數字模型來預先確定附著部401、以及設置在附著部401上的導向連接部405和用于安裝刻度盤402的刻度盤插槽407的空間位置關系。

附著部401根據數字模型進行3d打印而預先制作,刻度盤插槽407的方向與股骨假體1的股骨頸試模201的基底部204的走行的方向一致。

例如,每種股骨假體的股骨頸試模201走行的角度不一樣,比如股骨頸試模201與股骨柄試模203呈126度,135度,130度等,而股骨頸試模201的基底部204位于股骨頸試模201與股骨柄試模203的連接處,其方向例如可以與軸向指示線403的方向相互垂直,在制作刻度盤402時,可以根據不同的股骨假體(例如不同型號的股骨頸試模201與不同型號的股骨柄試模203的組合),制作不同的刻度盤402(例如制作不同方向的刻度盤插槽407,制作不同方向的軸向指示線403)。

下面通過以下實例對本公開的髖關節置換手術中股骨側標記系統的制作方法進行具體說明。

本實例以后外側入路髖關節置換術為例,說明如何制作(例如定制個性化)髖關節置換手術中股骨側標記系統,并在該系統的輔助下,完成髖關節置換手術中股骨側的置換。

1.影像學檢查

病人行薄層ct掃描檢查,掃描后將數據拷貝在光盤中。

2.用光盤將數據導入個人電腦中,打開mimics軟件,讀取病人ct數據。通過自動識別及手工校正,在每個軸位的層面上記出骨性結構,完成解剖結構的數字化重建。

3.利用mimics軟件,建立解剖數字模型,在三維空間內確定 手術側預期股骨頭旋轉中心的位置。對于單側病變,對側正常的病例,預期旋轉中心可以參照對側。對于雙側同時存在病變的病例,可以根據股骨近端的其他解剖結構,或者具體疾病的特點,計算出預期的股骨頭旋轉中心。

4.根據解剖數字模型,建立髖關節置換手術中股骨側標記系統的數字模型,尤其是附著裝置4的附著部401的數字模型。本實例選取轉子間嵴附著部4011,其內面可以緊密貼附在轉子間嵴上。其他實例可根據具體情況選取小轉子附著部4012,大轉子附著部4014,或者裸區附著部4013??梢越⒏街?01的數字模型,包括其上的刻度盤插槽407和導向連接部405(例如導向連接柱),導向連接部405(例如導向連接柱)的方向指示著股骨近端髓腔中心的走行。

5.利用3d打印機,打印出轉子間嵴附著部4011,包括上面的刻度盤插槽407和導向連接部405(例如導向連接柱),刻度盤插槽407的方向將與股骨假體2的股骨頸試模201的基底部204的走行相平行。

6.通過計算,選取合適的刻度盤402,其上帶網格標記線、軸向指示線403和中心標志點404。其軸線指示線403的方向與股骨假體2的股骨頸試模201的方向相近似。

7.后外側入路,顯露髖關節,包括股骨近端1,將轉子間嵴附著部4011與轉子間嵴103緊密貼附,并通過臨時固定孔406臨時固定。將髓腔中心標記裝置5與附著部401的導向連接部405(例如導向連接柱)相連接,髓腔中心標記裝置5指示的方向為股骨近端髓腔中心的走行方向??梢詤⒖妓枨恢行臉擞浹b置5指示的方向進行擴髓,以避免假體的內翻或外翻,準備好髓腔后,打入股骨試模銼,取下髓腔中心標記裝置5。安裝股骨頸試模201和股骨小頭試模202。通過刻度盤插槽407,固定刻度盤402。在股骨小頭試模202上套裝中空半球301(也即股骨頭旋轉中心的標記裝置),根據股骨小頭試模202的不同直徑,選取不同內徑的中空半球301,令指示標尺302的軸向指示線403與刻度盤402的軸向指示線403相平行,指示標 尺302的尖端將指示出一點,該點與刻度盤402的中心標志點404的關系,表示出重建后股骨頭旋轉中心與預計理想旋轉中心的差異。比如向上偏移3毫米,向外側偏移1毫米。根據該差異,可以調整股骨柄試模的大小和/或股骨小頭試模的頸長,直至最佳的匹配。

8.根據不同手術入路和病情需要,可以選取附著于大轉子101的附著部1014,附著于小轉子104的附著部1012和附著于裸區的附著部1013,這些附著部可以擇一使用或同時組合使用。

至此,完成髖關節置換手術中股骨側標記系統的制作,并使用該系統完成髖關節置換手術中股骨側的置換。

通過以上描述和相關附圖中所給出的教導,這里所給出的本公開的許多修改形式和其它實施方式將被本公開相關領域的技術人員所意識到。因此,所要理解的是,本公開的實施方式并不局限于所公開的具體實施方式,并且修改形式和其它實施方式意在包括在本公開的范圍之內。此外,雖然以上描述和相關附圖在部件和/或功能的某些示例組合形式的背景下對示例實施方式進行了描述,但是應當意識到的是,可以由備選實施方式提供部件和/或功能的不同組合形式而并不背離本公開的范圍。就這點而言,例如,與以上明確描述的有所不同的部件和/或功能的其它組合形式也被預期處于本公開的范圍之內。雖然這里采用了具體術語,但是它們僅以一般且描述性的含義所使用而并非意在進行限制。

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