一种脑部手术定位用预制导向支架的制作方法

本实用新型涉及脑深部微创手术设备技术领域，尤其涉及一种脑部手术定位用预制导向支架。

背景技术：

与神经导航技术和机器人脑定位技术比较，3d打印导板脑定位技术是一种成本较低的脑定位技术。现有的临床3d打印导板脑定位技术，要求设计的面具导板和手术入路必须在头皮部接合，即要求手术中头皮不能移位，因此该定位技术只可用于锥颅颅内置管手术，而大部分需要骨窗开颅的脑部手术，因显露切口势必引起头皮移位，而不能使用该技术。

如，脑出血是临床常见疾病，大部分位于脑深部，骨窗开颅微创内镜技术清除脑内血肿很有临床意义。但没有定位技术的脑出血手术创伤很大，而神经导航等定位技术又成本太高，现有的低成本的3d打印导板脑定位技术又不能用于需要头皮牵开的骨窗开颅手术。

因此研制一种适于骨窗开颅手术(切口附近头皮移位)的3d打印导板脑定位技术非常有意义。

在脑深部进行微创手术时常需要使用脑牵开装置，现有的深部脑牵开装置主要有两类。

一类称为一次性组织扩张器(例如：北京天新福生产的)。双腔设计，手术使用的内镜相对固定(限制了内镜的灵活运用)，导管直筒型(深浅直径一致)设计(而由浅到深管径渐细设计，比这种设计更便于手术中两把器械的配合使用)，横切面为圆形(相比椭圆形设计推开了更多的两把器械手术本不需要推开的脑组织)，管芯中空但不是直着通向前端(前端没有直出孔，脑定位指向用的导向针不能通过)。

另一类，称为一次性使用脑部牵开导引导管(例如：长春莱沃生产的)。该类导管，最细长的一个规格是lw120807，导管前端椭圆形口径为12x8mm，应用该口径导管做脑出血内镜微创手术，还是太粗(可以更细)，创伤太大；另外其最大长度仅有7cm，而许多脑出血手术位置较深，该长度达不到血肿；还有，该类导管的管芯(内管)是薄壁的截面椭圆形的管状，虽前端开口缩窄但管芯内空间很大，而且前端开口仍为面积较大的椭圆形，若定位用的导向针通过该开口将导管引入脑内，则导管在入脑的过程中，摇摆的幅度很大，入路不精确，脑组织损伤也较大。在实际使用中，向脑内推进脑牵开导管时，由于无法对牵开导管进行固定，存在牵开导管错位偏移的可能，极大地增加了脑深部手术风险。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种脑部手术3d打印导板脑定位用的预制导向支架，用以解决三个问题：1.解决了3d打印导板脑定位技术应用于骨窗开颅(局部头皮移位)手术的限制，极大的拓宽了3d打印导板脑定位技术在脑手术中的应用范围。该实用新型导向支架的应用使引导手术入路的打印的面具导板可以向外退到入路中心4～5cm之外的头皮表面，手术切口附近的因切开牵拉变形了的头皮不再会影响定位用面具导板的贴合，保证3d打印导板脑定位技术可以在骨窗开颅手术中应用，而且定位准确。2.导向支架与面具导板分离设计，导向支架做成预制成品备用，缩短了面具导板的打印时间，为急诊手术争取了救命时间。3.导向支架预制，可以提前可靠灭菌消毒，保证了急诊手术的安全性。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型技术方案中，一种脑部手术定位用预制导向支架，脑部手术定位用预制导向支架包括：安装头、导向臂和导向头；导向臂为刚性结构，包括安装端和导向端，安装头设置在导向臂的安装端，导向头设置导向臂的导向端；导向头设有圆柱容纳腔，圆柱容纳腔的轴向延长形成无限长圆柱空间，脑部手术定位用预制导向支架与无限长圆柱空间无公共部分；

面具导板能够贴合固定在患者头部皮肤，脑部手术定位用预制导向支架安装在面具导板上，面具导板与脑部手术定位用预制导向支架能够拆卸地固定连接；

脑部手术定位用预制导向支架和面具导板用于导向针的导向，导向针能够按导向支架引导方向进入脑内，牵开导管能够沿导向针进入脑内预设位置。

本实用新型技术方案中，面具导板为额面部面具导板或绕耳廓面具导板。

本实用新型技术方案中，面具导板上设有安装座；安装座设有安装孔，导向支架的安装头能够插入面具导板的安装孔中，安装孔的横截面的形状和尺寸与安装头的横截面相同，安装孔的深度大于安装头的长度。

本实用新型技术方案中，脑部手术定位用预制导向支架的安装头插接在面具导板的安装孔内，圆柱容纳腔的轴线与牵开导管的轴线重合。

本实用新型技术方案中，导向臂为弯杆或直杆，且导向臂的横截面形状为矩形。

本实用新型技术方案中，导向臂与导向头的侧壁固定连接，导向臂沿导向头的径向与导向头固定连接，且侧壁开口于导向臂沿导向头的周向对称。

本实用新型技术方案中，导向支架的安装头与导向臂的连接处设有限位环。

本实用新型技术方案中，限位环为棱台，且棱台的顶面形状与尺寸均与导向臂的横截面相同，棱台的底面形状与尺寸与安装头的横截面相同。

本实用新型技术方案中，导向臂和导向头的连接处设有加强筋。

本实用新型技术方案中，导向臂的横截面长×宽为8mm×6mm，导向臂沿圆柱容纳腔的轴线方向的长度为52.7mm；

圆柱容纳腔的轴线与安装头的轴线的距离为54mm；

导向头的长度为30mm，圆柱容纳腔的直径为16.3mm；

限位环的高度为7.3mm；

安装头长度为10mm。

本实用新型技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本实用新型通过即时设计打印的面具导板和特定结构的导向支架能够将导向针固定在特定的姿态上，保证牵开导管等手术器械顺导向针经导向支架跨过支架下切口附近已牵开变形的头皮准确地插入脑内目标病灶处，实现对骨窗开颅手术的定位引导；

2.本实用新型的面具导板和导向支架可以采用3d打印技术打印，且面具导板与导向支架分离设计，使得导向支架不必3d打印完成，可以预制为一次性耗材，这样每次手术不用打印导向支架，仅通过3d打印技术打印面具导板即可，大大缩短了手术准备时间，为脑出血等急诊手术赢得宝贵的抢救时间；两者分离设计，导向支架可被提前可靠灭菌，使得进入脑组织的手术器械通过可靠灭菌消毒的导向支架进行，而不是即时3d打印器械(面具导板)的只能普通碘伏浸泡消毒，使手术操作更安全；

3.本实用新型的装置结构简单，加工成本低，方法步骤简单，操作简便，无需对医护人员的特殊专业培训。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例的没有加强筋的导向支架示意图；

图2为本实用新型实施例的设有加强筋的导向支架示意图；

图3为本实用新型实施例的额面部面具导板示意图；

图4为本实用新型实施例的绕耳廓面具导板示意图；

图5为本实用新型实施例的额面部面具导板与导向支架安装示意图；

图6为本实用新型实施例的绕耳廓面具导板与导向支架安装示意图；

图7为本实用新型实施例的牵开导管示意图。

附图标记：

1-导向支架；2-额面部面具导板；3-绕耳廓面具导板；4-内管；5-外管；6-导向孔；

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

实施例1

本实用新型实施例提供一种用于脑深部微创手术的导引装置，导引装置包括：导向支架1、面具导板、导向针和牵开导管；导向支架1安装在面具导板上；导向针能够插入牵开导管中，牵开导管与导向支架1可拆卸地固定连接；面具导板贴合固定在患者头部皮肤，导向针和牵开导管能够插入患者脑内。在实际使用时，本实用新型实施例还使用导向夹和定位针适配管，导向夹和定位针适配管能够固定在导向支架1上，并用于导向针与导向支架1的相对固定。

如图1所示，导向支架1为一种脑部微创手术用牵开导管的导向支架1，导向支架1包括：安装头、导向臂和导向头；导向臂为刚性结构，包括安装端和导向端，安装头设置在导向臂的安装端，导向头设置导向臂的导向端；导向头设有圆柱容纳腔，圆柱容纳腔用于容纳导向夹和定位针适配管，并通过导向夹和定位针适配管固定导向针的位置；也可用于置入引流管等手术器械。圆柱容纳腔的轴向延长形成无限长圆柱空间，导向支架1与无限长圆柱空间无公共部分。导向支架1的安装头插接在面具导板的安装孔内，圆柱容纳腔的轴线与牵开导管的轴线重合，通过导向支架1可以对导向针的姿态和方向进行固定，即可保持导向针的尖端始终位于患者的脑内病灶处。由于导向支架1对无限长圆柱空间进行了让位，使得切口周围一定范围的变形的头皮避免了导板覆盖，从而保证了牵开导管的准确的入路方向。

为了在不影响结构强度的前提下，减少本实用新型实施例的制造成本，本实用新型实施例中，导向臂为弯杆或直杆，且导向臂的横截面形状为矩形，不仅能够保证导向臂的结构强度，还能最大限度地减少用料，规则的截面形状也方便生产加工，可以极大地节省本实用新型实施例的制造成本。

本实用新型实施例中，安装头的横截面为矩形，且安装头能够插入面具导板的安装孔中，矩形的和界面形状可以对导向支架1与面具导板的安装形成周向的限位固定。

为了进一步稳固确定导向支架的空间位置，本实用新型实施例中，导向支架的安装头与导向臂的连接处设有限位环，用于限制安装头插入面具导板安装孔的深度。

同时为了防止限位环剐蹭或磕碰其他物品，本实用新型实施例限位环为棱台，且棱台的顶面形状与尺寸均与导向臂的横截面相同，棱台的底面形状与尺寸与安装头的横截面相同。棱台的过渡可以防止防止限位环剐蹭或磕碰其他物品。

本实用新型实施例中，导向头为侧壁开口的圆柱筒，当手术中通过导向头内的分体导向夹置放引流管时，可以将插入脑内的引流管通过导向头的侧壁开口处与导向头及导向夹脱离，从而完成向脑内病灶处的置管操作。导向头的侧壁开口为轴向开口，且对应的圆心角为30°～120°，优选为60°～90°。

导向臂与导向头的侧壁固定连接，能够防止导向臂对无限长圆柱空间造成空间干涉。为了方便本实用新型实施例的加工，导向臂沿导向头的径向与导向头固定连接，且侧壁开口于导向臂沿导向头的周向对称。此外，为了方便导向支架1的安装，圆柱容纳腔的轴线与安装头的轴线平行。

如图2所示，本实用新型实施例中，导向臂和导向头的连接处设有加强筋。

考虑到实际使用的情形，本实用新型实施例的尺寸如下：

导向臂的横截面长×宽为8mm×6mm，导向臂沿圆柱容纳腔的轴线方向的长度为52.7mm；

圆柱容纳腔的轴线与安装头的轴线的距离为54mm；

导向头的长度为30mm，圆柱容纳腔的直径为16.3mm；

限位环的高度为7.3mm；

安装头长度为10mm。

如图3、图5所示，面具导板为脑部手术定位用的额面部面具导板2或脑部手术定位用的绕耳廓面具导板3。

采用3d打印技术设计并获得额面部面具导板2。额面部面具导板2是以质地较硬不容易移位的患者头颅的双侧眉弓和鼻梁鼻根为解剖基础设计，包括额头板、鼻梁板和安装座；鼻梁板设置在额头版的下部中央，且鼻梁板和额头板形成t字形曲面板；安装座设置在额头板上；额头板、鼻梁板和安装座为一体结构。额头板的两侧外缘分别到两侧眉弓外缘，包绕眉弓和眉间，还可以酌情包绕部分眼睑；鼻梁板两侧边界是自两侧内龇向下延续到两侧鼻翼根部。

额头板的高度为2-3cm。打印出额面部面具导板2，通过额头板与眉弓的贴合及鼻梁板与鼻梁的贴合，即可实现脑部手术定位用的额面部面具导板2在患者额面部相应位置的贴合固定。

安装座设有安装孔，安装头能够插入安装孔中，安装孔的横截面的形状和尺寸与安装头的横截面相同，安装孔的深度大于安装头的长度。

如图4、图6所示，脑部手术定位用的绕耳廓面具导板3是以空间形态位置确定的耳廓及其与头颅相连的位置固定的耳廓基底部皮肤反折为解剖基础设计的，包括头颅板、绕耳廓板和安装座；绕耳廓板能够贴合耳廓后立体形态，头颅板为凸多边形曲面板，绕耳廓板与头颅板连接处能够贴合患者耳根处，安装座设置在绕耳廓版的外侧；绕耳廓板和安装座为一体结构。

如小脑半球和脑干的手术导引，导板就要以耳根为基础、向枕后方向延伸面积，需要到外耳道后8cm，外耳道上2cm；而普通的顶后入路，主要向上延伸，需要外耳道后2cm，外耳道上10cm。

过大的绕耳廓面具导板3会延长打印时间，过小的绕耳廓面具导板3不稳定，或难以包含导向支架落脚，导向支架安装头与导板安装孔的接合，所以要在3d打印软件中精巧设计。

采用3d打印技术设计和获得绕耳廓面具导板3。通过绕耳廓板与耳廓的贴合，即可实现脑部手术定位用的绕耳廓面具导板3在患者绕耳廓部的位置固定。

安装座设有安装孔，导向支架的安装头能够插入面具导板的安装孔中，安装孔的横截面的形状和尺寸与安装头的横截面相同，安装孔的深度大于安装头的长度。

在本实用新型实施例实际使用时，医护人员根据实际需求，选择额面部面具导板2或绕耳廓面具导板3。将面具导板固定在患者头部皮肤，将导向支架1安装在安装座中，实现导向支架1的圆柱容纳腔的轴线相对患者头的固定，从而使得导向针能够顺利插入到患者的病灶处。在进行3d打印设计面具导板时，需要先将患者的脑部的ct影像信息输入电脑软件中，于软件中进行导向针的插入方向、靶点和姿态的设计。确定了导向针的插入方向、靶点和姿态即可确定面具导板的面积范围以及其上安装座的位置和姿态。需要说明的是，脑部手术定位用的额面部面具导板2和脑部手术定位用的绕耳廓面具导板3能够覆盖所有脑深部微创手术定位需求：额面部面具导板2可以满足双侧额叶及其深部脑组织手术定位需求，即经额入路；而绕耳廓面具导板3可以满足同侧除额叶及其深部外的所有脑科手术入路设计需求，即同侧颞叶、顶叶、枕叶、底节区、丘脑和小脑以及脑干。

如图7所示，牵开导管为一种手术用透明牵开导管，包括：外管5和内管4；外管5和内管4的横截面均为长圆形或椭圆形，且均为深部细浅部粗的管状结构，可以使牵开导管更容易插入到患者脑内，且减少插入过程中对患者脑组织的损伤；内管4设有沿内管4轴线设置的导向孔6。在使用本实用新型实施例时，只要导向针固定，就可以通过使导向针插入导向孔6的方式，将牵开导管插入到预定位置，使得牵开导管的深部插在患者脑部的病灶处。

为了减少牵开导管对患者脑组织的损伤，本实用新型实施例中，内管4与外管5之间、导向针与导向孔6之间均为无缝套接的形式连接，最大限度地减少了牵开导管的轴向缝隙，在牵开导管插入到患者脑组织当中时，避免脑组织浸入缝隙当中。需要说明的是为了减少对患者脑组织的损伤，导向针的直径不超过2mm。

外管5的浅部设有限位挡环，内管4设有限位卡环，限位挡环和限位卡环形成限位结构，且限位卡环的直径大于或等于限位挡环，在完成牵开导管的插入后，内管4需要取出，限位卡环的尺寸不小于限位挡环的尺寸方便内管4的取出。

本实用新型实施例中，限位挡环上设有挡环持握部，限位卡环上设有卡环持握部，方便医护人员持握固定牵开导管。

为了保证内管4和外管5之间的相对固定，挡环持握部和卡环持握部均沿牵开导管的径向设置，挡环持握部与卡环持握部之间的接触面设有定位结构，定位结构包括形状尺寸相同的定位孔和定位块，通过定位孔和定位块的卡合，内管4和外管5之间形成周向的相对固定。同样为了方便将内管4取下，卡环持握部的尺寸不小于挡环持握部。

本实用新型实施例中，挡环持握部和卡环持握部还设有卡扣结构，卡扣结构能够将内管4与外管5的沿轴向相对固定。

由于将牵开导管插入到患者脑内病灶处后，取下内管4并将外管5留在患者脑部并作为微创手术的牵开器，为了方便内镜或显微镜对病灶的观察，本实用新型实施例中外管5为透明管。

为了方便了解到牵开导管的插入深度，牵开导管的外管5的外表面设有刻度线，以了解牵开导管的插入深度，保证牵开导管的尖端准确插入到患者的病灶处。

实施例2

本实用新型实施例提供了一种用于脑深部微创手术的导引方法，导引方法使用实施例1中的用于脑深部微创手术的导引装置。

导引方法的步骤包括：

s1、通过3d打印技术制作面具导板；

将病人的头ct影像资料输入3d打印软件中。根据病例的细节，确定设计手术入路，即导向针的插入方向、靶点和姿态；根据设定的手术入路于3d打印软件中设计头部面具导板，即确定使用额面部面具导板2或绕耳廓面具导板3，以及安装座的位置，并进行3d打印，获得面具导板。

s2、将导向支架1安装在面具导板上；

将导向夹和定位针适配管插入导向支架的导向头内，再将导向支架安装在面具导板上，导向支架1采用预制的形式进行预先批量制作，也可采用3d打印技术预先制作。

s3、将面具导板贴合固定在患者头部皮肤的相应部位；

通过额头板与眉弓的贴合及鼻梁板与鼻梁的贴合，即可实现脑部手术定位用的额面部面具导板2在患者额面部的位置固定；或，通过绕耳廓板与耳廓的贴合，即可实现脑部手术定位用的绕耳廓面具导板3在患者绕耳廓部的位置固定。在实际操作时，由于使用的时间很短，可以采用手动贴合固定的方式临时将面具导板贴合固定在患者头颅相应部位。

s4、将导向针穿过导向支架1，插入患者脑内，直至导向针尖端插到患者的病灶处；

需要说明的是，由于导向针要插入患者脑内，在进行本实用新型实施例的导引方法前，需要对患者进行微创开颅，包括：切开并牵开头皮，铣下小面积的骨瓣，切开硬膜，处理脑皮层等。

导向针为两端圆钝的直径2mm的金属长直针。

s5、保持导向针空间位置不动，移除导向支架1与面具导板；

s6、将牵开导管通过导向针引导插入患者脑内，直至牵开导管尖端插到患者的病灶处；

将导向针穿入内管4的导向孔6中，保持导向针的位置不动，将牵开导管插入患者脑内。

s7、保持外管5不动，分步将导向针和牵开导管的内管4从外管5内取出，通过动态固定的牵开导管的外管5内部空间即可实现脑深部微创手术的器械进入和操作部；

解开内管4与外管5之间的卡扣结构，分步移除导向针和牵开导管的内管4，医护人员即可在牵开导管的外管5内应用内镜或其他器械进行微创手术。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种脑部手术3d打印导板定位用预制导向支架，本实用新型通过特定结构的面具导板和特定结构的导向支架能够将导向针固定在特定的姿态上，保证牵开导管等手术器械顺导向针经导向支架跨过支架下切口附近已牵开变形的头皮准确插入脑内目标病灶处，实现了对骨窗开颅手术的定位引导；本实用新型通过牵开导管内管与外管及导向孔和导向针之间的无缝配合，防止了牵开导管的晃动，从而能够减少向脑内送入牵开导管过程中对脑组织的损伤，同时，也进一步提高了牵开导管插入位置的准确性，还能够减少牵开导管进入过程中对脑组织扩张的损伤性，保护了患者的切身利益；本实用新型的面具导板采用3d打印技术打印，且面具导板与导向支架分离设计，使得导向支架能够预制为一次性耗材，这样每次手术不用打印导向支架，仅通过3d打印技术打印面具导板即可，大大缩短了手术准备时间(30分钟内)，为脑出血等急诊手术赢得宝贵的抢救时间；两者分离设计，预制的导向支架可提前可靠灭菌，使得进入脑组织的手术器械是通过该可靠灭菌消毒的导向支架进行，而不是即时3d打印器械(面具导板)的只能普通碘伏浸泡消毒，使手术操作更安全；本实用新型的装置结构简单，加工成本低，方法步骤简单，操作简便，无需对医护人员的特殊专业培训。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。