一种用于矫正下肢畸形的截骨3D打印导航模板的制作方法

本实用新型涉及医疗器具技术领域，特别是一种用于矫正下肢畸形的截骨3D打印导航模板。

背景技术：

近年来，随着计算机技术及医学三维可视化研究的发展，有关人体结构的三维可视化研究及计算机辅助骨科技术也逐渐成为国际医学界研究的热点，在临床应用当中表现了出极大的现实意义。研究表明，个性化导航模板辅助骨科手术即可以实现个体化的治疗方案的设计，又可以达到理想的治疗效果，相比传统的技术手段，表现出了很大的优越性。

儿童下肢骨骺胫骨的角度从新生儿、儿童到青少年有生理性的变化，新生儿期骨骺与胫骨的角度15°被认为是正常的。18个月左右下肢逐渐变直，其后因姿势和活动的因素下肢渐呈轻度的膝外翻，也就从那时起，在人体自身的矫正下，到发育成熟时轻度的膝外翻是正常的，FTA一般在4°-6°的范围。生理性与病理性的根本区别在于前者的矫正过程是渐进，无症状的。儿童下肢畸形可以因创伤、感染、基因、肿瘤、代谢或外力等因素引起。

下肢解剖轴和机械轴发生了改变，导致下肢各关节负重失衡，进而引起骨性关节炎的发生，若不及时治疗，纠正力线，对童儿以后骨发育会造成很大的影响，在后期甚至需要更换人工关节，造成患者身心健康损伤，增加患者家庭的经济负担。传统的矫正下肢畸形的截骨手术，术中反复X线照射，手术时间长，出血多，射线暴露多，术后股骨头坏死、髋关节僵硬、再脱位等发生率高。给医务人员及患者家庭带来巨大负担。因此，有必要研究出一种导航模板，使得儿童矫正下肢畸形的截骨术具有更好的治疗效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种用于矫正下肢畸形的截骨3D打印导航模板，可以为儿童患者量身定做，使得截骨手术过程省时省力，精准性高，减少儿童患者的痛苦。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种用于矫正下肢畸形的截骨3D打印导航模板，包括通过3D打印机制作的导航模板本体，导航模板本体整体形状为C形，导航模板本体上设置有贯通本体的克氏针导孔，导航模板本体的上端边缘位置设置有三个齿状中空结构，分别为第一齿、第二齿和第三齿，克氏针导孔位于第一齿与第二齿之间，克氏针导孔的形状为圆柱形，克氏针导孔沿着导航模板本体外侧向外延长有突出部分。

在本技术方案中，使用了3D打印机制作导航模板本体，导航模板整体形状为C形，具体形状根据每个患者CT数据mimics软件反向建模形成，以确保导航模板的内表面与患者骨骺近端紧密贴合，导航模板本体上设置有贯通本体的克氏针导孔，用来引导克氏针进行定位，从而固定导航模板，导航模板本体的上端边缘位置设置有三个齿状中空结构，分别为第一齿、第二齿和第三齿，在手术过程中，首先，切开皮肤、筋膜、肌肉，剥开骨膜，将导航模板贴合于骨皮质最佳位置，沿克氏针导孔置入克氏针固定导航模板，然后，沿导航模板上缘截骨面垂直于冠状面行齿状截骨，截断前侧骨皮质后拔出克氏针并撤除导航模板，继续沿两侧向后横向离断后侧骨皮质，彻底分离截骨面远、近端，控制截骨近端，沿冠状面分离并横向位移，将第一齿欠插入第二齿凹槽内，接着，交叉克氏针固定截骨远、近端，C臂机摄X线验证截骨角度及机械轴线，完成手术。

本实用新型的进一步改进，导航模板本体采用医用PLA材料打印。聚乳酸（PLA）是一种新型的生物基及可生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。

本实用新型的进一步改进，第一齿外侧边延长线与第二齿外侧边延长线形成夹角等于矫形纠正角度，第一齿边缘宽度等于机械轴线偏移距离。矫形纠正角度为解剖轴与机械轴沿线的夹角。

本实用新型的有益效果：本实用新型为一种用于矫正下肢畸形的截骨3D打印导航模板，可以为儿童患者量身定做，使得截骨手术更加精准，不需要反复调整，使手术一次成功，有效缩短手术时间，减少患者痛苦。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的正视结构示意图。

图3是本实用新型的后视结构示意图。

图4是本实用新型的侧视结构示意图。

图5是本实用新型的俯视结构示意图。

图6是本实用新型的贴合骨骺的结构示意图。

图7是本实用新型的贴合骨骺的局部放大结构示意图

图8是本实用新型中截骨位置移动示意图。

图中，1-导航模板本体，2-克氏针导孔，3-第一齿，4-第二齿，5-第三齿。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

实施例：如图1至图5所示，一种用于矫正下肢畸形的截骨3D打印导航模板，包括使用医用PLA材料通过3D打印机制作的导航模板本体1，导航模板本体整体形状为C形，导航模板本体上设置有贯通本体的克氏针导孔，导航模板本体的上端边缘位置设置有三个齿状中空结构，分别为第一齿、第二齿和第三齿，第一齿外侧边延长线与第二齿外侧边延长线形成夹角等于矫形纠正角度，第一齿边缘宽度等于机械轴线偏移距离（如图8所示）。

本实施例的具体制作过程：

（1）原始数据采集：患者术前均使用64排螺旋CT(philip，荷兰)采集骨骺近端扫描数据；扫描条件：电压120 kV，电流160 mA，层厚1 mm；将采集的CT数据以DICOM格式存储；

（2）确定导航模板尺寸：将存储的骨骺近端CT数据导入计算机后通过Mimics 17．0软件生成三维重建的骨骺模型，测量患者骨骺畸形部位解剖轴与机械轴的夹角从而算出偏移距离，确定导航模板尺寸。

（3）制作导航模板：在Mimics软件中打开保存的数据，转动三维结构，从各个角度观察克氏针位置是否合适，并根据剖面和三维结构观察结果对克氏针位置做适当微调以完成导航模板上的克氏针导孔的设计。提取股骨骺内外侧大转子水平及远端对应骨性表面解剖数据，并将其做反向增厚5mm处理后，建立与之形态一致的基板，同时导入克氏针导孔数据，将两者组合重建成导航模板。布尔运算(Boolean operation)后，贯通克氏针导孔，并对边界进行修整，完成导板的设计制作。

（4）3D打印：在Magic17.0软件中，修理模型中的错误，完成后导出模型数据，将数据以STL格式导入3D打印机，使用医用PLA材料打印出导航模板。

本实施例在矫正下肢畸形的截骨术中的具体应用：在手术过程中，如图6至图8所示，首先，切开皮肤、筋膜、肌肉，剥开骨膜，将导航模板贴合于骨皮质最佳位置，沿克氏针导孔置入克氏针固定导航模板，然后，沿导航模板上缘截骨面垂直于冠状面行齿状截骨，截断前侧骨皮质后拔出克氏针并撤除导航模板，继续沿两侧向后横向离断后侧骨皮质，彻底分离截骨面远、近端，控制截骨近端，沿冠状面分离并横向位移，将第一齿欠插入第二齿凹槽内，接着，交叉克氏针固定截骨远、近端，C臂机摄X线验证截骨角度及机械轴线，完成手术。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。