一种膝关节胫骨高位截骨导航系统

本发明涉及一种截骨导航，更具体的说是一种膝关节胫骨高位截骨导航系统。

背景技术：

1、“胫骨高位截骨术”用于调整关节力线并保留膝关节，即治疗膝关节内侧骨关节炎的方法。通过截骨术矫正下肢力线使膝关节骨关节炎部位的受力重新分布到膝关节的健康部位，以减缓膝关节的退行性改变，从而利于对伴有力线不正的骨关节炎的治疗。

2、由于外科手术的局限性，使得现有膝关节胫骨高位截骨手术缺乏精准控制力线的手段，从而造成其截骨平面、角度、深度误相对较大，并且手术后患者的身体力线难以达到的最佳程度。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，解决了上述背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，包括以下步骤：

3、1)术前准备

4、术前准备包括：ct/dr扫描参数、患者体位和手术布局；

5、2)术前计划

6、术前计划包括：ct/dr扫描术前影像预处理、标记ct特征点、截骨线规划、规划理想力线、钢板预规划和截骨深度保护；

7、3)术中流程

8、术中流程包括：追踪阵列安装、验证配准、骨注册、手术入路、切口区域配准、截骨或截骨定位、撑开角度、术中力线评估、板的植入固定和验证固定效果；

9、4)术后评估

10、术后评估包括术后下肢力线验证。

11、更进一步的，所述ct扫描参数要求所述患者体位呈体位仰卧，下肢中立位，髌骨朝前，膝部伸展，所述ct扫描参数设为扫描层厚1mm以内，连续螺旋扫描，无间隔，120-150kv，200-400ma，图像分辨率512x512正方形，所述ct扫描后图像用dicom3兼容格式导出，其范围包含髋、膝、踝关节中心点上下均不小于150mm。

12、更进一步的，所述dr扫描参数要求所述患者体位呈前后位，即面向球管站立于ip架的前台上，双手自然下垂，双脚并拢，呈标准人体站立位姿势，所述dr摄影采用自动跟踪平移式探测器，通过2-3次曝光，以获得全下肢图像。

13、更进一步的，所述术前影像预处理即术前扫描患者下肢全长模拟负重ct断层摄影，对ct进行影像辨认，并使用第三方软件mimics对图像进行分割三维重建；所述标记ct特征点即术前在重建好的下肢三维模型上标记股骨及胫骨特征点，用于计算下肢机械轴，其股骨侧标记股骨头中心、内上髁、外上髁，胫骨侧标记胫骨近端内外侧、内踝、外；所述截骨线规划即水平截骨线至少平台下3.5cm，并位于鹅足上缘附近，保留10mm的外侧合页，距离外侧关节面1.5cm。

14、更进一步的，所述规划理想力线即截骨线确定后通过规划撑开的角度调整术前力线到理想数值，并在规划完成后进行截骨矫正模拟，预览矫正效果；所述钢板预规划需确定撑开角度后将钢板模型在胫骨上规划至合适位置，后规划出钢板预埋钉位置，位置确定后系统会对预埋钉位置做出标记，术中撑开角度固定后根据屏幕引导导航下置入钢板预埋钉，将钢板放置预埋钉上评估力线；所述截骨深度保护即术中截骨时会对截骨深度进行过截保护，截骨时屏幕上将实时显示摆锯末端到达截骨线末端的距离数值，计划当摆锯末端触及截骨线末端以外的区域时屏幕上的数值会发出提醒，继而停止截骨。

15、更进一步的，所述追踪阵列安装即股骨和胫骨上各安装一个追踪阵列，在术中用于定义股骨、胫骨骨骼的位置；所述验证配准即动力系统配准，需ndi下对所需动力工具进行识别配准，术中可实时显示位置；所述探针配准即ndi下对探针进行配准；所述骨注册即检查追踪阵列对膝关节屈伸的可见性后进行解剖标志点的注册；所述股骨注册，绕髋中心摇动大腿直至进度条达到100％获取股骨头中心，探针继而点击股骨远端内侧和外侧髁；其胫骨注册包括：探针点击胫骨内外侧、内外踝，注册完成后其系统将对一系列标记点进行计算，可获得下肢机械轴，用于术中实时显示。

16、更进一步的，所述手术入路即切口位置可以用探针导航预先确定，膝关节处于90°屈曲位置，并在皮肤上标记解剖标志(内侧关节线、鹅足颅骨边界、内侧副韧带走行和胫骨结节)，即后颅方向，从足前侧点至足部插入处做一个6-8厘米长的皮肤切口，其切口结束于胫骨平台内侧后内侧角。

17、更进一步的，所述切口区域配准即胫骨切口暴露后在切口稍上方的位置置入一枚标记钉，使用探针点击标记钉进行胫骨近端配准，后在暴露切口区域用探针依次点击配准点进行切口区域配准，采取10个配准点精细配准，所述截骨定位需分离肌肉，暴露胫骨内侧皮质，将腿完全伸直，取两枚克氏针，并根据术前规划的截骨角度导航下沿截骨线平行由内侧钻向外侧合页，继而替代截骨线位置，标记截骨位置；所述截骨包括水平截骨和上升截骨，所述水平截骨，调整胫骨内侧高度的主要切口，利用屏幕引导沿着两枚克氏针截骨面进行，至外侧皮质前10mm，保留合页，取出克氏针，为方便操作，可将克氏针截短，所述上升截骨，沿冠状面在胫骨前1/3进行截骨，与水平截骨约成110度，可提供术后强化第一切口旋转时的稳定性。

18、更进一步的，所述撑开角度即截骨后使用叠层骨刀法撑开截骨线矫正畸形，撑开时下肢是完全伸直状态下进行，术中撑开角度数实时显示，撑开至规划角度后借助撑开钳从胫骨的最后内侧位置插入维持角度；所述术中力线评估，需使下肢完全伸展，并根据屏幕引导在导航下将钢板预埋钉置入术前标记位置，将钢板皮下放置预埋钉上临时固定于胫骨近端，验证股骨及胫骨标记点，检测力线是否准确，纠正畸形，所述板的植入固定，导钻配合瞄准器，锁入板上对应的a、c孔上，于a孔内通过钻头钻孔，并跟进钻头的读数，确定螺钉长度，依次在c、d孔置入螺钉，后于b孔处取下预埋钉，同样换成螺钉固定，采用自攻皮质螺钉植入1孔内，杆部其它几孔通过lcp套筒，植入单皮质锁定钉，并在最后取下1孔中的皮钉，通过锁定钻套钻孔，替换双皮质锁定钉，所述验证固定效果需固定完成后，再次验证股骨及胫骨标记点确认矫形、固定效果。

19、更进一步的，所述术后下肢力线验证，即术后患者拍摄下肢全长片测量力线，与术前和术中规划理想力线进行对比评估，力线评估基准，即机械轴是估术后力线的首要标准，术后下肢机械轴线±3°以内。

20、本发明一种膝关节胫骨高位截骨导航系统的有益效果为：

21、1、通过本发明中的膝关节胫骨高位截骨导航系统进行截骨之后，其截骨平面、角度、深度误差均在亚毫米级，这样可以确保手术后患者的身体力线矫正到最佳程度；

22、2、本发明中的膝关节胫骨高位截骨导航系统在手术前进行了更为详细的准备和规划，这样可以最大限度的保障该手术的安全性。

技术特征：

1.一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述ct扫描参数要求所述患者体位呈体位仰卧，下肢中立位，髌骨朝前，膝部伸展，所述ct扫描参数设为扫描层厚1mm以内，连续螺旋扫描，无间隔，120-150kv，200-400ma，图像分辨率512x512正方形，所述ct扫描后图像用dicom3兼容格式导出，其范围包含髋、膝、踝关节中心点上下均不小于150mm。

3.根据权利要求1所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述dr扫描参数要求所述患者体位呈前后位，即面向球管站立于ip架的前台上，双手自然下垂，双脚并拢，呈标准人体站立位姿势，所述dr摄影采用自动跟踪平移式探测器，通过2-3次曝光，以获得全下肢图像。

4.根据权利要求1所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述术前影像预处理即术前扫描患者下肢全长模拟负重ct断层摄影，对ct进行影像辨认，并使用第三方软件mimics对图像进行分割三维重建；所述标记ct特征点即术前在重建好的下肢三维模型上标记股骨及胫骨特征点，用于计算下肢机械轴，其股骨侧标记股骨头中心、内上髁、外上髁，胫骨侧标记胫骨近端内外侧、内踝、外；所述截骨线规划即水平截骨线至少平台下3.5cm，并位于鹅足上缘附近，保留10mm的外侧合页，距离外侧关节面1.5cm；所述上行截骨线与水平截骨约成110度，距离胫骨结节前缘1.5cm。

5.根据权利要求4所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述规划理想力线即截骨线确定后通过规划撑开的角度调整术前力线到理想数值，并在规划完成后进行截骨矫正模拟，预览矫正效果；所述钢板预规划需确定撑开角度后将钢板模型在胫骨上规划至合适位置，后规划出钢板预埋钉位置，位置确定后系统会对预埋钉位置做出标记，术中撑开角度固定后根据屏幕引导导航下置入钢板预埋钉，将钢板放置预埋钉上评估力线；所述截骨深度保护即术中截骨时会对截骨深度进行过截保护，截骨时屏幕上将实时显示摆锯末端到达截骨线末端的距离数值，计划当摆锯末端触及截骨线末端以外的区域时屏幕上的数值会发出提醒，继而停止截骨。

6.根据权利要求1所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述追踪阵列安装即股骨和胫骨上各安装一个追踪阵列，在术中用于定义股骨、胫骨骨骼的位置；所述验证配准即动力系统配准，需ndi下对所需动力工具进行识别配准，术中可实时显示位置；所述探针配准即ndi下对探针进行配准；所述骨注册即检查追踪阵列对膝关节屈伸的可见性后进行解剖标志点的注册；所述股骨注册，绕髋中心摇动大腿直至进度条达到100％获取股骨头中心，探针继而点击股骨远端内侧和外侧髁；其胫骨注册包括：探针点击胫骨内外侧、内外踝，注册完成后其系统将对一系列标记点进行计算，可获得下肢机械轴，用于术中实时显示。

7.根据权利要求6所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述手术入路即切口位置可以用探针导航预先确定，膝关节处于90°屈曲位置，并在皮肤上标记解剖标志(内侧关节线、鹅足颅骨边界、内侧副韧带走行和胫骨结节)，即后颅方向，从足前侧点至足部插入处做一个6-8厘米长的皮肤切口，其切口结束于胫骨平台内侧后内侧角。

8.根据权利要求7所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述切口区域配准即胫骨切口暴露后在切口稍上方的位置置入一枚标记钉，使用探针点击标记钉进行胫骨近端配准，后在暴露切口区域用探针依次点击配准点进行切口区域配准，采取10个配准点精细配准，所述截骨定位需分离肌肉，暴露胫骨内侧皮质，将腿完全伸直，取两枚克氏针，并根据术前规划的截骨角度导航下沿截骨线平行由内侧钻向外侧合页，继而替代截骨线位置，标记截骨位置；所述截骨包括水平截骨和上升截骨，所述水平截骨，调整胫骨内侧高度的主要切口，利用屏幕引导沿着两枚克氏针截骨面进行，至外侧皮质前10mm，保留合页，取出克氏针，为方便操作，可将克氏针截短，所述上升截骨，沿冠状面在胫骨前1/3进行截骨，与水平截骨约成110度，可提供术后强化第一切口旋转时的稳定性。

9.根据权利要求1所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述撑开角度即截骨后使用叠层骨刀法撑开截骨线矫正畸形，撑开时下肢是完全伸直状态下进行，术中撑开角度数实时显示，撑开至规划角度后借助撑开钳从胫骨的最后内侧位置插入维持角度；所述术中力线评估，需使下肢完全伸展，并根据屏幕引导在导航下将钢板预埋钉置入术前标记位置，将钢板皮下放置预埋钉上临时固定于胫骨近端，验证股骨及胫骨标记点，检测力线是否准确，纠正畸形，所述板的植入固定，导钻配合瞄准器，锁入板上对应的a、c孔上，于a孔内通过钻头钻孔，并跟进钻头的读数，确定螺钉长度，依次在c、d孔置入螺钉，后于b孔处取下预埋钉，同样换成螺钉固定，采用自攻皮质螺钉植入1孔内，杆部其它几孔通过lcp套筒，植入单皮质锁定钉，并在最后取下1孔中的皮钉，通过锁定钻套钻孔，替换双皮质锁定钉，所述验证固定效果需固定完成后，再次验证股骨及胫骨标记点确认矫形、固定效果。

10.根据权利要求1所述的一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，其特征在于：所述术后下肢力线验证，即术后患者拍摄下肢全长片测量力线，与术前和术中规划理想力线进行对比评估，力线评估基准，即机械轴是估术后力线的首要标准，术后下肢机械轴线±3°以内。

技术总结
本发明涉及截骨导航技术领域，且公开了一种膝关节胫骨高位截骨导航系统，包括以下步骤：1)术前准备，术前准备包括：CT/DR扫描参数、患者体位和手术布局；2)术前计划，术前计划包括：CT/DR扫描术前影像预处理、标记CT特征点、截骨线规划、规划理想力线、钢板预规划和截骨深度保护；3)术中流程，术中流程包括：追踪阵列安装、验证配准、骨注册、手术入路、切口区域配准、截骨或截骨定位、撑开角度、术中力线评估、板的植入固定和验证固定效果；4)术后评估，术后评估包括术后下肢力线验证。通过本发明中的膝关节胫骨高位截骨导航系统进行截骨之后，其截骨平面、角度、深度误差均在亚毫米级，这样可以确保手术后患者的身体力线矫正到最佳程度。

技术研发人员：蒋利锋,祝俊雄,郑力铭,来佳彬
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15