專利名稱：一種個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輔助醫(yī)療器械，具體涉及一種個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)及其制備方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于因陳舊性外傷或先天發(fā)育所導(dǎo)致的顱面部骨結(jié)構(gòu)雙側(cè)不對(duì)稱或畸形的患者， 往往需要進(jìn)行外科手術(shù)，以改善顱面部骨結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱或畸形，即在臨床上需要進(jìn)行陳舊性骨折復(fù)位、整形外科等手術(shù)操作。在這些手術(shù)中，需要將擬糾正位置的骨塊截取游離后， 精確地骨塊定位或復(fù)位、精確地恢復(fù)或重建其顱面部骨結(jié)構(gòu)使其雙側(cè)對(duì)稱，糾正畸形從而能夠滿意地恢復(fù)面部外形及功能；這就需要經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，確定游離骨塊的相對(duì)最佳位置再進(jìn)行定位并加以固定，因此手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)，手術(shù)效果完全取決于外科醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，利用CT掃描重建患者顱面骨三維模型，通過(guò)快速成型機(jī)加工出模型實(shí)物，醫(yī)生就可以在手術(shù)前得到患者的頭顱模型實(shí)體，并進(jìn)行模型外科手術(shù)操作，這樣就可以縮短手術(shù)時(shí)間，提高手術(shù)效果，但是模型外科中的術(shù)前設(shè)計(jì)依然無(wú)法準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化到手術(shù)中，手術(shù)效果還是不能得到準(zhǔn)確的保證。隨著計(jì)算機(jī)輔助外科技術(shù)的發(fā)展，目前外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始在臨床上應(yīng)用 (如名為骨科機(jī)器人導(dǎo)航裝置及定位系統(tǒng)的中國(guó)專利CN200910237998. 6)，但是外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，不利于大范圍推廣普及。如果能提出比較簡(jiǎn)單的解決方案，而不再需要借助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)等復(fù)雜設(shè)備，就可有力地推動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助外科技術(shù)的推廣普及，具有重要的社會(huì)效益和廣闊的市場(chǎng)效益。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺點(diǎn)，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)顱面部骨塊的精確定位與復(fù)位，降低手術(shù)難度，縮短手術(shù)時(shí)間，保證手術(shù)效果。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)的制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。(1) 一種個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)，其特征在于，包括截骨前連接桿、 截骨后連接桿、兩套相同的基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板；由截骨前連接桿固定連接一套基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板，構(gòu)成截骨前導(dǎo)板裝置；由截骨后連接桿固定連接另一套基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板， 構(gòu)成截骨后導(dǎo)板裝置。上述技術(shù)方案中，所述基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板分別設(shè)置有定位孔。(2)上述個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，對(duì)術(shù)前顱面部進(jìn)行CT掃描，采集其數(shù)字圖像，利用三維重建軟件獲取術(shù)前顱面部骨組織的三維模型；步驟2，在術(shù)前顱面部骨組織三維模型上確定基準(zhǔn)骨和目標(biāo)定位骨，利用三維圖像設(shè)計(jì)軟件分別在基準(zhǔn)骨和目標(biāo)定位骨上選取定位面和定位孔，對(duì)定位面的骨面數(shù)據(jù)進(jìn)行抽殼運(yùn)算，分別生成含有定位孔的基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的實(shí)體模型，并根據(jù)術(shù)前顱面部骨組織的三維模型，設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨前連接桿的實(shí)體模型，基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板和截骨前連接桿的實(shí)體模型構(gòu)成截骨前導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型；步驟3，利用手術(shù)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)于術(shù)前顱面部骨組織三維模型進(jìn)行模擬手術(shù)，獲得術(shù)后顱面部骨組織三維模型，根據(jù)術(shù)后顱面部骨組織的三維模型，設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨后連接桿的實(shí)體模型，基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板和截骨后連接桿的實(shí)體模型構(gòu)成截骨后導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型；步驟4，根據(jù)截骨前導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型和截骨后導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型，加工截骨前導(dǎo)板裝置和截骨后導(dǎo)板裝置。本發(fā)明的個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)，由截骨前導(dǎo)板裝置和截骨后導(dǎo)板裝置共同組成，導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型利用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)完成，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)加工成實(shí)物；基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板與骨面密切貼合，導(dǎo)板上有相對(duì)應(yīng)的定位孔，以截骨前導(dǎo)板裝置為模板可以制作基準(zhǔn)骨和目標(biāo)定位骨上的定位孔，截骨后導(dǎo)板裝置和基準(zhǔn)骨可以準(zhǔn)確定位并固定目標(biāo)定位骨。利用本發(fā)明的技術(shù)方案，不需要借助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)等復(fù)雜設(shè)備，就能夠?qū)崿F(xiàn)顱面部骨塊的精確定位與復(fù)位，降低手術(shù)難度，縮短手術(shù)時(shí)間，保證手術(shù)效果。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1為畸形上頌骨的截骨前導(dǎo)板裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為畸形上頌骨的截骨后導(dǎo)板裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1為基準(zhǔn)骨；2為目標(biāo)定位骨；3為基準(zhǔn)導(dǎo)板；4為固定導(dǎo)板；51為截骨前連接桿；52截骨后連接桿；6為定位孔。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，為畸形上頌骨的截骨前導(dǎo)板裝置，其中，基準(zhǔn)導(dǎo)板3通過(guò)對(duì)應(yīng)的定位孔6 固定在基準(zhǔn)骨1上，兩個(gè)固定導(dǎo)板4分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的定位孔6固定在目標(biāo)定位骨2上，截骨前連接桿51固定連接一套固定導(dǎo)板4和基準(zhǔn)導(dǎo)板3。截骨前連接桿51固定連接一套基準(zhǔn)導(dǎo)板3和固定導(dǎo)板4，構(gòu)成截骨前導(dǎo)板裝置。為了后面說(shuō)明方便，圖中利用兩條截骨線將目標(biāo)定位骨分為了三部分，中間截掉的部分沒(méi)有示意，但是其截骨前位置在兩條截骨線之間。參照?qǐng)D2，為上述畸形上頌骨的截骨后導(dǎo)板裝置，其中，基準(zhǔn)導(dǎo)板3和固定導(dǎo)板4與截骨前導(dǎo)板裝置中的完全相同，并且定位孔位置也嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。截骨后導(dǎo)板裝置由截骨后連接桿52固定連接另一套基準(zhǔn)導(dǎo)板3和固定導(dǎo)板4構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)截骨后基準(zhǔn)骨1與目標(biāo)定位骨 2精確定位。下面為上述個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)的具體制備方法，具體包括以下步驟
步驟1，對(duì)術(shù)前顱面部進(jìn)行CT掃描，采集其數(shù)字圖像，利用三維重建軟件獲取術(shù)前顱面部骨組織的三維模型。具體是，利用CT機(jī)掃描術(shù)前顱面部影像，并存儲(chǔ)其數(shù)字圖像，利用Materialise公司的交互式的醫(yī)學(xué)影像控制系統(tǒng)(即Mimics軟件，為三維重建軟件)重建術(shù)前顱面部骨組織的三維模型，并保存為.stl文件。步驟2，在術(shù)前顱面部骨組織三維模型上確定基準(zhǔn)骨和目標(biāo)定位骨，利用三維圖像設(shè)計(jì)軟件(三維圖像設(shè)計(jì)軟件為Geomagic Mudio逆向軟件)讀取上述.stl文件，分別在基準(zhǔn)骨和目標(biāo)定位骨上選取定位面和定位孔，對(duì)定位面的骨面數(shù)據(jù)進(jìn)行抽殼運(yùn)算，分別生成含有定位孔的基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的實(shí)體模型。定位孔可以是三個(gè)，但是當(dāng)定位面曲率變化非常大時(shí)，也可以是一個(gè)。最后，根據(jù)術(shù)前顱面部骨組織的三維模型，設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨前連接桿的實(shí)體模型，基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板和截骨前連接桿的實(shí)體模型構(gòu)成截骨前導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型。利用Geomagic Mudio軟件設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨前連接桿的實(shí)體模型，只要滿足定位和固定功能即可。本實(shí)施例中，基準(zhǔn)導(dǎo)板為一個(gè)，固定導(dǎo)板為兩個(gè)。基準(zhǔn)導(dǎo)板一般為一個(gè)，但是在目標(biāo)定位骨可以為多個(gè)，相應(yīng)的固定導(dǎo)板也為多個(gè)。利用Geomagic Mudio軟件設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨前連接桿的實(shí)體模型，其標(biāo)準(zhǔn)是只要滿足定位和固定功能即可， 上述設(shè)計(jì)為一般常規(guī)設(shè)計(jì)。步驟3，利用手術(shù)輔助設(shè)計(jì)軟件(手術(shù)輔助設(shè)計(jì)軟件采用計(jì)算機(jī)輔助的顱頌面外科手術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)軟件SurgiCase CMF)對(duì)于術(shù)前顱面部骨組織三維模型進(jìn)行模擬手術(shù)，獲得術(shù)后顱面部骨組織三維模型，根據(jù)術(shù)后顱面部骨組織的三維模型，設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨后連接桿的實(shí)體模型，基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板和截骨后連接桿的實(shí)體模型構(gòu)成截骨后導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型。步驟4，根據(jù)截骨前導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型和截骨后導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型，加工截骨前導(dǎo)板裝置和截骨后導(dǎo)板裝置。在截骨前導(dǎo)板裝置和截骨后導(dǎo)板裝置的加工中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的可以直接采用機(jī)械加工方式；結(jié)構(gòu)復(fù)雜的可以先采用快速成型方法制造樹(shù)脂模型，而后采用鑄造方法獲得。截骨前導(dǎo)板裝置和截骨后導(dǎo)板裝置的材料可以是鈷鉻合金、鈦合金等醫(yī)用材料。盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說(shuō)明書的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.一種個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)，其特征在于，包括截骨前連接桿、截骨后連接桿、兩套相同的基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板；由截骨前連接桿固定連接一套基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板，構(gòu)成截骨前導(dǎo)板裝置；由截骨后連接桿固定連接另一套基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板，構(gòu)成截骨后導(dǎo)板裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板分別設(shè)置有定位孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，對(duì)術(shù)前顱面部進(jìn)行CT掃描，采集其數(shù)字圖像，利用三維重建軟件獲取術(shù)前顱面部骨組織的三維模型；步驟2，在術(shù)前顱面部骨組織三維模型上確定基準(zhǔn)骨和目標(biāo)定位骨，利用三維圖像設(shè)計(jì)軟件分別在基準(zhǔn)骨和目標(biāo)定位骨上選取定位面和定位孔，對(duì)定位面的骨面數(shù)據(jù)進(jìn)行抽殼運(yùn)算，分別生成含有定位孔的基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的實(shí)體模型，并根據(jù)術(shù)前顱面部骨組織的三維模型，設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨前連接桿的實(shí)體模型，基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板和截骨前連接桿的實(shí)體模型構(gòu)成截骨前導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型；步驟3，利用手術(shù)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)于術(shù)前顱面部骨組織三維模型進(jìn)行模擬手術(shù)，獲得術(shù)后顱面部骨組織三維模型，根據(jù)術(shù)后顱面部骨組織的三維模型，設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨后連接桿的實(shí)體模型，基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板和截骨后連接桿的實(shí)體模型構(gòu)成截骨后導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型；步驟4，根據(jù)截骨前導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型和截骨后導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型，加工截骨前導(dǎo)板裝置和截骨后導(dǎo)板裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種個(gè)體化顱面部骨塊輔助定位導(dǎo)板系統(tǒng)及其制備方法。該系統(tǒng)包括由截骨前連接桿固定連接一套基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板，構(gòu)成截骨前導(dǎo)板裝置；由截骨后連接桿固定連接另一套基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板，構(gòu)成截骨后導(dǎo)板裝置。在其制備方法中，首先利用三維重建軟件獲取術(shù)前顱面部骨組織的三維模型；其次，設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨前連接桿的實(shí)體模型，基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板和截骨前連接桿的實(shí)體模型構(gòu)成截骨前導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型；再次，設(shè)計(jì)連接基準(zhǔn)導(dǎo)板和固定導(dǎo)板的截骨后連接桿的實(shí)體模型，基準(zhǔn)導(dǎo)板、固定導(dǎo)板和截骨后連接桿的實(shí)體模型構(gòu)成截骨后導(dǎo)板裝置的實(shí)體模型；最后，根據(jù)實(shí)體模型加工截骨前導(dǎo)板裝置和截骨后導(dǎo)板裝置。
文檔編號(hào)A61B17/58GK102335033SQ201110184250
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者白石柱 申請(qǐng)人:白石柱