本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備，特別是涉及一種基于三維逆向設(shè)計技術(shù)并通過定制化進(jìn)行股骨頸骨折醫(yī)療的導(dǎo)航器及其使用方法。

背景技術(shù)：

股骨是人體中最大的長管狀骨，如圖1所示，可分為一體兩端，即中間的股骨體100和位于股骨體兩端的端部，其中上端是朝向內(nèi)上方其末端膨大呈球形，為股骨頭400，與髖臼相關(guān)節(jié)，股骨頭的外下方較細(xì)的部分即為股骨頸300；頸體交界處的外側(cè)，有一向上的隆起為大轉(zhuǎn)子500，其內(nèi)下方較小的隆起為小轉(zhuǎn)子200。大、小轉(zhuǎn)子間，前有轉(zhuǎn)子間線，后有轉(zhuǎn)子間嵴相連，兩者之間稱股骨粗隆間，是骨折多發(fā)處。

股骨頸骨折是目前創(chuàng)傷骨科的常見病多發(fā)病，大多數(shù)有比較明顯的移位，且因為這個部位的杠桿作用較大，骨折不穩(wěn)定，因此，多數(shù)需要通過手術(shù)進(jìn)行治療。股骨頸骨折的治療通常采用螺釘進(jìn)行固定，固定骨頭所用的螺釘需要依次穿過粗隆部、股骨頸和股骨頭，通過螺釘?shù)墓潭ㄗ饔梅胖霉穷^移位。

在現(xiàn)有的股骨頸骨折治療手術(shù)主要依靠固定手術(shù)器械進(jìn)行手工定位，且操作時多依賴于手術(shù)醫(yī)師的個人經(jīng)驗及技術(shù)水平，且手術(shù)過程中需要借助C臂機反復(fù)照射X線透視以確認(rèn)置釘位置。該種手術(shù)方案對于醫(yī)師的水平要求極高，其熟練程度和手術(shù)時間的把握將直接影響到術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率；但即使醫(yī)師具有較高的水平，仍極難控制手術(shù)的精度，特別是術(shù)中頸干角、前傾角等解剖結(jié)構(gòu)的精確恢復(fù)，一直是制約手術(shù)醫(yī)師手術(shù)操作的難題；另外，通過C臂機進(jìn)行透視，需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整和照射，相應(yīng)地，術(shù)中也必須要反復(fù)地進(jìn)行復(fù)位調(diào)整，既增加了退釘及切出的風(fēng)險，也很容導(dǎo)致大范圍組織剝離等問題，導(dǎo)致術(shù)后股骨頭壞死的風(fēng)險增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種基于三維逆向設(shè)計技術(shù)并通過定制化進(jìn)行股骨頸骨折醫(yī)療的導(dǎo)航器及其使用方法，以降低手術(shù)難度和提高手術(shù)精度高。

本發(fā)明所述的三維逆向定制化股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器，包括底部與人體股骨形狀相貼合并可固定于股骨上的底座，通過連桿與底座相連接的導(dǎo)向座，和沿導(dǎo)向座移動的導(dǎo)向管；導(dǎo)向座上開有若干個對導(dǎo)向管徑向進(jìn)行限位的導(dǎo)向孔，且導(dǎo)向孔的方向指向股骨頸和股骨頭，導(dǎo)向管上開有軸向通孔；另有圓柱狀導(dǎo)針和螺釘，螺釘上開有軸向通孔，導(dǎo)針的直徑與導(dǎo)向管和螺釘?shù)妮S向通孔相匹配。

所述的三維逆向定制化股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器，底座包括貼合于股骨體上的支座，支座的底面為弧形，且弧形兩端將股骨體的兩側(cè)包覆于內(nèi)，支座上設(shè)有朝向小轉(zhuǎn)子延伸的支撐座，支撐座的末端與小轉(zhuǎn)子相抵；導(dǎo)向孔則包括圓形通孔和方向與通孔一致且相互連通的通槽，通孔的方向指向股骨頸和股骨頭；導(dǎo)向管包括開有軸向通孔的圓管，和設(shè)置于圓管外表面上的導(dǎo)向條，且圓管與導(dǎo)向條的形狀分別與導(dǎo)向座的通孔和通槽相一致；導(dǎo)針的直徑與圓管和螺釘?shù)妮S向通孔相匹配。

本發(fā)明所述的股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器使用方法，包括以下步驟：

A、檢測患者的股骨形狀，確定底座的形狀，以及導(dǎo)向座與底座之間的連接位置；

B、通過3D打印機制作與患者股骨解剖結(jié)構(gòu)相匹配的底座；

C、在患者身上開切口，再將底座放入患者體內(nèi)，確保底座的底部與股骨相貼合；

D、沿導(dǎo)向座的導(dǎo)向孔依次鉆入導(dǎo)針、螺釘和導(dǎo)向管；

E、將螺釘擰入股骨頸和股骨頭完成固定；

F、取出導(dǎo)針、導(dǎo)向管和底座，完成手術(shù)。

本發(fā)明所述的三維逆向定制化股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器及其使用方法，通過C臂機或其它相應(yīng)設(shè)備對患者股骨進(jìn)行掃描，然后通過三維工程軟件建立模塊，再由3D打印機制作與患者股骨完全匹配的底座，使得底座形狀精確性極高；同時，底座中的支座底底面為弧形且包覆股骨體的兩側(cè)，可以從兩側(cè)邊對股骨體形成限位，保證術(shù)中實際操作與計算機設(shè)計位置一致；支撐座從支座上延伸而出，其中部與股骨體相貼合，末端則與小轉(zhuǎn)子底部相抵緊，使得底座的定位更加準(zhǔn)確和穩(wěn)固；導(dǎo)向座和開有導(dǎo)向孔，該導(dǎo)向孔的方向指向股骨頸和股骨頭，且導(dǎo)向管的形狀與導(dǎo)向孔相一致，可以使得螺釘?shù)姆较蚺c導(dǎo)向孔一致，螺釘可以更加準(zhǔn)確地打入以實現(xiàn)骨折骨頭的固定；導(dǎo)向管和螺釘?shù)臄?shù)量可以是兩個或三個，也可以視情況而設(shè)置相應(yīng)數(shù)量，以滿足不同使用所需。該導(dǎo)向器的操作極為簡單，無需特別經(jīng)驗者也可安全進(jìn)行操作，尤其是對于局部解剖標(biāo)志變異（如：退變、畸形等）的患者，有效提高了手術(shù)過程中的準(zhǔn)確性及安全性，縮短了手術(shù)時間，減少了出血量和X射線的暴露時間及感染幾率，實現(xiàn)了股骨頸骨折患者個體化手術(shù)治療方案；同時也縮短了手術(shù)的學(xué)習(xí)曲線，消除了因醫(yī)師個人技術(shù)差異而導(dǎo)致的手術(shù)效果差異；還可極大的降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率，將傳統(tǒng)手術(shù)演化為量化的、標(biāo)準(zhǔn)化的精確操作，為手術(shù)醫(yī)生術(shù)中快速、準(zhǔn)確定位提供了一種新的方法，減少不同醫(yī)療機構(gòu)該類手術(shù)技術(shù)水平的差異，從而在一定程度上，為解決我國目前因技術(shù)水平差異導(dǎo)致的醫(yī)療資源的過度集中等醫(yī)療難題，提供了一個新思路。

附圖說明

圖1是股骨的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2、3是三維逆向定制化股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4、5是圖2所示股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器的底座、連桿和導(dǎo)向座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖4所示導(dǎo)向座的導(dǎo)向孔結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖2所示股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器的導(dǎo)向管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是圖2所示股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器的螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是圖2所示股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器的導(dǎo)向管、導(dǎo)針和螺釘?shù)倪B接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10、11和12是圖2所示股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器的使用狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

如圖2-12所示。

一種三維逆向定制化股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器，包括底部與人體股骨形狀相貼合并可固定于股骨上的底座1，通過連桿2與底座相連接的導(dǎo)向座3，和沿導(dǎo)向座移動的導(dǎo)向管4；導(dǎo)向座3上開有若干個對導(dǎo)向管徑向進(jìn)行限位的導(dǎo)向孔31，且導(dǎo)向孔的方向指向股骨頸300和股骨頭400，導(dǎo)向管上開有軸向通孔；另有圓柱狀導(dǎo)針5和螺釘6，螺釘上開有軸向通孔，導(dǎo)針的直徑與導(dǎo)向管和螺釘?shù)妮S向通孔相匹配。

所述的三維逆向定制化股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器，底座1包括貼合于股骨體100上的支座11，支座的底面為弧形，且弧形兩端將股骨體的兩側(cè)包覆于內(nèi)，支座上設(shè)有朝向小轉(zhuǎn)子200延伸的支撐座12，支撐座的末端與小轉(zhuǎn)子相抵；該底座的支座底底面為弧形且包覆股骨體的兩側(cè)，可以從兩側(cè)邊對股骨體形成限位，保證術(shù)中實際操作與計算機設(shè)計位置一致。而為了增加操作的便利性，可以將支撐座12從支座11上延伸的方向設(shè)置為與股骨體100的方向一致，且支撐座12末端為開口朝向小轉(zhuǎn)子200的U形，U形其中一邊的內(nèi)側(cè)與小轉(zhuǎn)子靠近股骨體一側(cè)相抵，另一邊的內(nèi)側(cè)與小轉(zhuǎn)子背向股骨頸的一側(cè)相抵。因股骨體的直徑從中部向股骨頭的一端逐漸增大，通過該結(jié)構(gòu)的設(shè)置，在將底座放入人體內(nèi)定位時，可以先將支座在股骨體上進(jìn)行初步定位，然后再將底座沿股骨體推向股骨頭，直至支撐座的末端與小轉(zhuǎn)子相抵，即可準(zhǔn)確地完成底座的定位工作，其操作過程更加簡便、快捷，且支撐座末端的形狀也可以更加準(zhǔn)確地與小轉(zhuǎn)子進(jìn)行定位。

導(dǎo)向座3上的導(dǎo)向孔31包括圓形通孔32和方向與通孔一致且相互連通的通槽33，通孔的方向指向股骨頸300和股骨頭400；導(dǎo)向管4包括開有軸向通孔的圓管41，和設(shè)置于圓管外表面上的導(dǎo)向條42，且圓管與導(dǎo)向條的形狀分別與導(dǎo)向座的通孔和通槽相一致。該種形狀的導(dǎo)向座結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，也更便于手術(shù)的操作，同時導(dǎo)向精度高、工作穩(wěn)定。另外，為了更加容易得推動螺釘旋入股骨，可以將導(dǎo)向座3朝向股骨的一端設(shè)置為傾斜且內(nèi)凹的圓環(huán)面，當(dāng)導(dǎo)向座壓向螺釘頭時通過其端面推動螺釘旋轉(zhuǎn)，從而旋入股骨。

連桿2為弧形，弧形的兩端分別與底座1和導(dǎo)向座3固定連接，且弧形的內(nèi)凹面朝向股骨體上連接股骨頭的一端，該端為導(dǎo)向管、導(dǎo)針和螺釘工作的位置，由此可以留出更大的操作空間，使得操作更加簡便。

一種股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器使用方法，包括以下步驟：

A、檢測患者的股骨形狀，確定底座的形狀，以及導(dǎo)向座與底座之間的連接位置；

B、通過3D打印機制作與患者股骨解剖結(jié)構(gòu)相匹配的底座；

C、在患者身上開切口，再將底座放入患者體內(nèi)，確保底座的底部與股骨相貼合；

D、沿導(dǎo)向座的導(dǎo)向孔依次鉆入導(dǎo)針、螺釘和導(dǎo)向管；

E、將螺釘擰入股骨頸和股骨頭完成固定；

F、取出導(dǎo)針、導(dǎo)向管和底座，完成手術(shù)。

所述的股骨頸骨折手術(shù)導(dǎo)航器使用方法，在制作底座、連桿和導(dǎo)向座時，可以通過3D打印機制作底座，然后再與連桿和導(dǎo)向座連接，也可以通過三維軟件一同設(shè)計更加符合患者需求的連桿和導(dǎo)向座，再通過3D打印機制作一體化的底座、連桿和導(dǎo)向座，從而提高導(dǎo)向器的精度和手術(shù)準(zhǔn)確性。

在步驟C中，先將支座放入股骨體上進(jìn)行初稿定位，然后將底座沿股骨體推向股骨頭，直至支撐座的末端與小轉(zhuǎn)子相抵。以增加操作簡便性和定位精度。