一種個體化定制截骨矯形導板及其制作方法技術

本發明專利技術公開一種個體化定制截骨矯形導板，其特征包括：截骨矯形導板其工作面與骨表面貼合，或能將骨骼與其接觸的一部分嵌入導板中，其外表面由與目標骨接觸表面各個位置所需的厚度來決定，導板的各個側面由骨突標志的弧線來控制，利用各個側面與骨突標志對齊；其制作方法，首先通過逆向工程技術對目標骨骼進行建模得到骨骼的數字模型，并測量出欲截骨矯形的位置、截骨角度、角度所在平面；然后，根據這些截骨參數依次設計出導板的各個面、截骨槽、通孔、破裂孔、圓角特征，最后進行3d打印。本發明專利技術具有精度高、簡單實用，作快速成型模型，適用范圍廣等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及利用計算機輔助建模領域，尤其涉及個體化定制截骨矯形導板數字建模及其快速成型方法。
技術介紹
目前3D打印技術工業革命方興未艾，3D打印截骨導板在臨床的應用仍然處于實驗室階段，制約該技術的臨床應用主要原因有三：1.精度，臨床對截骨精度的要求較高，如果偏差較大，可能會導致截骨失敗，2.普遍設計不合理，考慮的問題不多，結構過于簡單，臨床醫生不能正確、迅速地安裝，導致仍然需要透視來確定平面，沒有充分發揮出術前計劃以及3D打印的優勢，故而有必要設計更方便臨床應用的截骨導板。
技術實現思路
針對現有技術中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種精度高，設計合理的個體化定制截骨矯形導板及其快速成型方法。為達到以上目的，本專利技術采用如下技術方案。一種個體化定制截骨矯形導板，其特征包括：截骨矯形導板其工作面與骨表面貼合，或能將骨骼與其接觸的一部分嵌入導板中，其外表面由與目標骨接觸表面各個位置所需的厚度來決定，導板的各個側面由骨突標志的弧線來控制，利用各個側面與骨突標志對齊，防止截骨導板放置位置錯誤；導板中間部分設有若干截骨槽，截骨槽可供擺鋸或線鋸通過，截骨的兩側端設有與截骨平面平行設置的若干通孔，這些通孔軸線位于同一平面或不同平面，該平面由矯正角度所處平面而決定，數目由截骨槽的個數決定，每個截骨槽對應一個或多個通孔，通孔用于置入本設計配套內固定針、或骨圓針、或三角針、或螺紋針，用于臨時固定截骨導板與骨，防止截骨后骨塊的移位影響后續截骨，而鉆入的內固定針在截骨后可以利用來進行骨斷端的對線配準，實現精確的單平面或多平面的角度矯正，防止因復位不準確導致旋轉、成角移位或角度矯正不精確等導致的手術失敗，且可在截骨完成后利用內固定針進行臨時固定，為更準確地進行對位，可以使用配套的通用型或定制型配準固定器；截骨槽所圍成的塊其一側端設計薄弱位點，用于截骨完成后扭轉該塊破壞導板便于導板的去除而無需取出內固定針；在通孔處依據需要設計破裂孔，用于破裂導板，便于導板的去除而無需取出內固定針。導板還具有圓角特征，防止尖銳邊緣損傷組織。截骨完成后去除導板后，利用內固定針臨時固定，并安裝內固定板、內/外固定架結構對骨進行固定；該截骨矯形導板是通過逆向工程建模技術建立數字模型進行設計后3D打印獲得的。配套定制型配準固定器其主體為桿或板，其中央位置設有通孔，通孔的排布依據根據截骨導板打入的內固定針在截骨標準復位后的位置來決定，所有通孔軸線處于同一平面且平行,對于骨骼表面幅度較大的,桿的一面可按截骨導板設計方法設計成與骨面匹配或近似匹配的曲面，使其更好地貼近骨面不影響后續操作。該固定器用于將截骨后的固定針固定，固定后利用固定針對骨塊牽拉能夠使骨塊處于正確的位置上，并使其獲得一定的穩定性利于后面的操作。定制型配準固定器其加工方式為3D打印。其配套通用型配準固定器特征在于：其由導軌、滑塊、卡塊、螺絲組成，導軌由兩條相同平行桿組成，其滑塊有槽可安裝于導軌上,中間有螺孔，卡塊中間有螺孔，其底面有卡槽能夠卡住內固定針，通過螺絲的加壓作用將卡塊、滑塊與導軌固定，利用導軌使內固定針固定在同一平面，使得到達與定制型相同的作用目的，由于滑塊可調節位置，故而能夠實現對截骨后的骨進行加壓。由于固定牢固，該固定器可當作最終外固定架使用。一種個體化定制截骨矯形導板的制作方法，首先通過逆向工程技術對目標骨骼進行建模得到骨骼的數字模型，并測量出欲截骨矯形的位置、截骨角度、角度所在平面；然后，根據這些截骨參數依次設計出導板的各個面、截骨槽、通孔、破裂孔、圓角特征，最后進行3d打印；具體包括以下步驟；第一步數據采集、圖像分割得到目標的點云或模型數據，并在圖像分割軟件中反復確認蒙板或模型的輪廓線與目標骨骼圖像輪廓的差異，確認其差異小于1個像素，輸出文件，如圖像質量太差，圖像分割操作繁瑣的，則盡量生成準確點云或模型輸出；第二步逆向工程處理，利用帶有偏差分析功能的逆向或正逆向工程軟件對上述數據格式的文件進行去噪、光順、補洞等各種處理，排除掉明顯的大塊噪聲區域以及錯誤輪廓，控制成型模型與點云或模型的最大偏差在0.5mm或0.1mm以下，生成CAD模型，進入第三或第四步；如圖像質量太差，輸出文件不滿意的，則在該步中生成接近的正常模型進入第三步。第三步模型與圖像的核對驗證，第二步生成的模型，還可將其模型文件回輸至圖像分割軟件，對比模型輪廓與目標解剖結構圖像的差異，并通過調整輪廓線、增加刪除蒙板像素點等處理，對蒙板或模型進行修正，輸出蒙板點云或模型文件，并繼續進行逆向工程處理，該步可反復進行，確保最終的模型質量，這一方法特別適用于圖像質量太差，偽影太多的情形；第四步模型質量分級與標注，最終生成的CAD模型模型其模型構建質量可予分級，并對去除的大片噪聲區域等處理較多或有疑問的地方進行標注；第五步截骨導板的設計，第四步輸出的模型導入CAD或正逆向工程軟件中，按流程進行截骨導板的設計，設計的模型可以輸出到圖像分割軟件，了解其輪廓與骨骼圖像輪廓的匹配程度，如需要修改，可進一步修改。第六步，3D打印，設計的模型以最高精度輸出進入3D打印輔助軟件，在軟件中確立其擺放位置，優先保證骨骼接觸面、截骨槽、通孔的精度，設計的模型作為整體一次打印成型。使用本專利技術制作快速成型模型的主要優勢在于，考慮了截骨矯形術中的各種問題，保證了精度，不需要進行x線透視，簡單實用，適用范圍廣，可應用于全身各骨。總之，本專利技術方案，使3D打印技術更廣泛的臨床應用推廣成為了可能；而模型的反復核對與偏差分析、模型質量分級，則能夠提高模型構建精度，將所有有可能導致細節丟失的環節納入掌控，分級、標注更能幫助使用者更明確所用模型的精度以及可能需要術中需要注意的地方，使其對于個體的真實情況有更準確的估計、了解，便于質量分析比較，有法可依，防止以次充好。附圖說明圖1為本專利技術截骨矯形導板結構示意圖；圖2為截骨矯形導板與骨面貼合結構示意圖；圖3為鑲嵌型截骨矯形導板與目標骨骼數據模型示意圖；圖4為定制型配準固定器；圖5為通用型配準固定器。附圖標記說明1、骨接觸面；2、截骨槽與薄弱點；3、與骨骼表面標志對齊的側面；4、通孔；5、破裂孔；6、圓角特征；7、固定器通孔；8、定制型配準固定器的骨接觸面；9、導軌；10、卡塊；11、滑塊；12、螺孔螺絲；13、內固定針卡槽14、導板外表面具體實施方式為便于本領域普通技術人員更好本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種個體化定制截骨矯形導板，其特征在于，其導板截骨矯形導板其工作面與骨表面貼合，或能將骨骼與其接觸的一部分嵌入導板中，其外表面由與目標骨接觸表面各個位置所需的厚度來決定，導板的各個側面由骨突標志的弧線來控制，利用各個側面與骨突標志對齊，防止截骨導板放置位置錯誤；導板中間部分設有若干截骨槽，截骨槽可供擺鋸或線鋸通過，截骨的兩側端設有與截骨平面平行設置的若干通孔，這些通孔軸線位于同一平面或不同平面，該平面由矯正角度所處平面而決定，數目由截骨槽的個數決定，每個截骨槽對應一個或多個通孔，通孔用于置入本設計配套內固定針、或骨圓針、或三角針、或螺紋針，用于臨時固定截骨導板與骨，防止截骨后骨塊的移位影響后續截骨，而鉆入的內固定針在截骨后可以利用來進行骨斷端的對線配準，實現精確的單平面或多平面的角度矯正，防止因復位不準確導致旋轉、成角移位或角度矯正不精確導致的手術失敗，且可在截骨完成后利用內固定針進行臨時固定，為更準確地進行對位，可以使用配套的通用型或定制型配準固定器；截骨槽所圍成的塊其一側端設計薄弱位點，用于截骨完成后扭轉該塊破壞導板便于導板的去除而無需取出內固定針；在通孔處依據需要設計破裂孔，用于破裂導板，便于導板的去除而無需取出內固定針；該導板還具有圓角特征，防止尖銳邊緣損傷組織；截骨完成后去除導板后，利用內固定針臨時固定，并安裝內固定板、內外固定架結構對骨進行固定；該截骨矯形導板是通過逆向工程建模技術建立數字模型進行設計后3D打印獲得的。...

【技術特征摘要】
1.一種個體化定制截骨矯形導板，其特征在于，其導板截骨矯形導板其工作面
與骨表面貼合，或能將骨骼與其接觸的一部分嵌入導板中，其外表面由與目標
骨接觸表面各個位置所需的厚度來決定，導板的各個側面由骨突標志的弧線來
控制，利用各個側面與骨突標志對齊，防止截骨導板放置位置錯誤；導板中間
部分設有若干截骨槽，截骨槽可供擺鋸或線鋸通過，截骨的兩側端設有與截骨
平面平行設置的若干通孔，這些通孔軸線位于同一平面或不同平面，該平面由
矯正角度所處平面而決定，數目由截骨槽的個數決定，每個截骨槽對應一個或
多個通孔，通孔用于置入本設計配套內固定針、或骨圓針、或三角針、或螺紋
針，用于臨時固定截骨導板與骨，防止截骨后骨塊的移位影響后續截骨，而鉆
入的內固定針在截骨后可以利用來進行骨斷端的對線配準，實現精確的單平面
或多平面的角度矯正，防止因復位不準確導致旋轉、成角移位或角度矯正不精
確導致的手術失敗，且可在截骨完成后利用內固定針進行臨時固定，為更準確
地進行對位，可以使用配套的通用型或定制型配準固定器；截骨槽所圍成的塊
其一側端設計薄弱位點，用于截骨完成后扭轉該塊破壞導板便于導板的去除而
無需取出內固定針；在通孔處依據需要設計破裂孔，用于破裂導板，便于導板
的去除而無需取出內固定針；該導板還具有圓角特征，防止尖銳邊緣損傷組織；
截骨完成后去除導板后，利用內固定針臨時固定，并安裝內固定板、內外固定
架結構對骨進行固定；該截骨矯形導板是通過逆向工程建模技術建立數字模型
進行設計后3D打印獲得的。
2.根據權利1所述個體化定制截骨矯形導板，其特征在于：其配套定制型配準
固定器主體為桿或板，其中央位置設有通孔，通孔的排布依據根據截骨導板打
入的內固定針在截骨標準復位后的位置來決定，所有通孔軸線處于同一平面且

\t平行,對于骨骼表面幅度較大的,桿的一面可按截骨導板設計方法設計成與骨面
匹配或近似匹配的曲面，使其更好地貼近骨面不影響后續操作；該固定器用于
將截骨后的固定針固定，固定后利用固定針對骨塊牽拉能夠使骨塊處于正確的
位置上，并使其獲得一定的穩定性利于后面的操作；定制型配準固定器其加工
方式為3D打印。
3.根據權利1所述個體化定制截骨矯形導板，其特征在于：其配套通用型配準
固定器由導軌、滑塊、卡塊、螺絲組成，導軌由兩條相同平行桿組成，其滑塊
有槽可安裝于導軌上,中間有螺孔，卡塊中間有螺孔，其底面有卡槽能夠卡住內
固定針，通過螺絲的加壓作用將卡塊、滑塊與導軌固定，利用導軌使內固定針
固定在同一平面，使得到達與定制型相同的作用目的，由于滑塊可調節位置，
故而能夠實現對截骨后的骨進行加壓；由于固定牢固，該固定器可當作最終外
固定架使用。
4.一種個體化定制截骨矯形導板的制作方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張帆，陳慧偉，張蕾，鄒平峰，廖菊香，
申請(專利權)人：張帆，
類型：發明
國別省市：廣東;44