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一種胸腰椎畸形經(jīng)后路個(gè)體化截骨導(dǎo)航模板制作方法與流程

文檔序號(hào):11787665閱讀:220來源:國知局

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)及醫(yī)療器械領(lǐng)域,尤其涉及一種胸腰椎后凸畸形經(jīng)后路個(gè)體化截骨導(dǎo)航模板及其制作方法。



背景技術(shù):

胸腰椎陳舊骨折后凸畸形、脊柱腫瘤的畸形,強(qiáng)制性脊柱炎的畸形往往需要經(jīng)后路截骨矯形,手術(shù)的目的是矯正畸形、緩解疼痛、穩(wěn)定脊柱和保護(hù)神經(jīng),并為神經(jīng)功能恢復(fù)創(chuàng)造條件。

經(jīng)后路的截骨矯形術(shù)是上述疾病的首選措施手術(shù)方案,但在手術(shù)實(shí)施過程中有截骨位置和截骨大小術(shù)中較難確定,術(shù)后矢狀曲度恢復(fù)差、患者癥狀緩解不明顯等。

既往傳統(tǒng)此類手術(shù),術(shù)者術(shù)前從X線片簡單測量,估算大概截骨角度,術(shù)中憑借術(shù)者經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行截骨,隨意性大,主觀性強(qiáng)。術(shù)后出現(xiàn)患者胸腰椎矢狀曲度恢復(fù)不理想,術(shù)前癥狀緩解不明顯等。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明通過術(shù)前分析個(gè)性化設(shè)計(jì)的胸腰椎矢狀曲度模棒在生理功能狀態(tài)下的力學(xué)特性,提供一種便捷、高效的一種胸腰椎后凸畸形經(jīng)后路個(gè)體化截骨導(dǎo)航模板制作方法,制作方法簡單操作方便于工作,準(zhǔn)確,所述截骨模板為個(gè)體化;術(shù)中省去了截骨面積選擇的主觀性,反復(fù)多次操作透視等;適用于胸腰椎陳舊骨折后凸畸形的矯形、脊柱腫瘤的矯形,強(qiáng)制性脊柱炎的矯形等;操作簡便,對(duì)醫(yī)生要求較低,降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),提高手術(shù)效率,進(jìn)而減少手術(shù)成本。

解決以上技術(shù)問題的本發(fā)明中的一種胸腰椎后凸畸形經(jīng)后路個(gè)體化截骨導(dǎo)航模板及其制作方法,其特征在于:包括以下步驟:

(1)對(duì)患者全脊柱和骨盆進(jìn)行64排螺旋CT掃描,獲取DICOM數(shù)據(jù):

(2)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維建模軟件-Mimics,重建全脊柱和骨盆的三維模型;

(3)模擬截骨:

通過在計(jì)算機(jī)軟件中測量患者側(cè)凸及后凸Cobb角度,確定擬截骨椎體,得到預(yù)期截骨角度,以截骨椎體的前緣中點(diǎn)為支點(diǎn),測量椎體后緣及椎板所需切除的范圍;

計(jì)算機(jī)模擬截骨確定截骨椎體及截骨面積。

在計(jì)算機(jī)軟件中模擬截骨,恢復(fù)患者矢狀面平衡,即經(jīng)C7椎體中點(diǎn)的鉛垂線接近S1椎體上終板后緣。記錄截骨部位和截骨面積的大小。

(4)在計(jì)算機(jī)軟件中設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板:

以步驟(3)中數(shù)據(jù)為依據(jù)在軟件Geomagic中設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板,截骨導(dǎo)板包含以下結(jié)構(gòu):雙側(cè)型個(gè)體化截骨導(dǎo)航模版關(guān)節(jié)突及椎板定位機(jī)構(gòu)、雙側(cè)型個(gè)體化截骨導(dǎo)航模版棘突根部定位機(jī)構(gòu)、導(dǎo)航模版基部雙側(cè)支撐機(jī)構(gòu)、導(dǎo)航模版橫連指壓機(jī)構(gòu);從而制作個(gè)性化的輔助截骨引導(dǎo)工具。

(5)傳入3D打印機(jī)進(jìn)行實(shí)物打印。實(shí)物可以消毒后帶入手術(shù)中,直觀輔助手術(shù)。

所述步驟(1)中螺旋CT掃描層厚為0.625mm,矩陣為512??512。

矩陣相當(dāng)于像素,指的是圖像為512*512的像素,層厚越薄,帶來的精確越高,CT掃描的時(shí)間越長。但層厚也不能太薄。

所述步驟(6)中所用材料為光敏樹脂材料。也可以用其他材料,比如說尼龍,而且尼龍的生物特性更好,可以和人體短暫接觸。

本發(fā)明中的方法基于醫(yī)學(xué)圖像,重建擬固定節(jié)段脊柱的三維模型;在三維模型上進(jìn)行模擬手術(shù);模擬截骨,恢復(fù)正常的矢狀曲度。依模擬手術(shù)截骨大小制作截骨模板;并利用3D打印或其他加工方法制造出來。所述截骨模板為個(gè)體化;術(shù)中省去了截骨面積選擇的主觀性,反復(fù)多次操作透視等;適用于胸腰椎陳舊骨折后凸畸形的矯形、脊柱腫瘤的矯形,強(qiáng)制性脊柱炎的矯形等;操作簡便,對(duì)醫(yī)生要求較低,降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),提高手術(shù)效率,進(jìn)而減少手術(shù)成本。

在Geomagic中,提取擬截骨椎體棘突根部和椎板后部的解剖學(xué)形態(tài)并建立與之解剖形狀一致厚度為3mm反向模板,在上述模板中確定關(guān)節(jié)突、椎板及棘突的截骨方位,設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板,保存為STL格式文件傳入3D打印機(jī)進(jìn)行3D實(shí)物打印。

定做的截骨導(dǎo)航模板形態(tài)遵循了原骨骼解剖特征,保持了功能,具有個(gè)性化、定制化優(yōu)勢(shì),同時(shí)手術(shù)創(chuàng)傷小。

本發(fā)明中術(shù)前模擬手術(shù)獲得患者經(jīng)后路最合適截骨部位及截骨面積,以此參數(shù)制作截骨導(dǎo)板,在術(shù)中以此導(dǎo)板實(shí)施手術(shù),術(shù)中切除的骨質(zhì)與術(shù)前設(shè)計(jì)一致。可以實(shí)時(shí)了解截骨精確位置,避免神經(jīng)血管損傷,增加手術(shù)安全性,減少手術(shù)并發(fā)癥。

具體實(shí)施方式:

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例作簡單地介紹,本發(fā)明專利包括但是不僅僅限于下面所描述的實(shí)施例子。

實(shí)施例1

一種胸腰椎后凸畸形經(jīng)后路個(gè)體化截骨導(dǎo)航模板及其制作方法,其特征在于:包括以下步驟:

(1)對(duì)患者全脊柱和骨盆進(jìn)行64排螺旋CT掃描,獲取DICOM數(shù)據(jù):螺旋CT掃描層厚為0.625mm,矩陣為512??512。

矩陣相當(dāng)于像素,指的是圖像為512*512的像素,層厚越薄,帶來的精確越高,CT掃描的時(shí)間越長。但層厚也不能太薄。

(2)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維建模軟件-Mimics,重建全脊柱和骨盆的三維模型;

(3)模擬截骨:

通過在計(jì)算機(jī)軟件中測量患者側(cè)凸及后凸Cobb角度,確定擬截骨椎體,得到預(yù)期截骨角度,以截骨椎體的前緣中點(diǎn)為支點(diǎn),測量椎體后緣及椎板所需切除的范圍;

在計(jì)算機(jī)軟件中模擬截骨,恢復(fù)患者矢狀面平衡,即經(jīng)C7椎體中點(diǎn)的鉛垂線接近S1椎體上終板后緣。記錄截骨部位和截骨面積的大小。

(4)在計(jì)算機(jī)軟件中設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板:

以步驟(3)中數(shù)據(jù)為依據(jù)在軟件Geomagic中設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板,截骨導(dǎo)板包含以下結(jié)構(gòu):雙側(cè)型個(gè)體化截骨導(dǎo)航模版關(guān)節(jié)突及椎板定位機(jī)構(gòu)、雙側(cè)型個(gè)體化截骨導(dǎo)航模版棘突根部定位機(jī)構(gòu)、導(dǎo)航模版基部雙側(cè)支撐機(jī)構(gòu)、導(dǎo)航模版橫連指壓機(jī)構(gòu);

在Geomagic設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)航模版:

提取擬截骨椎體棘突根部和椎板后部的解剖學(xué)形態(tài)并建立與之解剖形狀一致厚度為3mm反向模板,在上述模板中確定關(guān)節(jié)突、椎板及棘突的截骨方位,設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)航模板,保存為STL格式文件傳入3D打印機(jī)進(jìn)行3D實(shí)物打印。

(5)傳入3D打印機(jī)進(jìn)行實(shí)物打印。實(shí)物可以消毒后帶入手術(shù)中,直觀輔助手術(shù)。也可以用其他材料,比如說尼龍,而且尼龍的生物特性更好,可以和人體短暫接觸。

本發(fā)明中的方法基于醫(yī)學(xué)圖像,重建擬固定節(jié)段脊柱的三維模型;在三維模型上進(jìn)行模擬手術(shù);模擬截骨,恢復(fù)正常的矢狀曲度。依模擬手術(shù)截骨大小制作截骨模板;并利用3D打印或其他加工方法制造出來。所述截骨模板為個(gè)體化;術(shù)中省去了截骨面積選擇的主觀性,反復(fù)多次操作透視等;適用于胸腰椎陳舊骨折后凸畸形的矯形、脊柱腫瘤的矯形,強(qiáng)制性脊柱炎的矯形等;操作簡便,對(duì)醫(yī)生要求較低,降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),提高手術(shù)效率,進(jìn)而減少手術(shù)成本。

將個(gè)體化打印導(dǎo)航截骨模板應(yīng)用于手術(shù)中:患者俯臥于脊柱外科手術(shù)架上,常規(guī)顯露截骨椎及上下各3-4椎棘突、椎板及關(guān)節(jié)突。將個(gè)體化截骨導(dǎo)板經(jīng)消毒后入手術(shù)室,放置截骨導(dǎo)板于解剖部位,要求截骨導(dǎo)板能與脊柱后部結(jié)構(gòu)完全貼合,以此為截骨部位。截骨椎上下各植入2~3對(duì)椎弓根螺釘。根據(jù)截骨導(dǎo)板的大小,切除相應(yīng)范圍的椎板、棘突和關(guān)節(jié)突,通過兩側(cè)椎弓根使用骨刀進(jìn)行V形截骨,截至椎體前方骨皮質(zhì),同時(shí)潛行對(duì)上下椎體的椎板進(jìn)行充分減壓,防止閉合后壓迫脊髓。通過手法雙側(cè)交替閉合截骨面,預(yù)彎連接棒固定椎弓根螺釘,加壓擰緊后閉合截骨面,透視截骨面閉合良好,在椎板間及小關(guān)節(jié)植骨,完成手術(shù)。

幾何結(jié)構(gòu)的精確對(duì)于模型的有效性非常重要。定做的個(gè)性化截骨導(dǎo)板形態(tài)遵循了原骨骼解剖特征,保持了骨功能,具有個(gè)性化、定制化優(yōu)勢(shì),同時(shí)手術(shù)創(chuàng)傷小。

術(shù)中患者俯臥于脊柱外科手術(shù)架上,常規(guī)顯露截骨椎及上下各3-4椎棘突、椎板及關(guān)節(jié)突。將個(gè)體化截骨導(dǎo)板經(jīng)消毒后入手術(shù)室,放置截骨導(dǎo)板于解剖部位,要求截骨導(dǎo)板能與脊柱后部結(jié)構(gòu)完全貼合,以此為截骨部位。截骨椎上下各植入2~3對(duì)椎弓根螺釘。根據(jù)截骨導(dǎo)板的大小,切除相應(yīng)范圍的椎板、棘突和關(guān)節(jié)突,通過兩側(cè)椎弓根使用骨刀進(jìn)行V形截骨,截至椎體前方骨皮質(zhì),同時(shí)潛行對(duì)上下椎體的椎板進(jìn)行充分減壓,防止閉合后壓迫脊髓。通過手法雙側(cè)交替閉合截骨面,預(yù)彎連接棒固定椎弓根螺釘,加壓擰緊后閉合截骨面,透視截骨面閉合良好,在椎板間及小關(guān)節(jié)植骨,完成手術(shù)。

術(shù)后隨訪:與傳統(tǒng)手術(shù)組對(duì)比比較兩組患者術(shù)中出血量、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、Cobb矯正情況、融合情況等。

個(gè)性化設(shè)計(jì)的模板比僅僅憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的截骨導(dǎo)板生物力學(xué)性能更加良好,至今使用約20余例患者,觀察2年,在術(shù)中時(shí)出血量少,速度快,術(shù)中透視次數(shù)少、置釘準(zhǔn)確率高,成功率百分百;術(shù)后矯正率高,基本達(dá)到95%以上。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明,使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。

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