一種三維逆向定制化股骨頸骨折手術導航器的制作方法

本實用新型涉及醫療設備，特別是涉及一種基于三維逆向設計技術并通過定制化進行股骨頸骨折醫療的導航器。

背景技術：

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，其中上端是朝向內上方其末端膨大呈球形，為股骨頭400，與髖臼相關節，股骨頭的外下方較細的部分即為股骨頸300；頸體交界處的外側，有一向上的隆起為大轉子500，其內下方較小的隆起為小轉子200。大、小轉子間，前有轉子間線，后有轉子間嵴相連，兩者之間稱股骨粗隆間，是骨折多發處。

股骨頸骨折是目前創傷骨科的常見病多發病，大多數有比較明顯的移位，且因為這個部位的杠桿作用較大，骨折不穩定，因此，多數需要通過手術進行治療。股骨頸骨折的治療通常采用螺釘進行固定，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，通過螺釘的固定作用放置骨頭移位。

在現有的股骨頸骨折治療手術主要依靠固定手術器械進行手工定位，且操作時多依賴于手術醫師的個人經驗及技術水平，且手術過程中需要借助C臂機反復照射X線透視以確認置釘位置。該種手術方案對于醫師的水平要求極高，其熟練程度和手術時間的把握將直接影響到術后并發癥的發生率；但即使醫師具有較高的水平，仍極難控制手術的精度，特別是術中頸干角、前傾角等解剖結構的精確恢復，一直是制約手術醫師手術操作的難題；另外，通過C臂機進行透視，需要進行反復調整和照射，相應地，術中也必須要反復地進行復位調整，既增加了退釘及切出的風險，也很容導致大范圍組織剝離等問題，導致術后股骨頭壞死的風險增加。

技術實現要素：

本實用新型旨在提供一種基于三維逆向設計技術并通過定制化進行股骨頸骨折醫療的導航器，以降低手術難度和提高手術精度高。

本實用新型所述的三維逆向定制化股骨頸骨折手術導航器，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向座，和沿導向座移動的導向管；導向座上開有若干個對導向管徑向進行限位的導向孔，且導向孔的方向指向股骨頸和股骨頭，導向管上開有軸向通孔；另有圓柱狀導針和螺釘，螺釘上開有軸向通孔，導針的直徑與導向管和螺釘的軸向通孔相匹配。

所述的三維逆向定制化股骨頸骨折手術導航器，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包覆于內，支座上設有朝向小轉子延伸的支撐座，支撐座的末端與小轉子相抵；導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；導向管包括開有軸向通孔的圓管，和設置于圓管外表面上的導向條，且圓管與導向條的形狀分別與導向座的通孔和通槽相一致；導針的直徑與圓管和螺釘的軸向通孔相匹配。

本實用新型所述的三維逆向定制化股骨頸骨折手術導航器，檢測患者的股骨形狀，確定底座的形狀，以及導向座與底座之間的連接位置；通過3D打印機制作與患者股骨解剖結構相匹配的底座；在患者身上開切口，再將底座放入患者體內，確保底座的底部與股骨相貼合；沿導向座的導向孔依次鉆入導針、螺釘和導向管；將螺釘擰入股骨頸和股骨頭完成固定；取出導針、導向管和底座，完成手術。

該導航器通過C臂機或其它相應設備對患者股骨進行掃描，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，可以從兩側邊對股骨體形成限位，保證術中實際操作與計算機設計位置一致；支撐座從支座上延伸而出，其中部與股骨體相貼合，末端則與小轉子底部相抵緊，使得底座的定位更加準確和穩固；導向座和開有導向孔，該導向孔的方向指向股骨頸和股骨頭，且導向管的形狀與導向孔相一致，可以使得螺釘的方向與導向孔一致，螺釘可以更加準確地打入以實現骨折骨頭的固定；導向管和螺釘的數量可以是兩個或三個，也可以視情況而設置相應數量，以滿足不同使用所需。該導向器的操作極為簡單，無需特別經驗者也可安全進行操作，尤其是對于局部解剖標志變異（如：退變、畸形等）的患者，有效提高了手術過程中的準確性及安全性，縮短了手術時間，減少了出血量和X射線的暴露時間及感染幾率，實現了股骨頸骨折患者個體化手術治療方案；同時也縮短了手術的學習曲線，消除了因醫師個人技術差異而導致的手術效果差異；還可極大的降低術后并發癥的發生率，將傳統手術演化為量化的、標準化的精確操作，為手術醫生術中快速、準確定位提供了一種新的方法，減少不同醫療機構該類手術技術水平的差異，從而在一定程度上，為解決我國目前因技術水平差異導致的醫療資源的過度集中等醫療難題，提供了一個新思路。

附圖說明

圖1是股骨的結構示意圖。

圖2、3是三維逆向定制化股骨頸骨折手術導航器的結構示意圖。

圖4、5是圖2所示股骨頸骨折手術導航器的底座、連桿和導向座的結構示意圖。

圖6是圖4所示導向座的導向孔結構示意圖。

圖7是圖2所示股骨頸骨折手術導航器的導向管的結構示意圖。

圖8是圖2所示股骨頸骨折手術導航器的螺釘的結構示意圖。

圖9是圖2所示股骨頸骨折手術導航器的導向管、導針和螺釘的連接結構示意圖。

圖10、11和12是圖2所示股骨頸骨折手術導航器的使用狀態示意圖。

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導航器，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與底座相連接的導向座3，和沿導向座移動的導向管4；導向座3上開有若干個對導向管徑向進行限位的導向孔31，且導向孔的方向指向股骨頸300和股骨頭400，導向管上開有軸向通孔；另有圓柱狀導針5和螺釘6，螺釘上開有軸向通孔，導針的直徑與導向管和螺釘的軸向通孔相匹配。

所述的三維逆向定制化股骨頸骨折手術導航器，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包覆于內，支座上設有朝向小轉子200延伸的支撐座12，支撐座的末端與小轉子相抵；該底座的支座底底面為弧形且包覆股骨體的兩側，可以從兩側邊對股骨體形成限位，保證術中實際操作與計算機設計位置一致。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子200的U形，U形其中一邊的內側與小轉子靠近股骨體一側相抵，另一邊的內側與小轉子背向股骨頸的一側相抵。因股骨體的直徑從中部向股骨頭的一端逐漸增大，通過該結構的設置，在將底座放入人體內定位時，可以先將支座在股骨體上進行初步定位，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子相抵，即可準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確地與小轉子進行定位。

導向座3上的導向孔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；導向管4包括開有軸向通孔的圓管41，和設置于圓管外表面上的導向條42，且圓管與導向條的形狀分別與導向座的通孔和通槽相一致。該種形狀的導向座結構簡單、易于實現，也更便于手術的操作，同時導向精度高、工作穩定。另外，為了更加容易得推動螺釘旋入股骨，可以將導向座3朝向股骨的一端設置為傾斜且內凹的圓環面，當導向座壓向螺釘頭時通過其端面推動螺釘旋轉，從而旋入股骨。

連桿2為弧形，弧形的兩端分別與底座1和導向座3固定連接，且弧形的內凹面朝向股骨體上連接股骨頭的一端，該端為導向管、導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導航器使用方法，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構相匹配的底座；

C、在患者身上開切口，再將底座放入患者體內，確保底座的底部與股骨相貼合；

D、沿導向座的導向孔依次鉆入導針、螺釘和導向管；

E、將螺釘擰入股骨頸和股骨頭完成固定；

F、取出導針、導向管和底座，完成手術。

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

在步驟C中，先將支座放入股骨體上進行初稿定位，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子相抵。以增加操作簡便性和定位精度。