[發(fā)明專利]一種3D打印個性化前交叉韌帶重建股骨隧道定位器及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108836457B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 李彥林;余洋;韓睿;何川;王國梁;蔡國鋒
• 申請（專利權）人: 昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院
• 主分類號: A61B17/56
• 分類號: A61B17/56;B33Y50/00
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 金耀生;于洪

本發(fā)明涉及一種3D打印的個性化前交叉韌帶重建股骨隧道定位器，屬于關節(jié)鏡外科手術技術領域。該定位器根據(jù)患者術前CT和MRI數(shù)據(jù)個性化設計、由3D打印機快速打印成型，可通過關節(jié)鏡微創(chuàng)手術切口進入膝關節(jié)腔內(nèi)精確定位前交叉韌帶股骨隧道。該定位器包括骨貼合部分、定位孔和手柄：骨貼合部分采用髁間窩外上角聯(lián)合髁間窩外側壁接觸貼合定位設計，定位孔根據(jù)患者術前CT三維重建數(shù)據(jù)個性化設計，手柄為曲度設計可避免操作時與關節(jié)鏡入路沖突。本結構簡明新穎，適用于個性化前交叉韌帶重建術、前交叉韌帶翻修術。

技術領域

本發(fā)明屬于關節(jié)鏡外科手術技術領域，具體涉及一種3D打印個性化前交叉韌帶重建股骨隧道定位器及其制備方法。

背景技術

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）損傷是一種常見的運動損傷，損傷后會導致膝關節(jié)不穩(wěn)，并且常伴有半月板及關節(jié)軟骨損傷，晚期會導致創(chuàng)傷性關節(jié)炎，加速關節(jié)退變，影響患者生活質(zhì)量。關節(jié)鏡下ACL重建是恢復膝關節(jié)功能的最佳選擇。

只有在接近ACL實際解剖位置的重建，才能大限度地恢復膝關節(jié)的解剖結構和功能。ACL解剖重建是根據(jù)ACL解剖特點進行功能重建，從而恢復ACL原有尺寸、韌帶膠原纖維走行方向和止點位置。根據(jù)Freddie H. Fu 等學者的經(jīng)驗與理論，準確的骨隧道定位是ACL解剖重建最重要的技術難點。

3D打印定位器在脊柱外科椎弓根釘定位上已有廣泛的應用，極大的提高了定位的準確性并降低了手術難度。而我們前期已在ACL三維模型及虛擬手術方面做了大量的研究。兩者相結合，從而研制出了一種3D打印個性化前交叉韌帶重建股骨隧道定位器，以適用于個性化前交叉韌帶重建術、前交叉韌帶翻修術。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于ACL損傷患者的3D打印的個性化前交叉韌帶重建的股骨隧道定位器及其制備方法，該定位器適用于個性化前交叉韌帶重建術、前交叉韌帶翻修術。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種3D打印個性化前交叉韌帶重建股骨隧道定位器的制備方法，包括如下步驟：

步驟（1），術前對患者行雙膝關節(jié)伸直位CT和MRI，之后用CT數(shù)據(jù)重建骨骼，用MRI數(shù)據(jù)重建前交叉韌帶和軟骨，并將重建后的骨骼與前交叉韌帶和軟骨匹配，重建出雙膝關節(jié)三維數(shù)字化模型；

步驟（2），在步驟（1）得到的膝關節(jié)三維數(shù)字化模型中，選擇健側膝關節(jié)ACL股骨足印區(qū)中心鏡像匹配后作為患側膝關節(jié)股骨隧道定位點，經(jīng)內(nèi)側低位輔助入路過定位點模擬重建股骨隧道，用Cylinder 1（圓柱1）標記；

步驟（3），復制患側膝關節(jié)股骨外側髁模型，對復制的患側膝關節(jié)股骨外側髁模型向股骨遠端背側內(nèi)側移動并與原患側膝關節(jié)股骨外側髁模型Boolean-Minus（布爾算法-消減）得到股骨外側髁包殼；Simulation-Cut（切割）包殼，Cylinder 1（圓柱1）處需包繞Cylinder 1（圓柱1）的上半部分，沿Blumensaat’s線走行至髁間窩頂點處為止并向外側髁包裹，形成定位器的骨貼合部；導入STL手柄與骨貼合部Boolean-Unite（布爾算法-聯(lián)合）生成Unite 1（聯(lián)合體1）；Unite 1（聯(lián)合體1）與Cylinder 1（圓柱1）Boolean-Minus（布爾算法-消減）形成定位孔，從而得到前交叉韌帶股骨定位器模型；將前交叉韌帶股骨定位器模型導出為STL文件；其中，所述的前交叉韌帶股骨定位器模型包括骨貼合部、STL手柄和定位孔；

步驟（4），將步驟（3）得到的前交叉韌帶股骨定位器模型的STL文件導入Cura分層軟件，調(diào)整角度、支撐和打印參數(shù)后，導出為G-code格式，之后使用3D打印機打印，去支撐結構后，得到個性化前交叉韌帶重建股骨隧道定位器。