[發明專利]一種3D打印的股骨頭壞死導航模板及構建方法與應用

在審

• 申請號: 202011491225.3
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112386334A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 馮凡哲;徐永清;何曉清;陸聲;羅浩天
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍聯勤保障部隊第九二〇醫院
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;A61B34/20;A61B17/56;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種3D打印的股骨頭壞死導航模板及構建方法與應用，通過術前規劃定制精準定位的導航模板，即通過股骨頭影像數據獲取和處理、股骨頭三維模型重建、股骨頭三維模型上定位目標區域、虛擬導航模板的數字化生成、導航模板的3D打印制作獲得可與股骨頭大轉子區域精準匹配的導航基模板、最佳進針角度及方位的導航管；本發明基于三維重建并3D打印獲得的股骨頭壞死導航模板，可直觀應用于手術的操作導航，有效降低輻射傷害及對患者的創傷，便于操作者掌握、操作和技術推廣。

技術領域

本發明涉及股骨頭壞死定位導航裝置技術領域，具體的涉及一種3D打印的股骨頭壞死導航模板及構建方法與應用。

背景技術

股骨頭缺血壞死是臨床常見病，針對股骨頭缺血性壞死治療方法有多種，其中股骨頭鉆孔減壓，首先由德國人應用治療股骨頭缺血壞死，早期療效顯著，在理論上，降低骨內壓，重建血液循環、恢復股骨頭血流，使死亡的骨組織有機會與活組織相接觸，促進修復過程。髓芯減壓治療早期的股骨頭缺血性壞死療效確切，已被廣大臨床骨科醫生所認可。Steingerg等人將鉆空減壓與骨移植結合起來，希望去除壞死的骨質，植骨塊能夠加固減壓部位，提供機械性支撐作用，另外，植入的骨組織起到骨誘導的作用。可保護功能，減輕疼痛、推遲全髖關節置換。

隨著顯微外科的發展，髓內減壓加血管束或帶蒂的骨(膜)移植治療股骨頭缺血性壞死的報道日益增多，也取得較好的療效。股骨頭髓芯減壓，可以清晰的看到是一個較為可行和可靠的方法。以往的方法是通過體表定位、X線多方位透視，打入導針，再次透視確定角度、深度、方向，而后擴大隧道，清除壞死骨，采用上述方法存在諸多缺陷，如無法在操作時實現術前規劃，做到精準的定位，同時在進行術中操作時醫護人員及患者受到的輻射大，多次重復的操作確定角度、深度對患者創傷較大，同時對于操作者的經驗要求較高，不便于技術的掌握和技術推廣。

綜上所述，目前現有技術缺乏根據個體定制的股骨頭壞死導航模板用于治療股骨頭壞死，同時缺乏相應的導航模板構建方法。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種3D打印的股骨頭壞死導航模板及構建方法與應用，通過術前規劃定制精準定位的導航模板，直觀應用于手術的操作導航，有效降低輻射傷害及對患者的創傷，便于操作者掌握、操作和技術推廣。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明是通過以下技術方案實現：

一種3D打印的股骨頭壞死導航模板，包括定位基模板和導航管，導航管貫穿定位基模板設置，所述定位基模板通過3D打印獲得，一面凹陷匹配股骨頭大轉子解剖結構，并于另一面貫穿設置導航管，所述導航管為帶貫通導航孔的空心結構，與定位基模板呈角度且導航管凸起于定位基模板。

進一步的，所述定位基模板的厚度為2-4mm。

本發明的另一目的在于，提供一種3D打印的股骨頭壞死導航模板的構建方法，包括以下步驟：

步驟1.股骨頭影像數據獲取和處理

采用64排螺旋CT對髖關節進行薄層掃描，并將原始CT圖像數據以Dicom格式導入Mimics 15.0軟件；

步驟2.股骨頭三維模型重建

在Mimics 15.0軟件中利用閾值分割(Thresholding)和區域增長(Regiongrowing)得到蒙板(Mask)，并利用編輯蒙板工具(Editing masks)仔細逐層對髖臼和股骨頭進行分離，擦除髖關節，保留股骨頭，利用區域增長提取出股骨，保存為新的股骨蒙板，利用布爾運算(Boolean operation)功能，完成髖臼側的分離，通過蒙板光順(Smooth mask)和計算3D模型(Calculate 3D)完成股骨頭三維模型重建；

步驟3.股骨頭三維模型上定位目標區域