一種頸椎單開門手術(shù)3d打印導(dǎo)板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)工具的制作方法，尤其涉及一種頸椎單開門手術(shù)3D打印導(dǎo)板的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頸椎單開門椎管擴(kuò)大椎板成形術(shù)簡稱單開門手術(shù)，頸椎后路單開門手術(shù)是目前外科治療多階段頸椎間盤突出癥、頸椎管狹窄癥、后縱韌帶骨化癥等頸椎病變的常用方法。頸椎后路單開門手術(shù)中開門側(cè)和門軸側(cè)開槽位置的選擇對于手術(shù)的成功實(shí)施非常重要。如果開門側(cè)開槽位置過于靠近中線，則可能導(dǎo)致開門效果不理想、椎管擴(kuò)大范圍不足，影響手術(shù)減壓效果;如果開槽位置過于靠外，則有可能因開槽深度過深而傷及椎動脈造成大出血，此外也可能造成門軸測發(fā)生完全骨折，影響該側(cè)骨性愈合，造成術(shù)后椎板的不穩(wěn)定、椎板再關(guān)門等后果?；谏鲜鲈颍i椎后路單開門手術(shù)對術(shù)者的手術(shù)操作技術(shù)水平有較高的要求，且學(xué)習(xí)曲線長，需要多年的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。理想的開槽位置應(yīng)位于椎板與側(cè)塊的移行處，但因?yàn)閭€(gè)體間存在解剖變異，這更增加了手術(shù)的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種頸椎單開門手術(shù)3D打印導(dǎo)板的制作方法，根據(jù)不同患者制作個(gè)性化的手術(shù)導(dǎo)板，用于頸椎后路單開門手術(shù)的開槽定位，降低手術(shù)操作者的技術(shù)要求，提高手術(shù)質(zhì)量。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:根據(jù)不同患者的頸椎影像學(xué)原始數(shù)據(jù)，重建患者的頸椎模型，在頸椎模型上模擬確定需要開槽的位置、形狀及尺寸，通過計(jì)算機(jī)軟件建立手術(shù)導(dǎo)板的三維模型，最后將手術(shù)導(dǎo)板的三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)中，制作出導(dǎo)板。具體包括以下步驟:
[0005]a.數(shù)據(jù)采集:患者行頸部CT掃描，獲取頸椎影像學(xué)原始數(shù)據(jù)；
[0006]b.頸椎模型建立:根據(jù)頸椎影像學(xué)原始數(shù)據(jù)生成頸椎的3D模型；
[0007]c.導(dǎo)板模型建立:
[0008]在頸椎的3D模型上摸擬確定手術(shù)中開門側(cè)和門軸側(cè)的開槽位置，根據(jù)兩個(gè)開槽的位置，建立兩個(gè)磨鉆操作通道的3D模型A，3D模型A的左、右側(cè)壁均為平面；
[0009]根據(jù)頸椎的3D模型，確定導(dǎo)板模型的覆蓋區(qū)域，根據(jù)導(dǎo)板的覆蓋區(qū)域，用計(jì)算機(jī)軟件制作出與椎板后表面相擬合的曲面，作為導(dǎo)板模型的底面，將曲面拉伸，獲得導(dǎo)板的3D模型B;
[0010]對3D模型A與3D模型B進(jìn)行布爾運(yùn)算獲得有磨鉆操作通道的導(dǎo)板模型；
[0011]d.模型打印:將導(dǎo)板模型的三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)，制作出實(shí)體導(dǎo)板。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟d之前進(jìn)行以下操作:用計(jì)算機(jī)軟件模擬建模兩枚固定釘，并將兩枚固定釘分別裝配于棘突根部兩側(cè)，使固定釘位于磨鉆操作通道與棘突根部之間；將步驟c得到的導(dǎo)板模型與兩枚固定釘進(jìn)行布爾運(yùn)算，獲得有磨鉆操作通道和固定釘釘?shù)赖膶?dǎo)板模型。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟c中，對3D模型A與3D模型B進(jìn)行布爾運(yùn)算前，用計(jì)算機(jī)軟件模擬建模兩枚固定釘，并將兩枚固定釘分別裝配于棘突根部兩側(cè)，使固定釘位于3D模型A與棘突根部之間，然后對3D模型A、固定釘與3D模型B進(jìn)行布爾運(yùn)算，獲得有磨鉆操作通道和固定釘釘?shù)赖膶?dǎo)板模型。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟c中，開槽位置位于椎板與側(cè)塊的移行處，3D模型A的外側(cè)壁與椎弓根皮質(zhì)骨相切。
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟c中，從棘突側(cè)看，3D模型A從兩邊向中間傾斜5°?10°。
[0016]進(jìn)一步的，所述步驟c中，所述覆蓋區(qū)域的左、右側(cè)緣超過椎板與側(cè)塊的移行處，覆蓋區(qū)域的上緣和下緣與關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊止點(diǎn)齊平，覆蓋區(qū)域的上緣位于椎板上界的內(nèi)側(cè)，覆蓋區(qū)域的下緣位于椎板下界的內(nèi)側(cè)，覆蓋區(qū)域騎跨于棘突的根部。
[0017]進(jìn)一步的，所述步驟c中，所述覆蓋區(qū)域的左、右側(cè)緣位于側(cè)塊的二分之一至三分之二處;覆蓋區(qū)域的中央騎跨于棘突的根部，并包繞棘突根部周徑的二分之一至三分之二。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟c中，將曲面拉伸3mm?5mm。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]醫(yī)生使用本方法，可根據(jù)不同患者的頸椎情況，在術(shù)前就對開槽位置進(jìn)行定位，并確定開槽的形狀、尺寸等，根據(jù)采集的影像學(xué)原始數(shù)據(jù)，就可以快速地設(shè)計(jì)制備出頸椎單開門手術(shù)中用于輔助操作的導(dǎo)板，一方面定位準(zhǔn)確，可以達(dá)到最佳的減壓效果及減少并發(fā)癥的發(fā)生，另一方面降低手術(shù)難度，減小手術(shù)操作誤差，提高手術(shù)質(zhì)量，并可縮短年輕外科醫(yī)生的學(xué)習(xí)曲線。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0022]圖2是頸椎的3D重建圖；
[0023]圖3是開槽位置及導(dǎo)板覆蓋區(qū)域的示意圖；
[0024]圖4是3D模型A的示意圖；
[0025]圖5是與椎板后表面相擬合的曲面的示意圖；
[0026]圖6是圖5的側(cè)視圖；
[0027]圖7是3D模型B的示意圖；
[0028]圖8是導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)示意圖(無固定釘釘?shù)?；
[0029]圖9是固定釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖10導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)示意圖(有固定釘釘?shù)?；
[0031]1-頸椎、2-開槽位置、3-導(dǎo)板覆蓋區(qū)域、4-3D模型A、5-曲面、6-3D模型B、7-固定釘、8-磨鉆操作通道、9-固定釘釘?shù)馈?0-豁口、11-棘突。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本實(shí)施例中使用的軟件包括Mimics和3-matic，當(dāng)然在其他實(shí)施例中也可以使用其他軟件。如圖1所示，本發(fā)明公開的頸椎單開門手術(shù)3D打印導(dǎo)板的制作方法，包括以下步驟:
[0035]a.數(shù)據(jù)采集:患者行頸部薄層CT掃描，獲取該患者的影像學(xué)原始數(shù)據(jù)；
[0036]b.頸椎模型重建:
[0037]bl:獲取儲存有患者頸椎影像學(xué)原始數(shù)據(jù)的DICOM文件；
[0038]b2:將DICOM文件導(dǎo)入MBOCS軟件，重建頸椎3D模型；
[0039]c.導(dǎo)板模型建立:
[0040]Cl.將步驟b中的頸椎3D模型存為STL格式文件；
[0041 ] c2.在3-Mat i c軟件中打開步驟c I中的STL格式文件，如圖2所示，模擬切除頸椎3D模型中頸椎I的棘突11;
[0042]c3.確定開槽位置，建立磨鉆操作通道的3D模型；
[0043]如圖3所示，在頸椎的3D模型上模擬確定手術(shù)中需要開槽的位置，頸椎后路單開門手術(shù)中需要確定開門側(cè)和門軸側(cè)的開槽位置2;
[0044]如圖4所示，根據(jù)兩個(gè)開槽位置2，建立兩個(gè)磨鉆操作通道的3D模型A4，3D模型A的左、右側(cè)壁均為平面，3D模型A4的寬度比術(shù)中使用的磨鉆頭的直徑稍寬。
[0045]—般情況下，開槽位置2位于椎板和側(cè)塊的移行處，3D模型A4的外側(cè)壁與椎弓根皮質(zhì)骨相切;從棘突側(cè)看，3D模型A4從兩邊向中間傾斜5°?10°，若患者存在解剖變異，則開槽位置2和3D模型A4的傾斜角度應(yīng)視具體情況而定。
[0046]c4.確定導(dǎo)板模型的尺寸
[0047]根據(jù)頸椎的3D模型，確定導(dǎo)板模型的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸。如圖3所示，要確定導(dǎo)板模型的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，首先需要確定導(dǎo)板覆蓋區(qū)域3:導(dǎo)板覆蓋區(qū)域3的左、右側(cè)緣超過椎板與側(cè)塊的移行處，且位于側(cè)塊的二分之一至三分之二處;導(dǎo)板覆蓋區(qū)域3的上緣和下緣與關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊止點(diǎn)齊平，且應(yīng)位于椎板上下界的內(nèi)側(cè)；由于術(shù)中使用時(shí)導(dǎo)板需要騎跨于棘突11的根部，所以導(dǎo)板覆蓋區(qū)域3留有向下的豁口 10，豁口 10包繞棘突11根部周徑的二分之一至三分之二。
[0048]c5.如圖5、6、7所示，選中導(dǎo)板覆蓋區(qū)域3制作與椎板后表面相擬合的曲面5，作為導(dǎo)板的底面，將曲面5整體拉伸3mm?5mm，獲得導(dǎo)板的3D模型B6 ；
[0049]c6.如圖7、8所示，對3D模型A4與3D模型B6進(jìn)行布爾運(yùn)算得到帶磨鉆操作通道8的導(dǎo)板模型，這里的布爾運(yùn)算是差集運(yùn)算。
[0050]d.模型打印:將導(dǎo)板模型的三維數(shù)據(jù)以STL格式導(dǎo)出，再將其導(dǎo)入3D打印機(jī)中，通過3D打印機(jī)制作出實(shí)體導(dǎo)板。
[0051]使用導(dǎo)板時(shí)，充分暴露頸2椎板下緣至頸7椎板，剪除頸3至頸7棘突后，將附著于頸3至頸7椎板后表面的軟組織刮除干凈;此后，將導(dǎo)板置于椎板后表面，使導(dǎo)板后表面緊貼椎板后表面，豁口 10騎跨于殘留的棘突11的根部，然后使用磨鉆在磨鉆