CN108742839A - 一种胫骨近端穿刺导板构建方法 - Google Patents

一种胫骨近端穿刺导板构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种胫骨近端穿刺导板构建方法及其构建获得的胫骨近端穿刺导板。本发明提供一种胫骨近端穿刺导板模型构建方法，包括：构建胫骨近端三维模型；确定穿刺路径，在模型表面选择穿刺区域；以穿刺区域为基面构建穿刺贴合部，参照穿刺路径在穿刺贴合部上构建穿刺孔和导向通道；在模型表面选择骨性标志区域，所述骨性标志区域包括腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆所对应的皮肤表面；以骨性标志区域为基面分别构建腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部和胫骨粗隆贴合部；将各贴合部连接形成导板板体。本发明通过对患者病变部位解剖结构的数据重建，制备经皮穿刺导板，实现对每一名患者的个性化治疗。

Description

一种胫骨近端穿刺导板构建方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种胫骨近端穿刺导板构建方法及其构建获得的胫骨近端穿刺导板。
背景技术
膝关节是人体最大的负重关节，附近骨骺生长板处组织增生活跃，是各种不同骨内肿瘤的好发部位。胫骨近端骨肿瘤及肿瘤样变种类多，包括骨软骨瘤，骨肉瘤，骨巨细胞瘤，纤维性骨皮质缺损，骨囊肿，转移瘤等超过23种类型。临床上，胫骨近端穿刺病理活检对于指导后续治疗意义重大。但胫骨骨质坚硬，经皮精确穿刺难度大，容易出现反复多次穿刺、无法穿刺甚至病变散播等情况。临床工作中，通常是通过医生的经验及术中透视不断进行调整，从而最终确定病灶的位置，这种方式需要术中经常透视，给患者和术者都带来了一定的伤害，同时延长了手术时间。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种胫骨近端穿刺导板构建方法及其构建获得的胫骨近端穿刺导板，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种胫骨近端穿刺导板模型构建方法，包括：
1)构建胫骨近端三维模型；
2)确定穿刺路径，在模型表面选择穿刺区域；
3)以穿刺区域为基面构建穿刺贴合部，参照穿刺路径在穿刺贴合部上构建穿刺孔和导向通道；
4)在模型表面选择骨性标志区域，所述骨性标志区域包括腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆所对应的皮肤表面；
5)以骨性标志区域为基面分别构建腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部和胫骨粗隆贴合部；
6)将各贴合部连接形成导板板体。
在本发明一些实施方式中，由CT数据和/或MRI数据构建所述三维模型。
在本发明一些实施方式中，所述穿刺区域的形状为圆形，所述穿刺区域的面积为12～16mm2，所述骨性标志区域的形状为椭圆形，所述骨性标志区域的面积为2～6cm2。
在本发明一些实施方式中，穿刺孔为圆型，穿刺孔的直径为2～4mm，导向通道为中空的圆柱体，内径为2～4mm，外径为6～8mm，导向通道的长度为30-35mm，导向通道的侧壁上沿导向通道的延伸方向设有刻度观察口。
在本发明一些实施方式中，导板板体的中部设有开口，所述开口为T型，T型开口分别延伸至腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆。
本发明第二方面提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被执行时可以实现如上所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法。
本发明第三方面提供一种胫骨近端穿刺导板构建方法，根据所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法构建获得的模型构建获得。
在本发明一些实施方式中，通过光固化成型设备构建获得。
本发明第四方面提供一种胫骨近端穿刺导板，由所述的胫骨近端穿刺导板构建方法构建获得。
本发明第五方面提供一种胫骨近端穿刺导板，包括导板板体，所述导板板体包括腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部和胫骨粗隆贴合部，所述导板板体还包括穿刺贴合部，所述穿刺贴合部上设有穿刺孔和导向通道。
在本发明一些实施方式中，所述导板板体外缘的形状为椭圆形，所述导板板体的面积为314～376cm2。
在本发明一些实施方式中，所述穿刺贴合部的形状为圆形，所述穿刺贴合部的面积为12～16mm2。
在本发明一些实施方式中，腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部和胫骨粗隆贴合部的形状为椭圆形。
在本发明一些实施方式中，腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部和胫骨粗隆贴合部的面积为2～6cm2。
在本发明一些实施方式中，穿刺孔为圆型，直径为2～4mm。
在本发明一些实施方式中，导向通道为中空的圆柱体，内径为2～4mm，外径为6～8mm，导向通道的长度为30-35mm。
在本发明一些实施方式中，导向通道的侧壁上沿导向通道的延伸方向设有刻度观察口。
在本发明一些实施方式中，导板板体的中部设有开口。
在本发明一些实施方式中，所述开口为T型，面积为45～50cm2。
附图说明
图1显示为本发明所提供的胫骨近端穿刺导板结构示意图。
图2显示为本发明所提供的胫骨近端穿刺导板构建示意图。
1 导板板体
11 腓骨头贴合部
12 胫骨内侧髁贴合部
13 胫骨粗隆贴合部
14 穿刺贴合部
15 开口
2 穿刺孔
3 导向通道
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明一方面提供一种胫骨近端(即胫骨靠近膝盖一端的区域，通常包括胫骨平台等部位)穿刺导板模型构建方法，可以包括：构建胫骨近端三维模型，所述胫骨近端三维模型通常包括各组织的模型，例如，所述模型可以包括皮肤、骨骼、血管、神经和病变部位(例如，肿瘤)等组织的模型，所述模型可以反映出个体(例如，患者)的皮肤表面形状和位置等，还可以反映出个体的骨骼形状和位置等，还可以反映出个体的血管、神经等组织的形状和位置等，还可以反映出个体中肿瘤的形状、位置、以及其肿瘤的具体参数等(例如，体积等)。所述胫骨近端三维模型通常可以根据CT数据和/或MRI数据进行构建，构建过程中可以将数据导入Medraw Print三维重建设计软件等软件，并进行配准融合，从而构建所述三维模型。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板模型构建方法还可以包括：确定穿刺路径，在模型表面选择穿刺区域。确定穿刺路径时，通常在模型中选定肿瘤病变活性最强的部位(例如，肿瘤病变范围内代谢最活跃的区域)，作为穿刺目标，并避开重要血管神经和肌腱等结构，在模型中确定经皮穿刺的位置和方向后，经皮穿刺在模型中皮肤表面所对应的位置，即为所述穿刺区域。本领域技术人员可选择合适大小和形状的穿刺区域，例如，所述穿刺区域的形状可以圆形，所述穿刺区域的面积可以为12～16mm2。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板模型构建方法还可以包括：以穿刺区域为基面构建穿刺贴合部，参照穿刺路径在穿刺贴合部上构建穿刺孔和导向通道。构建穿刺贴合部时，通常以穿刺区域为基面，将基面向外侧(基面与模型契合的一面为内侧，另一侧为外侧)延伸即可形成一定厚度的穿刺贴合部，穿刺贴合部的厚度通常可以为1～3mm。所述穿刺孔通常可以为圆型，直径可以为2mm～4mm，导向通道通常为中空的柱体，更具体可以为圆柱体，圆柱体的内径可以为2～4mm，外径可以为6～8mm，导向通道的长度(即柱体其轴线的长度)可以为30-35mm，导向通道的侧壁上沿导向通道的延伸方向可以设有刻度观察口，以便于使用者观察穿刺针上的刻度，所述观察口的大小通常与穿刺针上刻度的数值区域的大小和分布相配合。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板模型构建方法还可以包括：在模型表面选择骨性标志区域，所述骨性标志区域包括腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆所对应的皮肤表面。通常来说，这些骨骼所对应的皮肤表面为离其骨骼最近的皮肤区域，本领域技术人员可选择合适大小和形状的骨性标志区域，所述骨性标志区域的形状可以是椭圆形，所述骨性标志区域的面积可以为2～6cm2，再例如，所述椭圆形的长轴可以为150～160mm，短轴可以为100～110mm。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板模型构建方法还可以包括：以骨性标志区域为基面分别构建腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部和胫骨粗隆贴合部。构建腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部和胫骨粗隆贴合部时，通常分别以腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆所对应的皮肤表面为基面，将基面向外侧(基面与模型契合的一面为内侧，另一侧为外侧)延伸即可形成一定厚度的贴合部，腓骨头贴合部和/或胫骨内侧髁贴合部和/或胫骨粗隆贴合部的厚度通常可以为1～3mm。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板模型构建方法还可以包括：将各贴合部(例如，穿刺贴合部和/或腓骨头贴合部和/或胫骨内侧髁贴合部和/或胫骨粗隆贴合部)连接形成导板板体，所述导板板体的面积通常可以为314～376cm2(弧面面积)，所述导板板体的形状可以为椭圆形。所述导板板体可以根据腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部、胫骨粗隆贴合部准确地对个体的胫骨近端进行定位。各贴合部连接所形成的导板板体的中部通常可以设有开口，所述开口的形状通常可以是T型，且T型开口的位置通常与骨性标志区域相配合，T型开口分别延伸至腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆。所述板体上的T型开口的面积通常可以为45～50cm2。
本发明另一方面提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被执行时可以实现如上所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法，从而可以通过如上所述的构建方法构建获得胫骨近端穿刺导板模型。
本发明另一方面提供一种胫骨近端穿刺导板构建方法，根据所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法构建获得的模型构建获得。通过所述模型构建穿刺导板的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，通常可以通过光固化(快速)成型设备构建获得所述穿刺导板，所采用的打印材料可以为光敏树脂等。
本发明另一方面提供一种胫骨近端穿刺导板，由所述的胫骨近端穿刺导板构建方法构建获得。所述胫骨近端穿刺导板可以包括导板板体1，所述导板板体1包括腓骨头贴合部11、胫骨内侧髁贴合部12和胫骨粗隆贴合部13，所述腓骨头贴合部11、胫骨内侧髁贴合部12和胫骨粗隆贴合部13通常用于贴合骨性标志区域，即所述腓骨头贴合部11、胫骨内侧髁贴合部12和胫骨粗隆贴合部13可以分别用于贴合腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆所对应的皮肤表面。所述腓骨头贴合部11、胫骨内侧髁贴合部12和胫骨粗隆贴合部13用于贴合骨性标志区域的内侧可以为椭圆形，其面积可以为2～6cm2。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板中，导板板体1还可以包括穿刺贴合部14，所述穿刺贴合部通常用于贴合穿刺区域所对应的皮肤表面。所述穿刺贴合部14用于贴合穿刺区域的内侧可以为圆形，其面积可以为12～16mm2。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板中，所述穿刺贴合部14上还可以设有穿刺孔2和导向通道3，所述导向通道3通常位于穿刺导板的外侧(穿刺导板与皮肤契合的一面为内侧，另一侧为外侧)，所述导向通道3和穿刺孔2通常与穿刺针和穿刺部位相配合，例如，所述穿刺孔2通常为圆型，直径可以为2～4mm，导向通道3通常为中空的柱体，更具体可以为圆柱体，圆柱体的内径可以2～4mm，外径可以为6～8mm，导向通道的长度(即柱体其轴线的长度)可以为30～35mm，导向通道的侧壁上沿导向通道的延伸方向设有刻度观察口，以便于使用者观察穿刺针上的刻度，所述观察口的大小通常与穿刺针上刻度的数值区域的大小和分布相配合。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板中，导板板体1通常可以贴合于皮肤表面，其展开后外缘的整体形状可以为椭圆形(导板板体)，长轴可以为145～155mm，短轴可以为90～110mm(曲线长度)，面积可以为314～376cm2(弧面面积)，通常可以通过腓骨头贴合部11、胫骨内侧髁贴合部12和胫骨粗隆贴合部13通常可以位于导板板体1的外缘，导板板体1的中部可以设有开口15，所述开口15通常为T型，T型开口可以分别延伸至腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆，从而可以进一步起到固定所述导板板体1的作用，所述开口15可以为T型，面积可以为45～50cm2。
本发明所提供的胫骨近端穿刺导板中，导板可以左侧延伸至腓骨头，右侧延伸至胫骨内侧髁，下侧延伸至胫骨粗隆，面积可以约为45～50cm2。然后，根据患者3D模型，并结合其体表形貌特征，设计大小适宜的贴附皮肤的穿刺导板，面积可以为314～376cm2，其原则为方便贴附，避免跨关节，材料节省所述导板板体1的侧面(通常指导板板体1向胫骨近端的腿部背面(例如，膝腘)延伸的两侧)可以设有绑带，从而可以帮助导板板体1的固定。
本发明通过对患者病变部位解剖结构的数据重建，制备经皮穿刺导板，实现对每一名患者的个性化治疗，穿刺导板会根据患者病变范围的不同及肿瘤的异质性进行精确设计。一方面避免了重要血管、神经的损伤，另一方面降低了反复穿刺可能性，提高了穿刺的精度。同时因为整个环节从设计到实施相对简单，适用于多数医院，便于很好的推广使用，进而减少了手术时间，使患者和术者均可从中受益。
实施例1
首先，获取患者CT及MRI影像学数据，使用Medraw Print三维重建设计软件读取数据。
其次，利用CT数据完成骨骼三维重建，利用MRI数据完成肿瘤三维重建，并对两者进行融合配准。再通过影像学确定肿瘤病变活性最强的部位，确定穿刺所需针对的部位。然后，根据影像学及局部解剖概念，避开重要血管神经和肌腱等结构，确定经皮穿刺的位置和方向。利用已建立的3D模型模拟穿刺，根据模拟穿刺的位置和方向及穿刺针大小设计进针点、C型导向孔，导向孔长度为32mm。然后，根据患者体表标志(优先选择骨性标志点)选择定位点(至少2个)，根据定位点设计定位区域，如选择患者腓骨头、胫骨内侧髁、胫骨粗隆为定位区域，定位区域的长轴约为90mm，短轴约为50mm，再根据各定位区域，确定一T型定位开口，T型定位开口左侧至腓骨头，右侧至胫骨内侧髁，下侧至胫骨粗隆，面积约为45cm2。然后，根据患者3D模型，并结合其体表形貌特征，设计大小适宜的贴附皮肤的穿刺导板，面积为376cm2，其原则为方便贴附，避免跨关节，材料节省。最后，导出穿刺导板stl格式文件，打印导板
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种胫骨近端穿刺导板模型构建方法，包括：
1)构建胫骨近端三维模型；
2)确定穿刺路径，在模型表面选择穿刺区域；
3)以穿刺区域为基面构建穿刺贴合部，参照穿刺路径在穿刺贴合部上构建穿刺孔和导向通道；
4)在模型表面选择骨性标志区域，所述骨性标志区域包括腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆所对应的皮肤表面；
5)以骨性标志区域为基面分别构建腓骨头贴合部、胫骨内侧髁贴合部和胫骨粗隆贴合部；
6)将各贴合部连接形成导板板体。
2.如权利要求1所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法，其特征在于，由CT数据和/或MRI数据构建所述三维模型。
3.如权利要求1所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法，其特征在于，所述穿刺区域的形状为圆形，所述穿刺区域的面积为12～16mm2，所述骨性标志区域的形状为椭圆形，所述骨性标志区域的面积为2～6cm2。
4.如权利要求1所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法，其特征在于，穿刺孔为圆型，穿刺孔的直径为2～4mm，导向通道为中空的圆柱体，内径为2～4mm，外径为6～8mm，导向通道的长度为30-35mm，导向通道的侧壁上沿导向通道的延伸方向设有刻度观察口。
5.如权利要求1所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法，其特征在于，导板板体的中部设有开口，所述开口为T型，T型开口分别延伸至腓骨头、胫骨内侧髁和胫骨粗隆。
6.一种胫骨近端穿刺导板构建方法，根据如权利要求1-6任一权利要求所述的胫骨近端穿刺导板模型构建方法构建获得的模型构建获得。
7.如权利要求6所述的胫骨近端穿刺导板构建方法，其特征在于，通过光固化成型设备构建获得。
8.一种胫骨近端穿刺导板，由权利要求6-7任一权利要求所述的胫骨近端穿刺导板构建方法构建获得。
9.一种胫骨近端穿刺导板，其特征在于，包括导板板体(1)，所述导板板体(1)包括腓骨头贴合部(11)、胫骨内侧髁贴合部(12)和胫骨粗隆贴合部(13)，所述导板板体(1)还包括穿刺贴合部(14)，所述穿刺贴合部(14)上设有穿刺孔(2)和导向通道(3)。
10.如权利要求9所述的胫骨近端穿刺导板，其特征在于，还包括如下技术特征中的一个或多个：
A1)所述导板板体外缘的形状为椭圆形，所述导板板体的面积为314～376cm2；
A2)所述穿刺贴合部(14)的形状为圆形，所述穿刺贴合部(14)的面积为12～16mm2；
A3)腓骨头贴合部(11)、胫骨内侧髁贴合部(12)和胫骨粗隆贴合部(13)的形状为椭圆形，腓骨头贴合部(11)、胫骨内侧髁贴合部(12)和胫骨粗隆贴合部(13)的面积为2～6cm2；
A4)穿刺孔(2)为圆型，直径为2～4mm；
A5)导向通道(3)为中空的圆柱体，内径为2～4mm，外径为6～8mm，导向通道(3)的长度为30-35mm，导向通道(3)的侧壁上沿导向通道的延伸方向设有刻度观察口；
A6)导板板体(1)的中部设有开口(15)；
A7)所述开口(15)为T型，面积为45～50cm2。
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