一種髖臼後壁後柱骨折解剖內固定系統設計方法及其裝置與流程
2023-06-14 23:40:27 1
本發明涉及一種醫療器械領域，具體涉及一種髖臼後壁後柱骨折解剖內固定系統設計方法及其裝置。
背景技術：
髖臼後壁後柱骨折主要內固定方式包括螺釘固定、重建鋼板結合拉力螺釘固定、單鋼板與雙鋼板固定、髖臼三維記憶內固定系統等。但均有其局限，如固定強度差、服帖性差、需多次預彎、髖臼後壁邊緣骨折難以固定等。因此，需要提供一種新型髖臼後壁後柱骨折的內固定系統。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，提出一種在整體上符合髖臼後壁後柱骨折解剖特徵的內固定系統的設計方法及其裝置，充分利用逆向工程技術模擬出髖臼後壁後柱表面形態，在此基礎上應用計算機輔助設計技術設計出的鋼板底面結構，使其符合人體髖臼後壁後柱的表面解剖特徵，且成形更加精準，結構更加穩定，其中髖臼後壁後柱骨折解剖內固定系統設計方法的具體技術方案如下：
一種髖臼後壁後柱骨折解剖內固定系統設計方法，其特徵在於：採用以下步驟，
步驟一：選取健康、不同性別的成人完整骨盆CT數據各100例，利用計算機進行骨盆三維模型重建；
步驟二：分別測量取得每個骨盆上髖臼緣最高點A至髖臼緣最低點B的弧形長度值AB；
步驟三：將所有髖臼弧形長度值AB進行算術平均，取得均值C，並選出弧形長度值AB與均值C相近的骨盆作為標準骨盆；
步驟四：將該標準骨盆轉換為點雲文件，利用計算機進行點雲三角形網格化處理；
步驟五：應用計算機建立與髖臼後壁後柱位置對應的鋼板基準面；
步驟六：以0.4mm為微調步距,調節控制點，使鋼板基準面與髖臼後壁後柱的骨面解剖形狀貼合；
步驟七：將鋼板基準面拉厚，並在鋼板上添加圓邊和圓角特徵；
步驟八：在鋼板的內側和中部添加長徑為6mm，短徑為4mm的橢圓形普通螺釘孔，在鋼板的外側部分，添加直徑為2.7mm的圓形鎖定螺釘孔。
其中內固定裝置的具體方案一如下：
包括一體成型的固定鋼板，該固定鋼板為月牙形，該固定鋼板兩端分別向下彎曲，且所述固定鋼板兩端設置為圓弧形；
在所述固定鋼板兩側面上均勻開設有弧形缺口；
在所述固定鋼板的內側和中部開設有橢圓形螺釘孔，在所述鋼板的外側開設有圓形鎖定螺釘孔；
所述橢圓形螺釘孔的軸向方向與固定鋼板相垂直；
任意所述圓形鎖定螺釘孔的軸向與人體水平面和冠狀面有不同的夾角。
為更好的實現本結構，可進一步為：
所述固定鋼板厚度為2.5mm。
進一步地：所述橢圓形螺釘孔長徑為6mm，短徑為4mm，所述圓形鎖定螺釘孔直徑為2.7mm。該固定鋼板有性別差異，主要是鋼板大小和螺釘分布在男女有差異。
其中內固定裝置的具體方案二如下：
包括一體成型的固定鋼板，該固定鋼板為長條形；
該固定鋼板兩側面中部分別設有向外凸的第一弧形結構和第二弧形結構；
該固定鋼板兩端設置為圓弧形，在所述固定鋼板兩側面上均勻開設有弧形缺口；
在所述固定鋼板中部和所述第一弧形結構上分別開設有橢圓形螺釘孔，在所述第二弧形結構上開設有圓形鎖定螺釘孔；
所述橢圓形螺釘孔的軸向方向與固定鋼板相垂直；
任意所述圓形鎖定螺釘孔的軸向與人體水平面和冠狀面有不同的夾角。
為更好的實現本結構，可進一步為：
所述固定鋼板厚度為2.5mm。
進一步地：所述橢圓形螺釘孔長徑為6mm，短徑為4mm，所述圓形鎖定螺釘孔直徑為2.7mm。該固定鋼板有性別差異，主要是鋼板大小和螺釘分布在男女有差異。
本發明的有益效果為：第一，本發明充分利用逆向工程技術模擬出髖臼後壁後柱表面形態，在此基礎上應用計算機輔助設計技術設計出鋼板底面結構，使其在整體上符合髖臼後壁後柱表面形態，且成形更加精準，結構更加穩定。根據骨折部位選擇不同形狀的鋼板，固定時不需對鋼板過多塑形，可明顯縮短手術時間，避免內固定疲勞斷裂。第二，本發明一體成型，鋼板外側有2.7mm鎖定螺孔，可用於固定後壁較小骨折塊，且鋼板主體部分較寬，能覆蓋髖臼後壁大部分面積，可提高內固定強度並阻擋骨折塊向後移位。第三，本發明鋼板上螺釘孔數量較多，分布範圍廣，術者可根據骨折線位置靈活選擇螺釘孔進行固定，避免螺釘進入骨折線，防止內固定裝置失效。
附圖說明
圖1為本發明方案一用於男性高位後壁後柱鋼板結構示意圖；
圖2為本發明方案一用於女性高位後壁後柱鋼板結構示意圖；
圖3為圖1或者圖2的使用狀態圖；
圖4為本發明方案二用於男性非高位髖臼後壁後柱鋼板結構示意圖；
圖5為本發明方案二用於女性非高位髖臼後壁後柱鋼板結構示意圖；
圖6為圖4或者圖5的使用狀態圖；
圖7為圖1和圖2中每個圓形鎖定螺釘孔的位置分布；
圖8為圖1和圖2中每個圓形鎖定螺釘孔的軸向與人體水平面和冠狀面的夾角；
圖9為圖4和圖5中每個圓形鎖定螺釘孔的位置分布；
圖10為圖4和圖5中每個圓形鎖定螺釘孔的軸向與水平面和冠狀面的夾角。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
一種髖臼後壁後柱的內固定系統設計方法，採用以下步驟，
步驟一：選取男性和女性的成人完整骨盆CT數據各100例，其中男性平均年齡為48.5歲，女性平均年齡為50.8歲，且排出骨盆髖臼骨折、腫瘤等病變，利用計算機進行骨盆三維模型重建，在本實施例中通過導入Mimics軟體進行三維重建；
步驟二：分別測量取得每個骨盆上髖臼緣最高點A至髖臼緣最低點B的弧形長度值AB；
步驟三：將所有髖臼弧形長度值AB進行算術平均，取得均值C，並選出弧形長度值AB與均值C相近的骨盆作為標準骨盆；
步驟四：將該標準骨盆轉換為點雲文件，獲得髖臼四邊體的點雲資料庫，利用計算機進行點雲三角形網格化處理，在本實施例中，先通過Mimics軟體將該標準骨盆轉換為點雲文件，然後導入到Imageware軟體進行點雲三角形網格化處理；
步驟五：應用計算機建立與髖臼後壁後柱位置對應的鋼板基準面，在本實施例中是通過Imageware軟體進行操作；
步驟六：以0.4mm為微調步距,調節控制點，使鋼板基準面與髖臼後壁後柱的解剖形狀貼合，完成要求後，通過Imageware軟體將文件轉換為IGS格式；
步驟七：將鋼板基準面拉厚，並在鋼板上添加圓邊和圓角特徵，在本實施例中，將IGS格式導入UG軟體中進行處理；
步驟八：在鋼板的內側和中部添加長徑為6mm，短徑為4mm的橢圓形普通螺釘孔，在鋼板的外側部分，添加直徑為2.7mm的圓形鎖定螺釘孔。
具體方案一如圖1至圖3所示：採用上述方法的內固定裝置的具體方案一如下，包括一體成型的固定鋼板，該固定鋼板為月牙形，適合固定高位髖臼後壁骨折，該固定鋼板兩端分別向下彎曲，且固定鋼板兩端設置為圓弧形；
在固定鋼板兩側面上均勻開設有弧形缺口；
在固定鋼板的內側和中部開設有橢圓形螺釘孔，在鋼板的外側開設有圓形鎖定螺釘孔；
橢圓形螺釘孔的軸向方向與固定鋼板相垂直；
每個圓形鎖定螺釘孔的軸向與人體水平面和冠狀面有不同的夾角(見圖8)。
該固定鋼板厚度為2.5mm。
橢圓形螺釘孔長徑為6mm，短徑為4mm，圓形鎖定螺釘孔直徑為2.7mm。
該固定鋼板的安裝使用狀態如圖3所示：該固定鋼板的上部位於髖臼負重區部分，該固定鋼板上端邊緣距離髂前下棘2.0cm，上部外側面距離髖臼外側緣0.6cm。該固定鋼板的中部位於髖臼後壁後柱部分，固定鋼板中部邊緣距髖臼外側緣0.6cm，且男性鋼板寬度為3.0cm，有兩列2.7mm圓形鎖定螺釘孔，女性鋼板為2.5cm，有1列2.7mm圓形鎖定螺釘孔，該鋼板覆蓋後壁後柱大部分區域。該固定鋼板下部固定於坐骨結節部分，固定鋼板下端部起始於髖臼下部扭轉處延伸至坐骨結節，長度約為2.0cm，寬度為1.0cm。
具體方案二如圖4至圖6所示：採用上述方法的內固定裝置的具體方案二如下，包括一體成型的固定鋼板，該固定鋼板為不規則長條形，適合固定非高位髖臼後壁後柱骨折；
該固定鋼板兩側面中部分別設有向外凸的第一弧形結構和第二弧形結構；
該固定鋼板兩端設置為圓弧形，在固定鋼板兩側面上均勻開設有弧形缺口；
在固定鋼板中部和第一弧形結構上分別開設有橢圓形螺釘孔，在第二弧形結構上開設有圓形鎖定螺釘孔；
所述橢圓形螺釘孔的軸向方向與固定鋼板相垂直；
每個圓形鎖定螺釘孔的軸向與人體水平面和冠狀面有不同的夾角(見圖10)。
該固定鋼板厚度為2.5mm。
上述橢圓形螺釘孔長徑為6mm，短徑為4mm，圓形鎖定螺釘孔直徑為2.7mm。
具體方案二的安裝使用狀態如圖6所示：該固定鋼板的上部位於髂骨部分，臀上血管神經的外側，始於髖臼後壁上緣，向髂骨延伸，鋼板長約2.0cm，寬度為1.0cm。該固定鋼板的中部位於髖臼後壁後柱部分，固定鋼板中部邊緣距髖臼外側緣0.6cm，且男性鋼板寬度為3.0cm，女性鋼板為2.5cm，該鋼板覆蓋後壁後柱大部分區域。該固定鋼板下部固設於坐骨結節部分，固定鋼板下端部起始於髖臼後壁下部扭轉處延伸至坐骨結節，長度約為2.0cm，寬度為1.0cm。