一種提高骨科等骨骼進(jìn)釘質(zhì)量的手術(shù)模塊導(dǎo)航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療領(lǐng)域，特別涉及一種外科手術(shù)，包括骨科、腦外科、頜面外科等需要在骨骼中打孔、擰入螺釘?shù)牟僮?。手術(shù)前，先給患者制作局部的骨骼模型及導(dǎo)航模塊，并在模塊上設(shè)計(jì)導(dǎo)航孔，手術(shù)中順應(yīng)導(dǎo)航孔進(jìn)釘，可有效控制進(jìn)釘點(diǎn)、方向和深度，大幅度提高了手術(shù)質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在脊柱外科手術(shù)中，椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)及臨床效果得到了廣泛的肯定。但因脊柱骨骼不規(guī)則，外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且周圍有脊髓、神經(jīng)及重要血管臟器的存在。打孔、置釘時(shí)如有偏差，將導(dǎo)致癱瘓、大出血，甚至死亡等，給患者和家屬帶來痛苦和經(jīng)濟(jì)損失，也因此限制了一些手術(shù)的開展和普及。
[0003]目前，臨床手術(shù)中，置釘?shù)姆椒ㄖ饕鞘址ú僮?。手術(shù)時(shí)，進(jìn)釘?shù)奈恢煤头较蚴强磕繙y骨骼解剖標(biāo)志進(jìn)行操作的，危險(xiǎn)性高，特別是經(jīng)椎弓根置釘。
[0004]為解決上述問題，一些學(xué)者設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，用于協(xié)助置釘操作。其準(zhǔn)確性有了大幅度提高，但存在著一些現(xiàn)實(shí)問題。如導(dǎo)航儀器價(jià)格昂貴，非特大醫(yī)院難于購買，操作程序較復(fù)雜，要經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)。對于一個(gè)能夠熟練掌握導(dǎo)航儀使用的大夫來說，仍然存在著4.1 %的失敗率。
[0005]以上兩種螺釘置入的方法中，前者危險(xiǎn)性高，后者價(jià)格昂貴，都難于普及。現(xiàn)介紹一種手術(shù)置釘方法，及容易學(xué)習(xí)、又操作簡單，并能高達(dá)計(jì)算機(jī)導(dǎo)航儀的準(zhǔn)確率。對于醫(yī)院，只要具備CT設(shè)備，均可開展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的:是在操作簡單、容易掌握、手術(shù)時(shí)間短的前提下，有效的提高螺釘置入的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，更好的增強(qiáng)螺釘?shù)纳锪W(xué)性能。其包括:進(jìn)釘點(diǎn)、方向和長度，使準(zhǔn)確率接近100%。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)的一種手術(shù)方法和過程。
[0008]包括:
[0009]1:術(shù)前的置釘區(qū)模型和導(dǎo)航模塊的制備。
[0010]2:軟組織剝離和骨面的顯露。
[0011]步驟:
[0012]1:術(shù)前的置釘區(qū)模型和導(dǎo)航模塊的準(zhǔn)備
[0013]I)模型的制作:
[0014](I)首先，對患者的置釘區(qū)進(jìn)行CT螺旋掃描，層厚要求1.5毫米以內(nèi)，最好為0.6毫米，其他參數(shù)與常規(guī)掃描一致，無特殊要求。
[0015](2)將掃描后得到的dicom原始數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，用相應(yīng)的醫(yī)學(xué)影像處理軟件進(jìn)行STL文件的改寫。在此過程中特別注意閾值的提取，保證制作的模型與器官達(dá)到最高的仿真性。
[0016](3)將處理后的STL文件輸入到快速成型機(jī)內(nèi)，進(jìn)行加工。最后生成誤差不超過2%的仿真模型。
[0017]*以上三個(gè)過程中⑴由CT掃描室的技術(shù)員來完成，(2)、(3)由快速成型公司完成。公司的業(yè)務(wù)員，負(fù)責(zé)將制作完畢的模型，準(zhǔn)時(shí)交給手術(shù)大夫。
[0018]2)導(dǎo)航模塊的制作:
[0019]此過程是由手術(shù)大夫完成
[0020](I)手術(shù)大夫，應(yīng)對照原患者CT的三維重建影像，確認(rèn)模型無失真。
[0021](2)手術(shù)大夫，將骨骼模型固定在“模型鉆孔器”的工作臺(tái)面上，在需要置釘?shù)奈恢蒙香@孔后，插入相應(yīng)直徑的鋼棒。
[0022](3)再次檢查鋼棒位置的正確性。只有確保模型內(nèi)的鋼棒位置正確的前提下，才能使相應(yīng)骨骼上的螺釘位置得到保障。
[0023](4)測量模型中鋼棒的長度，即為選擇的螺釘長度。
[0024](5)將模型外的鋼棒留有2-3cm的長度，并套上薄壁金屬套管，套管的內(nèi)壁光滑平整，套管直徑與鋼棒直徑相吻合，不松不緊。
[0025](6)將分離劑，涂抹在模塊要帖附的模型表面上，待其充分干燥后，再把調(diào)好的醫(yī)用超硬石膏或骨水泥(或者是其它在醫(yī)療上允許使用的類同物質(zhì))，填充在套管周圍。
[0026](7)待超硬石膏或骨水泥完全硬結(jié)后，抽出鋼棒，將模塊與模型分離。這樣帶有金屬套管的模塊制作完畢。模塊的一個(gè)面與模型表面完全吻合。制作過程中，要防止石膏或骨水泥，進(jìn)入模型裂隙或表面窄內(nèi)部寬的溝槽中，避免模塊與模型分離困難，難于取下。
[0027](8)反復(fù)驗(yàn)證模塊和模型進(jìn)釘孔周圍的吻合情況，確保吻合面密切接觸，用力移動(dòng)模塊時(shí)，兩者結(jié)合良好，無滑動(dòng)現(xiàn)象。
[0028]2:軟組織剝離和骨面的顯露:
[0029]將模塊消毒后備用，模型可放在臺(tái)下參考，也可以一起消毒帶到臺(tái)上，使用時(shí)更方便。手術(shù)過程中，要充分顯露模塊區(qū)域的相應(yīng)骨面，徹底剝離骨面上的軟組織。以此保證模塊與骨面的密切吻合。骨面充分顯露后，對照模型相應(yīng)的骨面帖附、吻合模塊。模塊內(nèi)套管的孔向，便是骨骼進(jìn)釘?shù)奈恢?，此時(shí)進(jìn)釘點(diǎn)和方向已經(jīng)由模塊確定。只要將鉆頭插入模塊的金屬套管內(nèi)，按照已經(jīng)測量的螺釘長度，鉆孔即可。此步驟應(yīng)注意:對于危險(xiǎn)區(qū)域，打孔時(shí)，嚴(yán)禁一步到位，應(yīng)由淺至深，邊進(jìn)邊探，并進(jìn)行術(shù)中影像驗(yàn)證。確認(rèn)進(jìn)釘點(diǎn)和方向正確后，才可擰入螺釘，防止意外發(fā)生。
[0030]3:其它工作，包括:術(shù)前準(zhǔn)備、術(shù)中麻醉及術(shù)后護(hù)理與常規(guī)手術(shù)無區(qū)別。
【附圖說明】
:
[0031]附圖1是頸椎骨性結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]I)椎體、2)椎動(dòng)脈孔(橫突孔)、3)側(cè)塊、4)椎弓根、5)椎管、6)椎板、7)棘突。
[0033]附圖2是模型鉆孔示意圖。
[0034]8)三維工作臺(tái)、9)頸椎模型、10)鉆頭、11)椎弓根軸線
[0035]附圖3是模型椎弓根鉆孔示意圖。
[0036]4)椎弓根、12)鋼棒
[0037]附圖4是鋼棒上套入金屬套管示意圖。
[0038]12)鋼棒、13)套管
[0039]附圖5是模塊制作示意圖。
[0040]12)鋼棒、13)套管、14)模塊
[0041]附圖6是與模型分離后附帶套管的模塊。
[0042]15)模塊的骨面吻合面
【具體實(shí)施方式】
:
[0043]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施做詳細(xì)闡述和說明。
[0044]附圖1是頸椎骨性解剖示意圖。以下就頸椎右側(cè)椎弓根制作導(dǎo)航模塊的過程，詳細(xì)闡述本發(fā)明的具體實(shí)施程序。
[0045]手術(shù)大夫拿到模型后，首先對模型與原CT三維重建影像進(jìn)行特征比對，確認(rèn)誤差不超過2%，無失真現(xiàn)象。然后在模型上，用鉛筆畫出右側(cè)椎弓根的軸線位置11。
[0046]附圖2是模型鉆孔示意圖。將標(biāo)有椎弓根軸線位置11的模型9，夾放在鉆孔器的三維工作臺(tái)8上，通過三維平移和旋轉(zhuǎn)的調(diào)整，使椎弓根軸線11與鉆頭10軸線重合，并鉆孔。
[0047]附圖3是鋼棒12插入模型椎弓根4鉆孔示意圖。把與鉆頭10同一直徑的鋼棒12，插入模型椎弓根4鉆孔內(nèi)，要求插入拔出順利，又不產(chǎn)生晃動(dòng)，并注意有無模型崩裂、破損和孔道歪斜現(xiàn)象，確保正確無誤。
[0048]附圖4是鋼棒上套入金屬套管示意圖。將金屬套管13套入鋼棒12上，并與模型9接觸。要求套管13有一定長度，內(nèi)壁光滑，直徑與鋼棒12和鉆頭10相匹配。套管13外壁要求壓花，或焊接金屬片(翼片/棍)等，以此增加固定力，并可減少外側(cè)石膏或水泥體積，便于術(shù)中置放操作。
[0049]附圖5是模塊14制作示意圖。過程如下:先將分離劑涂抹在需要帖附石膏的區(qū)域，再把調(diào)好的醫(yī)用超硬石膏或骨水泥等填充在套管13的周圍，下緣應(yīng)與進(jìn)釘點(diǎn)周圍的模型面9緊密結(jié)合，外緣包裹著金屬套管13，石膏或骨水泥不可帖附在無分離劑處，不可帖附裂隙內(nèi)，不可帖附外窄內(nèi)寬的溝槽內(nèi)，以防分離困難，應(yīng)帖附于同一椎骨上，不可貼附進(jìn)入相鄰椎體骨面上，防止術(shù)中體位變化時(shí)，相鄰椎節(jié)移動(dòng)而帶來與模塊9貼合不佳，影響置釘精度。經(jīng)過一定時(shí)間(約30分鐘)，超硬石膏等物質(zhì)完全硬結(jié)后，抽出鋼棒12，分離模型9。這樣帶有金屬套管13的模塊14制作完畢。
[0050]附圖6是附帶套管13的模塊14。應(yīng)仔細(xì)檢查模塊14的表面有無裂痕，并反復(fù)驗(yàn)證模塊14和模型9的吻合情況，確保吻合面15密切接觸，用力移動(dòng)模塊14時(shí)，兩者結(jié)合良好，絕無滑動(dòng)。
[0051]將制作完畢的模塊14進(jìn)行消毒，手術(shù)時(shí)備用。手術(shù)中，要充分顯露帖附模塊區(qū)域的相應(yīng)骨面，徹底剝離骨面上的軟組織。顯露完后，對照模型9的相應(yīng)骨面上帖附、吻合模塊14，則模塊14上套管孔13的孔向便是患者骨骼需要進(jìn)釘?shù)奈恢?，此時(shí)進(jìn)釘點(diǎn)和方向已經(jīng)由模塊14確定。只要將鉆頭插入金屬套管13內(nèi)，按照已經(jīng)測量的螺釘長度，鉆孔即可。此步驟應(yīng)注意對于危險(xiǎn)區(qū)域不可直接電鉆打孔一步到位，應(yīng)由淺至深逐漸到位，過程中邊進(jìn)邊探并由術(shù)中影像驗(yàn)證，確認(rèn)進(jìn)釘點(diǎn)和方向正確后才可擰入螺釘，防止意外發(fā)生。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.在骨骼上打孔時(shí)，一種可控制進(jìn)釘點(diǎn)、方向和深度的模塊手術(shù)導(dǎo)航方法。其特征包括:根據(jù)快速成型等設(shè)備加工的模型(9)，制作引導(dǎo)進(jìn)釘點(diǎn)、方向和深度的導(dǎo)航模塊(14)。 加工步驟如下: 1)在模型(9)上畫出進(jìn)釘點(diǎn)和鉆孔軸線(11)。將模型(9)卡在鉆孔器的工作臺(tái)(8)上，通過三維調(diào)整，使所畫軸線(11)與鉆頭(10)軸線相重合。 2)鉆孔后確認(rèn)符合要求，并將相應(yīng)直徑鋼棒(12)插入鉆孔內(nèi)。 3)將套管(13)套入鋼棒(12)。要求套管(13)有一定的長度，內(nèi)壁平整光滑，直徑與鋼棒(12)和鉆頭(10)匹配。套管(13)的外壁要求壓花處理，或連有翼片或棒，以此增加固定力，并可減少外側(cè)石膏或水泥體積，便于術(shù)中置放操作。 4)模塊(14)的制作:先將分離劑涂抹在進(jìn)釘點(diǎn)周圍的模型(9)面上，待其干燥后再把調(diào)好的醫(yī)用超硬石膏或骨水泥(或者是其他在醫(yī)療上允許使用的類同物質(zhì))等，填充在套管(13)的周圍。做好的模塊(14)，應(yīng)與進(jìn)釘點(diǎn)周圍的模型(9)面緊密結(jié)合，模塊(14)包裹著金屬套管(13)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有效提高骨骼進(jìn)釘點(diǎn)、方向和深度的模塊定位導(dǎo)航手術(shù)方法。是由術(shù)前所需區(qū)域的模型和導(dǎo)航模塊的制備，術(shù)中顯露骨面的軟組織剝離兩部分組成。其它手術(shù)程序不需改動(dòng)。將該方法運(yùn)用于臨床實(shí)踐中，可對一些較為復(fù)雜、危險(xiǎn)的骨科、腦外科、頜面外科中需要在骨骼中擰入螺釘?shù)氖中g(shù)操作，如：確定頸椎的椎弓根螺釘?shù)倪M(jìn)釘點(diǎn)、角度和深度等，進(jìn)行有效的質(zhì)量控制。嚴(yán)格按照規(guī)定程序進(jìn)行，手術(shù)成功率會(huì)大幅提高，降低失誤率，減少并發(fā)癥。具體實(shí)施方法如下：預(yù)先給病人患處的骨骼行CT掃描，根據(jù)掃描取得的信息，進(jìn)行快速成型的骨骼模型制作。手術(shù)大夫在模型上鉆孔、測量和進(jìn)行導(dǎo)航模塊的制作。最后將完成的模型、模塊消毒后在手術(shù)中使用。
【IPC分類】A61B17/90
【公開號】CN105078563
【申請?zhí)枴緾N201410208187
【發(fā)明人】毛廣平, 李德亨, 趙建寧, 李洋, 劉金龍
【申請人】中國人民解放軍南京軍區(qū)南京總醫(yī)院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月19日