一种基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置及其方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104083204 A (43)申请公布日 2014.10.08 CN 104083204 A (21)申请号 201410344119.0 (22)申请日 2014.07.18 A61B 17/90(2006.01) A61B 19/00(2006.01) (71)申请人 广西大学 地址 530004 广西壮族自治区南宁市西乡塘 区大学路 100 号 (72)发明人 夏薇 蒋利浩 唐葆青 王灿 曾建民 廖小平 (74)专利代理机构 广西南宁公平专利事务所有 限责任公司 45104 代理人 韦锦捷 (54) 发明名称 一种基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装 置及其方法。

2、 (57) 摘要 本发明涉及交叉韧带重建手术中一种基于个 性化导航模板的胫骨隧道定位装置及其方法， 首 先采集患者 CT 和 MRI 数据， 对数据模型进行处理 和三维重建， 再根据三维模型测量和确定隧道的 位置， 分割出定位所需要的骨表面并建立导航模 板模型， 然后通过快速成型技术加工制备出来， 最 后通过导航模板结合导向器的定位装置进行定位 和校验后钻入克氏针。本发明导航模板定位简单 易操作， 加上导向器的辅助定位校准， 防止了因为 软组织残留等因素造成的导向模板导管小角度摆 动偏差而造成克氏针钻入在隧道内口误差被放大 情况， 可有效保证定位精度， 使手术效果更加可 靠。 (51)Int.。

3、Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104083204 A CN 104083204 A 1/2 页 2 1. 一种基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置， 其特征在于， 包括导航模板和导向 器 ； 所述的导航模板包含一个内表面与接触的骨表面的解剖形态一致的基座， 基座上设计 有对应于隧道外口中心的导向管， 导向管的中心线与隧道中心线同轴， 数量与重建隧道数 一致 ； 导向管内设有内螺纹 ； 基座上开有若干通孔， 用于检验导航模板的定位以及固定导 航模。

4、板 ； 所述的导向器包括内杆、 外杆、 金属导管和测量尺 ； 内杆一端为定位钩， 另一端为截面 为键槽形状的弧形定位臂， 定位臂上设置有显示导向器张角的刻度 ； 外杆的上端与内杆的 定位臂相适应， 是一截面为键槽形状的弧形滑槽， 通过第一锁紧螺钉与定位臂连接 ； 外杆下 端连接在一中空的套筒中部一侧 ； 金属导管一端设有与导向管内螺纹相应的外螺纹， 金属 导管穿过套筒后与导向管连接， 套筒通过第二锁紧螺钉将金属导管固定 ； 测量尺是一端为 尖状的金属杆， 金属杆上设置有对应于定位钩至尖端距离的刻度， 用于测量隧道的距离。 2. 根据权利要求 1 所述的基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置， 其。

5、特征在于， 所 述的第一锁紧螺钉安装在外杆上端内侧的平台上， 第二锁紧螺钉安装在套筒下部的平台 上。 3. 根据权利要求 1 所述的基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置， 其特征在于， 所 述的基座壁厚为 2 3mm， 导向管内螺纹的公称直径为 4mm， 中空套筒内径为 4mm， 长度为 30mm， 金属导管外螺纹的公称直径为 4mm， 金属导管内径为 2mm， 壁厚为 1mm， 测量尺直径为 3.4mm。 4. 一种与权利要求 1-3 中任一项所述的基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置相 适应的定位方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 步骤一 ： 采集患者膝关节伸直位 CT 数据， 提取出。

6、轮廓清晰的胫骨和股骨点数据并导 出 ； 步骤二 ： 采集患者膝关节伸直位 MRI 数据， 提取出包含胫骨、 股骨、 半月板、 软骨和交叉 韧带的点数据并导出 ； 步骤三 ： 对步骤一和步骤二获得的数据进行采样、 删除杂点、 降噪和光顺处理， 分别进 行三维重建后通过注册获得带有半月板、 软骨和交叉韧带组织结构的股骨和胫骨膝关节模 型 ； 步骤四 ： 若患者左右膝关节组织结构无畸变且对称性良好， 则根据健侧膝关节三维模 型确定健侧交叉韧带附丽点解剖位置并进行测量， 然后结合健侧的测量数据和患侧三维模 型两者来确定患侧关节胫骨隧道内口位置 ； 否则直接根据患侧膝关节三维模型并结合经验 数据确定胫骨。

7、隧道内口位置 ； 步骤五 ： 根据步骤四所确定的隧道内口位置， 进行虚拟隧道三维设计和分析， 并分割出 定位所需要的骨表面， 在工业三维 CAD 软件中建立导航模板模型， 然后通过快速成型技术 加工制备出来 ； 步骤六 ： 导航模板辅助导向器定位， 同时通过导向器的测量尺检验导航模板定位精度， 若误差超标可微调导航模板直到满足手术要求。 5. 根据权利要求 4 所述的定位方法， 其特征在于， 所述的步骤四中， 胫骨交叉韧带附丽 点测量方法为在计算机三维模型横断面方向采用胫骨交叉韧带附丽点到胫骨前边缘和内 权 利 要 求 书 CN 104083204 A 2 2/2 页 3 侧边缘的距离分别占胫。

8、骨前后边缘和内外边缘总距离的百分比的方法。 6. 根据权利要求 4 所述的定位方法， 其特征在于， 所述的步骤五中， 虚拟隧道三维设 计和分析主要包括在计算机中建立虚拟隧道， 然后基于膝关节运动学从伸直位屈曲膝关节 成若干不同角度后分析设计的隧道内口位置是否会造成韧带重建后发生撞击以及 “雨刷效 应” 和 “橡皮筋效应” ， 测量隧道的长度和方向是否合理 ； 所述的快速成型技术为熔融沉积成 型或光固化成型或选择性激光烧结。 7. 根据权利要求 4 所述的定位方法， 其特征在于， 所述的步骤六包括以下具体步骤 ： (i) 使用导航模板贴合于骨表面， 基于骨骼的几何形态初步定位 ； (ii) 导航。

9、模板和金属导管通过螺纹固定连接， 外杆与金属导管在套筒处连接， 引导膝 关节内导向器的定位钩初步定位， 关节镜下观察定位钩的位置， 微调模板使定位钩达到理 想位置 ； (iii) 保持步骤 (ii) 中定位钩的位置不变， 卸下金属导管， 通过测量尺分别测量隧道 外口中心点和基座上若干通孔中心点至少四个不同点到定位钩的距离， 并将其与计算机测 量值进行对比， 若保持一致则说明导航模板定位准确 ； (iv) 使用短克氏针打入基座上通孔固定导航模板， 避免克氏针钻入胫骨时抖动造成偏 差 ； (v) 取下测量尺， 再次安装上金属导管引导钻入克氏针。 8. 权利要求 1-3 中任一项所述的定位装置在前后。

10、交叉韧带单束或双束重建手术中胫 骨隧道定位中的应用。 权 利 要 求 书 CN 104083204 A 3 1/7 页 4 一种基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置及其方法 技术领域 0001 本发明属于计算机辅助医疗手术技术领域， 涉及交叉韧带重建时术中胫骨隧道定 位导航技术， 具体涉及交叉韧带重建时术中一种基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置 及其方法。 背景技术 0002 随着交通科技的发展和体育竞技水平的提高， 高能量损伤而导致膝关节交叉韧带 撕裂的情况不断增加。膝交叉韧带对维持膝关节运动稳定性至关重要， 若得不到有效修复 可能导致半月板损伤， 软骨磨损， 加速膝关节退行性变和骨性关节。

11、炎等严重后果， 然而因其 自身的生物环境和供血特点等原因， 膝交叉韧带自愈能力极差， 因此手术重建成为了修复 膝交叉韧带损伤的主要手段和方法， 根据调查数据显示， 美国每年约有 10 万例膝交叉韧带 损伤行韧带重建术。 0003 关节镜下膝交叉韧带重建技术因其术中组织创伤小和感染率低， 术后无明显并发 症且康复速度快等优点而成为最为流行的手术方式， 但文献显示其手术成功率仅有 65 90， 翻修率高达 10 20， 而不正确的隧道位置是造成手术失败率高的主要原因之 一。 0004 现有技术中主要有如下几种辅助膝关节交叉韧带重建时隧道定位的方法 ： 0005 1、 专利授权公告号为 CN1019。

12、19720A 所述膝关节前、 后交叉韧带股骨侧隧道定位 器， 该导向器在关节镜下根据骨性标志、 韧带残端和相关组织结构为参考粗略确定隧道位 置并进行钻孔。 由于个体化差异， 每个人的骨骼形态尺寸和韧带的解剖位置有较大的差别， 同时关节镜视野下的膝关节组织结构形态与实际情况存在较大差异， 所以该隧道定位方法 的准确性主要依赖于术中医生的经验和操作， 隧道定位精度以及方向不可控。 0006 2、 专利授权公告号为 CN101518447A 所述一种提高脊柱外科手术计算机导航系统 精度的方法， 脊柱、 手术工具器械以及导航智能器械上安装有示踪器， 注册后被导航系统识 别并确立它们之间的位置， 通过摄。

13、像机获取患者手术区域的位置， 术前或术中获取手术区 域的数字影像并导入导航系统并进行图像注册， 导航系统实时跟踪手术过程并同步显示来 辅助隧道定位。该导航系统设备复杂且价格昂贵， 设备连接和注册过程耗时， 学习曲线长， 手术时间长， 摄像机和手术区域之前不能有遮挡， 影响手术操作， 同时存在影像 “漂移” 等现 象， 对手术精度造成误差。 0007 3、 专利授权公告号为 CN101390773A 所述一种可用于椎弓根定位的导航模板的制 作方法， 该导航模板利用 CT 或者 MRI 采集原始数据并导入计算机中建立椎骨三维模型， 对 椎弓根进钉通道进行三维分析后反向建立虚拟进钉导向模板， 并利用。

14、快速成型制作出来。 该导航模板只依靠椎骨的表面解剖形态进行定位， 缺乏相应的定位评估机构， 定位精度低， 模板的固定依靠手工按压， 入钉过程中电钻的震动可能造成模板定位偏差， 只适用于椎弓 根定位。 0008 4、 专利授权公告号为 CN101816590A 所述一种人体骨科手术导航模板的制作方法 说 明 书 CN 104083204 A 4 2/7 页 5 及其阴模， 该方法采集患者手术的骨原始数据并导入计算机中建立骨三维模型， 设定好螺 钉定位杆并提取螺钉定位附近的骨曲面， 建立反向导航模板模型并将阴模三维模型打印出 来， 将生物材料灌注到阴模中制备出具有生物相容性的导航模板。 对于进钉导。

15、航模板， 其生 物性要求不高， 该方法制备的具生物相容性的导航模板工序复杂且制备费用昂贵， 实用性 不足。 0009 综上所述， 传统的关节镜结合导向器辅助膝关节交叉韧带重建时隧道定位未考虑 到人体骨骼个体化差异， 手术的成败取决于医生的经验和操作， 而影像导航技术昂贵的设 备和复杂的操作增加了手术的成本、 学习曲线和手术时间， 影像 “漂移” 等将对手术精度造 成一定影响， 现有的导航模板术中定位精度无法评估， 其稳定性和安全性不足， 因此， 当前 亟需提出一种快速高精度的个性化辅助交叉韧带胫骨隧道定位装置及其方法。 发明内容 0010 基于上述的情况下， 本发明提供一种成本低、 精度高、 。

16、使用方便简单的个性化辅助 前交叉韧带隧道定位的工具和方法， 以解决目前现有技术中个性化隧道解剖定位困难的问 题。 0011 为解决上述技术问题， 本发明所采取的技术方案是 ： 一种基于个性化导航模板的 胫骨隧道定位装置， 包括导航模板和导向器， 0012 所述的导航模板包含一个内表面与接触的骨表面的解剖形态一致的基座， 基座上 设计有对应于隧道外口中心的导向管， 导向管的中心线与隧道中心线同轴， 数量与重建隧 道数一致 ； 导向管内设有内螺纹 ； 基座上开有若干通孔， 用于检验导航模板的定位以及固 定导航模板 ； 0013 所述的导向器包括内杆、 外杆、 金属导管和测量尺 ； 内杆一端为定位钩。

17、， 另一端为 截面为键槽形状的弧形定位臂， 定位臂上设置有显示导向器张角的刻度 ； 外杆的上端与内 杆的定位臂相适应， 是一截面为键槽形状的弧形滑槽， 通过第一锁紧螺钉与定位臂连接 ； 外 杆下端连接在一中空的套筒中部一侧 ； 金属导管一端设有与导向管内螺纹相应的外螺纹， 金属导管穿过套筒后与导向管连接， 套筒通过第二锁紧螺钉将金属导管固定 ； 测量尺是一 端为尖状的金属杆， 金属杆上设置有对应于定位钩至尖端距离的刻度， 用于测量隧道的距 离。 0014 所述的第一锁紧螺钉安装在外杆上端内侧的平台上， 第二锁紧螺钉安装在套筒下 部的平台上。 0015 所述的基座壁厚为 2 3mm， 导向管内螺。

18、纹的公称直径为 4mm， 中空套筒内径为 4mm， 长度为 30mm， 金属导管外螺纹的公称直径为 4mm， 金属导管内径为 2mm， 壁厚为 1mm， 测 量尺直径为 3.4mm。 0016 一种与所述的基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置相适应的定位方法， 包括 以下步骤 ： 0017 步骤一 ： 采集患者膝关节伸直位 CT 数据， 提取出轮廓清晰的胫骨和股骨点数据并 导出 ； 0018 步骤二 ： 采集患者膝关节伸直位 MRI 数据， 提取出包含胫骨、 股骨、 半月板、 软骨和 交叉韧带的点数据并导出 ； 说 明 书 CN 104083204 A 5 3/7 页 6 0019 步骤三 ：。

19、 对步骤一和步骤二获得的数据进行采样、 删除杂点、 降噪和光顺处理， 分 别进行三维重建后通过注册获得带有半月板、 软骨和交叉韧带组织结构的股骨和胫骨膝关 节模型 ； 0020 步骤四 ： 若患者左右膝关节组织结构无畸变且对称性良好， 则根据健侧膝关节三 维模型确定健侧交叉韧带附丽点解剖位置并进行测量， 然后结合健侧的测量数据和患侧三 维模型两者来确定患侧关节胫骨隧道内口位置 ； 否则直接根据患侧膝关节三维模型并结合 经验数据确定胫骨隧道内口位置 ； 0021 步骤五 ： 根据步骤四所确定的隧道内口位置， 进行虚拟隧道三维设计和分析， 并分 割出定位所需要的骨表面， 在工业三维 CAD 软件中。

20、建立导航模板模型， 然后通过快速成型 技术加工制备出来 ； 0022 步骤六 ： 导航模板辅助导向器定位， 同时通过导向器的测量尺检验导航模板定位 精度， 若误差超标可微调导航模板直到满足手术要求。 0023 所述的步骤四中， 胫骨交叉韧带附丽点测量方法为在计算机三维模型横断面方向 采用胫骨交叉韧带附丽点到胫骨前边缘和内侧边缘的距离分别占胫骨前后边缘和内外边 缘总距离的百分比的方法 ； 0024 所述的步骤五中， 虚拟隧道三维设计和分析主要包括在计算机中建立虚拟隧道， 然后基于膝关节运动学从伸直位屈曲膝关节成若干不同角度后分析设计的隧道内口位置 是否会造成韧带重建后发生撞击以及 “雨刷效应” 。

21、和 “橡皮筋效应” ， 测量隧道的长度和方向 是否合理 ； 所述的快速成型技术为熔融沉积成型或光固化成型或选择性激光烧结。 0025 所述的步骤六包括以下具体步骤 ： 0026 (i) 使用导航模板贴合于骨表面， 基于骨骼的几何形态初步定位 ； 0027 (ii) 导航模板和金属导管通过螺纹固定连接， 外杆与金属导管在套筒处连接， 引 导膝关节内导向器的定位钩初步定位， 关节镜下观察定位钩的位置， 微调模板使定位钩达 到理想位置 ； 0028 (iii) 保持步骤 (ii) 中定位钩的位置不变， 卸下金属导管， 通过测量尺分别测量 隧道外口中心点和基座上若干通孔中心点至少四个不同点到定位钩的距。

22、离， 并将其与计算 机测量值进行对比， 若保持一致则说明导航模板定位准确 ； 0029 (iv) 使用短克氏针打入基座上通孔固定导航模板， 避免克氏针钻入胫骨时抖动造 成偏差 ； 0030 (v) 取下测量尺， 再次安装上金属导管引导钻入克氏针。 0031 本发明还要求保护所述的定位装置在前后交叉韧带单束或双束重建手术中胫骨 隧道定位中的应用。 0032 本发明提出的一种基于个性化导航模板的胫骨隧道定位装置及其方法， 结合了计 算机成像重构技术和快速成型技术， 充分利用了 CT 和 MRI 两者的成像优势， 可获得带有半 月板、 软骨、 交叉韧带组织结构和轮廓清晰的胫骨、 股骨的完整膝关节模型。

23、， 为虚拟隧道精 确测量和定位提供可靠的参考。 基于骨骼解剖形态和术前隧道虚拟分析完成个性化模板设 计， 术前通过快速成型技术制造出来， 使得定位简单易操作， 可有效提高手术的成功率和缩 短手术时间。加上导向器的辅助定位校准， 防止了因为软组织残留等因素造成的导向模板 导管小角度摆动偏差而造成克氏针钻入在隧道内口误差被放大情况， 有效保证定位精度， 说 明 书 CN 104083204 A 6 4/7 页 7 使手术效果更加可靠。 附图说明 0033 图 1 为本发明所述的导航模板制备工艺流程图。 0034 图 2 为本发明所述的定位装置整体示意图。 0035 图 3 为本发明所述的导航模板示。

24、意图。 0036 图 4 为本发明所述的导向器装配示意图。 0037 图 5 为本发明所述的导向器内杆示意图。 0038 图 6 为本发明所述的导向器外杆的第一示意图。 0039 图 7 为本发明所述的导向器外杆的第二示意图。 0040 图 8 为本发明所述的内杆定位臂截面图。 0041 图 9 为本发明所述的金属导管示意图。 0042 图 10 为本发明所述的测量尺示意图。 具体实施方式 0043 下面结合实施例及其附图详细说明本发明所述的一种基于个性化导航模板的胫 骨隧道定位装置及其方法， 但本发明的保护范围不局限于下述的实施例。 0044 如图 1 所示， 本发明导航模板的具体制备工艺流。

25、程依照箭头方向进行。 0045 如图 2 所示， 本发明导航模板 1 辅助导向器 2 隧道内口位置初步定位， 在关节镜下 观察定位情况并微调精确定位， 金属导筒 5 引导克氏针钻入， 有效防止外口导向管 12 小角 度误差而造成内口位置较大的偏差。 0046 如图 3 所示， 本发明的双束重建前交叉韧带胫骨隧道定位导航模板 1， 包括内表面 与骨骼表面几何形态一致的基座 11、 对应于隧道外口中心带有内螺纹 13 的导向管 12 和若 干通孔 14。 0047 如图 4 所示， 本发明导向器 2， 包含内杆 3、 外杆 4、 金属导管 5、 第一锁紧螺钉 7 和 第二锁紧螺钉 8。 0048 。

26、如图 5 所示， 本发明导向器 2 的内杆 3， 包括定位钩 31、 截面形状为键槽形的弧形 定位臂 32 及其刻度 33。 0049 如图 6 和图 7 所示， 本发明导向器 2 的外杆 4， 包括一端为截面为键槽形状的弧形 滑槽 41、 滑槽 41 内侧上端平台 42、 另一端为中空套筒 43， 套筒 43 下部平台 44。 0050 如图 8 所示， 本发明内杆 3 的定位臂 32 的剖面图。 0051 如图 9 所示， 本发明的金属导管 5， 一端为公称直径为 4mm 的螺纹外螺纹 51。 0052 如图10所示， 本发明测量尺6为一端为尖状61， 直径为3.4mm的金属杆， 杆上设置。

27、 有对应于定位钩至尖端距离的测量刻度 62， 可用于测量隧道的距离。 0053 实施例一 0054 本发明辅助前交叉韧带单束重建胫骨隧道定位的装置和方法步骤如下 ： 0055 步骤一 ： 采集患者膝关节伸直位CT数据， 采用mimics软件提取出轮廓清晰的胫骨 和股骨点数据并导出。 0056 步骤二 ： 采集患者膝关节伸直位 MRI 数据， 采用 mimics 软件提取出包含胫骨、 股 说 明 书 CN 104083204 A 7 5/7 页 8 骨、 半月板、 软骨和交叉韧带的点数据并导出。 0057 步骤三 ： 利用 imageware 对步骤一和步骤二获得的数据进行采样、 删除杂点、 降。

28、噪 和光顺处理， 分别进行三维重建后通过注册获得带有半月板、 软骨、 交叉韧带组织结构的股 骨和胫骨膝关节模型。 0058 步骤四 ： 在计算机三维模型横断面方向， 采用胫骨交叉韧带附丽点到胫骨前边缘 和内侧边缘的距离分别占胫骨前后边缘和内外边缘总距离的百分比的方法测量健侧交叉 韧带附丽点解剖位置。韧带附丽点距离胫骨前边缘和内侧边缘的距离分别为前后距离的 42.8和内外距离的45.7。 结合健侧的测量数据和患侧三维模型两者来确定患侧关节胫 骨隧道内口位置。 0059 步骤五 ： 根据步骤四所确定的隧道位置， 在计算机中虚拟设计隧道， 并基于膝关节 运动学从伸直位屈曲膝关节成若干不同角度过程中隧。

29、道内口位置不会造成韧带重建后发 生撞击以及 “雨刷效应” 和 “橡皮筋效应” ， 隧道的长度为 35mm， 与胫骨平台的夹角分别为 52。分割出定位所需要的骨表面， 在工业 PRO-E 软件中建立三维反向导航模板 1 模型， 通 过选择性激光烧结快速成型技术加工制备出来。 0060 步骤六 ： 导航模板 1 辅助导向器 2 定位， 同时通过导向器 2 的测量尺 6 检验校核导 航模板 1 定位。 0061 所述的导航模板 1 包含一个内表面与接触的骨表面的解剖形态一致基座 11， 其壁 厚为2mm ； 基座11上设计有对应于隧道外口中心的导向管12， 其中心线与隧道中心线同轴， 数量与重建隧道。

30、数一致 ； 导向管 12 内有公称直径为 4mm 的内螺纹 13 ； 基座 11 上开有若干 通孔 14， 用于检验导航模板 1 的定位以及固定导航模板 1。 0062 导向器 2 由内杆 3、 外杆 4、 金属导管 5 和测量尺 6 组成。内杆 3 一端为定位钩 31， 另一端为截面为键槽形状的弧形定位臂 32， 定位臂 32 张角为 50， 定位钩 31 和定位臂 32 通过圆杆连接。外杆 4 一端为截面为键槽形状的弧形滑槽 41， 在滑槽 41 内侧上端有一平 台42安装有第一锁紧螺钉7， 另一端为中空套筒43对称分布于滑槽41中心线两侧， 内径为 4mm， 长度为 30mm， 套筒 4。

31、3 下部有一平台 44 安装有两个第二锁紧螺钉 8。金属导管 5 一端 有公称直径为 4mm 的外螺纹 51， 金属导管 5 内径为 2mm， 壁厚为 1mm。测量尺 6 为一端为尖 状 61， 直径为 3.4mm 的金属杆， 杆上设置有对应于定位钩 31 至尖端距离的测量刻度 62， 可 用于测量隧道的距离。 0063 步骤六的具体使用方法为 ： 0064 (i) 使用导航模板 1 贴合于骨表面， 基于骨骼的几何形态初步定位。 0065 (ii) 导航模板 1 和金属导管 5 通过内螺纹 13 和外螺纹 51 固定连接， 外杆 4 套筒 43 与金属导管 5 同轴连接， 引导膝关节内导向器 。

32、2 的定位钩 31 初步定位， 关节镜下观察定 位钩 31 的位置， 微调模板使定位钩 31 达到理想位置。 0066 (iii) 保持步骤 (ii) 中定位钩 31 的位置不变， 卸下金属导管 5， 通过测量尺 6 分 别测量隧道外口中心点和导航模板 1 上若干通孔 14 中心点至少四个不同点到定位钩 31 尖 端距离， 并将其计算机测量值进行对比， 若保持一致则说明导航模板 1 定位准确。 0067 (iv) 使用短克氏针打入基座 11 通孔 14 固定导航模板 1， 避免克氏针钻入胫骨时 抖动造成偏差。 0068 (v) 取下测量尺 6， 再次安装上金属导管 5 引导钻入克氏针。 说 明。

33、 书 CN 104083204 A 8 6/7 页 9 0069 实施例二 0070 本发明辅助前交叉韧带双束重建胫骨隧道定位的装置和方法步骤如下 ： 0071 步骤一 ： 采集患者膝关节伸直位CT数据， 采用mimics软件提取出轮廓清晰的胫骨 和股骨点数据并导出。 0072 步骤二 ： 采集患者膝关节伸直位 MRI 数据， 采用 mimics 软件提取出包含胫骨、 股 骨、 半月板、 软骨和交叉韧带的点数据并导出。 0073 步骤三 ： 利用 geomagic studio 对步骤一和步骤二获得的数据进行采样、 删除杂 点、 降噪和光顺处理， 分别进行三维重建后通过注册获得带有半月板、 软。

34、骨、 交叉韧带组织 结构的股骨和胫骨膝关节模型。 0074 步骤四 ： 在计算机三维模型横断面方向， 采用胫骨交叉韧带附丽点到胫骨前边缘 和内侧边缘的距离分别占胫骨前后边缘和内外边缘总距离的百分比的方法测量健侧交叉 韧带附丽点解剖位置。 前内侧束附丽点距离胫骨前边缘和内侧边缘的距离分别为前后距离 的 37.3和内外距离的 46.2， 后外侧束附丽点距离胫骨前边缘和内侧边缘的距离分别 为前后距离的 50.4和内外距离的 51.1。结合健侧的测量数据和患侧三维模型两者来 确定患侧关节胫骨隧道内口位置。 0075 步骤五 ： 根据步骤四所确定的隧道位置， 在计算机中虚拟设计隧道， 并基于膝关节 运动。

35、学从伸直位屈曲膝关节成若干不同角度过程中隧道内口位置不会造成韧带重建后发 生撞击以及 “雨刷效应” 和 “橡皮筋效应” ， 前内侧束和后外侧束隧道的长度分别为 38mm 和 31mm， 与胫骨平台的夹角分别为 56和 45。分割出定位所需要的骨表面， 在工业 NX-UG 软件中建立三维反向导航模板 1 模型， 通过融通沉积快速成型技术加工制备出来。 0076 步骤六 ： 导航模板 1 辅助导向器 2 定位， 同时通过导向器 2 的测量尺 6 检验校核导 航模板 1 定位。 0077 所述的导航模板 1 包含一个内表面与接触的骨表面的解剖形态一致基座 11， 其壁 厚为 2.5mm ； 基座 1。

36、1 上设计有对应于隧道外口中心的导向管 12， 其中心线与隧道中心线同 轴， 数量与重建隧道数一致 ； 导向管 12 内有公称直径为 4mm 的内螺纹 13 ； 基座 11 上开有若 干通孔 14， 用于检验导航模板 1 的定位以及固定导航模板 1。 0078 导向器 2 由内杆 3、 外杆 4、 金属导管 5 和测量尺 6 组成。内杆 3 一端为定位钩 31， 另一端为截面为键槽形状的弧形定位臂 32， 定位臂 32 张角为 45， 定位钩 31 和定位臂 32 通过圆杆连接。外杆 4 一端为截面为键槽形状的弧形滑槽 41， 在滑槽 41 内侧上端有一平 台42安装有第一锁紧螺钉7， 另一端。

37、为中空套筒43对称分布于滑槽41中心线两侧， 内径为 4mm， 长度为 30mm， 套筒 43 下部有一平台 44 安装有两个第二锁紧螺钉 8。金属导管 5 一端 有公称直径为 4mm 的外螺纹 51， 金属导管 5 内径为 2mm， 壁厚为 1mm。测量尺 6 为一端为尖 状 61， 直径为 3.4mm 的金属杆， 杆上设置有对应于定位钩 31 至尖端距离的刻度 62， 可用于 测量隧道的距离。 0079 步骤六的具体使用方法为 ： 0080 (i) 使用导航模板 1 贴合于骨表面， 基于骨骼的几何形态初步定位。 0081 (ii) 导航模板 1 和金属导管 5 通过内螺纹 13 和外螺纹 。

38、51 固定连接， 外杆 4 套筒 43 与金属导管 5 同轴连接， 引导膝关节内导向器 2 的定位钩 31 初步定位， 关节镜下观察定 位钩 31 的位置， 微调模板使定位钩 31 达到理想位置。 说 明 书 CN 104083204 A 9 7/7 页 10 0082 (iii) 保持步骤 (ii) 中定位钩 31 的位置不变， 卸下金属导管 5， 通过测量尺 6 分 别测量隧道外口中心点和导航模板 1 上若干通孔 14 中心点至少四个不同点到定位钩 31 尖 端距离， 并将其计算机测量值进行对比， 若保持一致则说明导航模板 1 定位准确。 0083 (iv) 使用短克氏针打入基座 11 通孔 14 固定导航模板 1， 避免克氏针钻入胫骨时 抖动造成偏差。 0084 (v) 取下测量尺 6， 再次安装上金属导管 5 引导钻入克氏针。 说 明 书 CN 104083204 A 10 1/3 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104083204 A 11 2/3 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104083204 A 12 3/3 页 13 图 5 图 6 图 7 图 8 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 104083204 A 13 。