一种骶髂关节前路解剖锁定钢板及其设计方法

摘要

本发明提供了一种骶髂关节前路解剖锁定钢板的设计方法，包括：应用逆向工程技术构建骨盆后环前表面三维解剖形态的步骤；根据所述骨盆后环前表面三维解剖形态确定钢板底面，并根据钢板底面获得钢板的步骤；在骨盆三维重建模型上模拟置钉，并根据置钉结果在所述钢板上构建钉孔形成骶髂关节前路解剖锁定钢板的步骤；输出具有所述骶髂关节前路解剖锁定钢板的步骤。本发明还提供按上述设计方法得到的一种骶髂关节前路解剖锁定钢板。该钢板具有不需塑形，可减少对周围软组织剥离，使钢板固定更牢固、避免损伤周围神经、手术时间短、不易发生内固定失败等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种骶髂关节前路解剖锁定钢板及其设计方法。

背景技术

目前，医疗应用中的前路固定骶髂关节的装置主要为：重建钢板和窄加压钢板，前者便 于预弯塑形，但固定强度差，可出现内固定失效；后者不易塑形，固定强度略胜于前者，钢 板预弯困难。既往前路固定装置在骶骨上的螺钉为两枚，且不能与钢板锁定。

发明内容

本发明旨在至少解决背景技术中存在的问题之一。

本发明目的之一在于提供一种不需对钢板二次塑形的骶髂关节前路解剖锁定钢板的设计 方法。

为了达到上述目的，本发明提供一种骶髂关节前路解剖锁定钢板的设计方法，包括：

应用逆向工程技术构建骨盆后环前表面三维解剖形态的步骤；根据所述骨盆后环前表面 三维解剖形态确定钢板底面，并根据钢板底面获得钢板的步骤；在所述骨盆后环前表面三维 解剖形态上模拟置钉，并根据置钉结果在所述钢板上构建钉孔形成骶髂关节前路解剖锁定钢 板的步骤；输出具有所述骶髂关节前路解剖锁定钢板的步骤。

进一步的，应用逆向工程技术构建骨盆后环前表面三维解剖形态的步骤包括：

应用CT扫描若干正常骨盆获得骨盆数据的步骤；根据所述骨盆数据进行三角化重建骨 盆后环前表面三维解剖形态的步骤。

进一步的，所述骨盆数据包括测量骶髂关节最高点沿骶髂关节线到骶髂关节真骨盆边缘 点的长度值。

进一步的，根据所述骨盆数据进行三角化重建骨盆后环前表面三维解剖形态的步骤包括：

将所述长度值按百分位数从小到大分为三组，每组所述长度值的中位值作为衡量骨盆后 环小、中、大的依据；将所述小、中、大骨盆后环对所述骨盆数据进行三角化重建；建立坐 标系，取髂嵴最高点作为原点，沿人体水平方向为X轴，人体长轴方向为Y轴，人体前后方 向为Z轴，建立X-Y-Z坐标系；标准平面建立：以髂嵴最高点作为中心点，在XY平面建立 长、宽为30cm的虚拟平面，设定1/20的所述长度值作为间距单位，在X轴、Y轴两个方向 建立切割平面，所述切割平面在骨盆后环前表面的投影线相交点即作为骨盆后环前表面的测 量点；根据所述测量点的坐标位置，再乘以间距单位值，我们可得到每个测量点X、Y值， 测量每个测量点到标准平面的垂直距离，作为测量点的Z值；根据所述每个测量点的X、Y、 Z坐标值进行三角化重建骨盆后环前表面三维解剖形态。

进一步的，上述根据所述骨盆后环前表面三维解剖形态确定钢板底面，并根据钢板底面 获得钢板的步骤包括：

在所述骨盆后环前表面三维解剖形态前表面上取四点作为钢板底面切割点，其中第一个 点是钢板靠近人体中轴线的内侧点，距骶髂关节线2.5cm，所述第一个点沿X轴到所述钢板 外缘的距离50mm，第四个点为所述钢板上外侧点，所述第一个点与所述第四个点的连线上 倾与X轴呈30°夹角，第二个点为钢板下内侧点，距骶髂关节线1.5cm，第三个点为钢板下 外侧点，所述第二个点与第三个点的连线下倾与X轴呈15°夹角；根据所述四点在所述骨盆 后环前表面三维解剖形态前表面上确定所述钢板的底面；根据所述钢板的底面确定所述钢板 的厚度。

进一步的，在所述骨盆后环前表面三维解剖形态上模拟置钉，并根据置钉结果在所述钢 板上构建钉孔形成骶髂关节前路解剖锁定钢板的步骤包括： 所述钢板附在所述骨盆后环前表面三维解剖形态前表面所述四点上；模拟螺钉置入所述钢板 和所述骨盆后环前表面三维解剖形态，以人体冠状面和矢状面为参考平面，调节所述螺钉内 外倾，避让骶髂关节和内侧骶孔；调整好所述螺钉角度后，记录所述螺钉两端点X、Y、Z值， 两端点坐标值相减得到螺钉向量(X₁、Y₁、Z₁)值，其中α＝arctan(X₁/Z₁)为螺钉内和外倾角 度值，β＝arctan(Y₁/Z₁)分别为螺钉前、后倾角度值；根据所述螺钉前、后倾角度值和内、外 倾角度值以及所述螺钉位置在所述钢板上构建钉孔形成骶髂关节前路解剖锁定钢板。

本发明还提供一种骶髂关节前路解剖锁定钢板，所述钢板根据上述的设计方法得到的。

进一步的，取人体髂嵴最高点作为原点，沿人体水平方向为X轴，人体长轴方向为Y轴， 人体前后方向为Z轴，在所述X-Y-Z坐标系中，在所述人体骨盆后环前表面上取四点作为钢 板底面切割点，其中第一个点是钢板靠近人体中轴线的内侧点，距骶髂关节线2.5cm，所述 第一个点沿X轴到所述钢板外缘的距离50mm，第四个点为所述钢板上外侧点，所述第一个 点与所述第四个点的连线上倾与X轴呈30°夹角，第二个点为钢板下内侧点，距骶髂关节线 1.5cm，第三个点为钢板下外侧点，所述第二个点与第三个点的连线下倾与X轴呈15°夹角； 根据所述四点在所述人体骨盆后环前表面上确定所述钢板的底面；所述钢板的厚度由靠近人 体中轴线内侧的2mm渐变到另一端的2.5mm。

进一步的，所述钢板包括用于固定人体骶髂关节的骶骨部和髂骨部，所述骶骨部设置有 三个钉孔，所述髂骨部设置有若干钉孔。

进一步的，所述钢板的材料为医用钛合金或不锈钢。

本发明的有益效果在于提供了一种骶髂关节前路解剖锁定钢板，利用该钢板从前方来固 定骶髂关节的脱位和骨折。该钢板具有符合骶髂关节前方表面解剖形态，与现有技术相比该 钢板在骶骨上的螺钉数为三枚，且均为锁定，即与钢板形成一个整体，可明显增加内固定强 度，避免应力集中，防止内固定失效。该钢板不需再塑形，可减少对周围软组织剥离，该钢 板固定牢固、可避免损伤周围神经、手术时间短且不易发生内固定失败。本发明还提供了一 种骶髂关节前路解剖锁定钢板的设计方法。

附图说明

图1所示为本发明一种骶髂关节前路解剖锁定钢板设计方法的流程图。

图2所示为图1中应用逆向工程技术构建骨盆后环前表面三维解剖形态的流程图。

图3所示为本发明一种骶髂关节前路解剖锁定钢板的实施例的立体图。

具体实施方式

下文将结合具体实施例详细描述本发明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征 或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

图1所示为本发明一种骶髂关节前路解剖锁定钢板设计方法的流程图。

下面结合图1详细描述本发明一种骶髂关节前路解剖锁定钢板的设计方法的实施例：

本发明提供一种骶髂关节前路解剖锁定钢板的设计方法的实施例，包括：

步骤100：应用逆向工程技术构建骨盆后环前表面三维解剖形态的步骤；

步骤200：根据所述骨盆后环前表面三维解剖形态确定钢板底面，并根据钢板底面获得 钢板的步骤；

步骤300：在所述骨盆后环前表面三维解剖形态上模拟置钉，并根据置钉结果在所述钢 板上构建钉孔形成骶髂关节前路解剖锁定钢板的步骤；

步骤400：输出具有所述骶髂关节前路解剖锁定钢板的步骤。

图2所示为图1中应用逆向工程技术构建骨盆后环前表面三维解剖形态的流程图。

在本实施例中，步骤100：应用逆向工程技术构建骨盆后环前表面三维解剖形态的步骤 包括：

步骤110：应用CT扫描若干正常骨盆获得骨盆数据的步骤；

步骤120：根据所述骨盆数据进行三角化重建骨盆后环前表面三维解剖形态的步骤。

在本实施例中，所述骨盆数据包括测量骶髂关节最高点沿骶髂关节线到骶髂关节真骨盆 边缘点的长度值。

在步骤110中，所述CT可以是64排螺旋CT；在步骤120可以在Mimics软件中进行三 维重建；

图2所示为图1中应用逆向工程技术构建出骨盆后环前表面模型的流程图。

在本实施例中，步骤120：根据所述骨盆数据进行三角化重建骨盆后环前表面三维解剖 形态的步骤包括：

将所述长度值按百分位数从小到大分为三组，每组所述长度值的中位值作为衡量骨盆后 环小、中、大的依据；将所述小、中、大骨盆后环对所述骨盆数据进行三角化重建；建立坐 标系：取髂嵴最高点作为原点，沿人体水平方向为X轴，人体长轴方向为Y轴，人体前后方 向为Z轴，建立X-Y-Z坐标系；标准平面建立：以髂嵴最高点作为中心点，在XY平面建立 长、宽为30cm的虚拟平面，设定1/20的所述长度值作为间距单位，在X轴、Y轴两个方向 建立切割平面，所述切割平面在骨盆后环前表面的投影线相交点即作为骨盆后环前表面的测 量点；根据所述测量点的坐标位置，再乘以间距单位值，我们可得到每个测量点(X、Y)值， 测量每个测量点到标准平面的垂直距离，作为测量点的Z值；

根据所述每个测量点的(X、Y、Z)坐标值进行三角化重建骨盆后环前表面三维解剖形态。

在上述步骤中，可以使用Imageware软件。

在本实施例中，步骤200：根据所述骨盆后环前表面三维解剖形态确定钢板底面，并根 据钢板底面获得钢板的步骤包括：

在所述骨盆后环前表面三维解剖形态前表面上取四点作为钢板底面切割点，其中第一个 点是钢板靠近人体中轴线的内侧点，距骶髂关节线2.5cm，所述第一个点沿X轴到所述钢板 外缘的距离50mm，第四个点为所述钢板上外侧点，所述第一个点与所述第四个点的连线上 倾与X轴呈30°夹角，第二个点为钢板下内侧点，距骶髂关节线1.5cm，第三个点为钢板下 外侧点，所述第二个点与第三个点的连线下倾与X轴呈15°夹角；根据所述四点在所述骨盆 后环前表面三维解剖形态前表面上确定所述钢板的底面，在上述步骤中可以使用Imageware 软件；根据所述钢板的底面确定所述钢板的厚度，可以使用Solidworks软件。

在本实施例中，所述步骤300：在所述骨盆后环前表面三维解剖形态上模拟置钉，并根 据置钉结果在所述钢板上构建钉孔形成骶髂关节前路解剖锁定钢板的步骤包括：

所述钢板附在所述骨盆后环前表面三维解剖形态前表面上；模拟螺钉置入所述钢板和所 述骨盆后环，以人体冠状面和矢状面为参考平面，调节螺钉内外倾避让骶髂关节和内侧骶孔； 调整好螺钉角度后，记录螺钉两端点(X、Y、Z)值，两端点坐标值相减得到螺钉向量(X₁、 Y₁、Z₁)值，其中α＝arctan(X₁/Z₁)为螺钉内和外倾角度值，β＝arctan(Y₁/Z₁)分别为螺钉前、 后倾角度值，在上述步骤中可以使用Mimics软件；根据所述螺钉前、后倾角度值和内、外倾 角度值及所述螺钉位置在所述钢板上构建钉孔形成骶髂关节前路解剖锁定钢板，可以使用UG 软件构建钉孔。

图3所示为本发明一种骶髂关节前路解剖锁定钢板的实施例的立体图。

本发明还提供一种按上述设计方法得到的一种骶髂关节前路解剖锁定钢板的实施例。

在本实施例中，取人体髂嵴最高点作为原点，沿人体水平方向为X轴，人体长轴方向为 Y轴，人体前后方向为Z轴，在所述X-Y-Z坐标系中，在所述人体骨盆后环前表面上取四点 作为钢板底面切割点，其中第一个点是钢板靠近人体中轴线的内侧点，距骶髂关节线2.5cm， 所述第一个点沿X轴到所述钢板外缘的距离50mm，第四个点为所述钢板上外侧点，所述第 一个点与所述第四个点的连线上倾与X轴呈30°夹角，第二个点为钢板下内侧点，距骶髂关 节线1.5cm，第三个点为钢板下外侧点，所述第二个点与第三个点的连线下倾与X轴呈15° 夹角；根据所述四点在所述人体骨盆后环前表面上确定所述钢板的底面；所述钢板的厚度由 靠近人体中轴线内侧的2mm渐变到另一端的2.5mm。

在本实施例中，所述钢板包括用于固定人体骶髂关节的骶骨部1和髂骨部2，所述骶骨 部1设置有三个钉孔11。

在本实施例中，所述钢板的材料为医用钛合金或不锈钢。

本发明提供了一种骶髂关节前路解剖锁定钢板，利用该钢板从前方来固定骶髂关节的脱 位和骨折。该钢板具有符合骶髂关节前方解剖形态，与现有技术相比该钢板在骶骨上的螺钉 数为三枚，且均为锁定，即与钢板形成一个整体，可明显增加内固定强度，避免应力集中， 防止内固定失效。有不需对该钢板再塑形，可减少对周围软组织剥离，钢板固定牢固、避免 损伤周围神经、手术时间短且不易发生内固定失败等优点。本发明还提供了一种骶髂关节前 路解剖锁定钢板的设计方法。

本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离 本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本 文的实施例作为本发明权利范围的限定。