【摘要】：椎弓根置釘瞄準(zhǔn)器所具備的幫助手術(shù)醫(yī)生完成置釘路徑規(guī)劃、精確引導(dǎo)螺釘植入的功能,順應(yīng)了復(fù)雜手術(shù)安全化、關(guān)鍵操作簡(jiǎn)單化的趨勢(shì)�；�3D打印技術(shù)制造椎弓根置釘瞄準(zhǔn)器,具有敏捷制造、柔性制造的突出優(yōu)勢(shì),基本上解決了瞄準(zhǔn)器個(gè)性化定位曲面制造的難點(diǎn)問題,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破。瞄準(zhǔn)器的設(shè)計(jì)制造和使用,關(guān)鍵在于進(jìn)釘通道規(guī)劃的科學(xué)性、精確性、效率性,以及瞄準(zhǔn)器在使用工況下的可靠性。選取最大的標(biāo)準(zhǔn)螺釘以使椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)具備更好的生物力學(xué)性能,把握螺釘不穿破椎弓根皮質(zhì)的原則以避免對(duì)脊髓、神經(jīng)根及周圍血管造成損傷,是評(píng)價(jià)進(jìn)釘通道規(guī)劃質(zhì)量的依據(jù);基于精確、簡(jiǎn)約和高效的CAD技術(shù)提升進(jìn)釘通道的規(guī)劃效率,從而提高手術(shù)響應(yīng)速度,是彰顯其效費(fèi)比優(yōu)勢(shì)、快速推進(jìn)其獲得廣泛臨床應(yīng)用的重要課題。本文綜合分析了現(xiàn)行椎弓根置釘通道的CAD規(guī)劃方法與手段,指出其因未能有效應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和手段,致使規(guī)劃效果不理想、規(guī)劃效率低下。作者在充分了解醫(yī)學(xué)影像軟件Mimics、逆向工程造型軟件UG Imageware,厘清通道截面及進(jìn)釘點(diǎn)位置隨進(jìn)釘方向變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,提出了以充分利用CAD軟件內(nèi)置功能為手段、以最小二乘理論二次修正為方法、以獲取更大通道直徑為目標(biāo)的通道規(guī)劃技術(shù)路線。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果有:(1)提出了基于Mimics的三維重建功能、Matlab的科學(xué)計(jì)算功能,在UG Imageware界面下自動(dòng)獲得椎弓根全長(zhǎng)范圍內(nèi)中心線的NURBS曲線及其最小二乘直線方程的方法,完成對(duì)進(jìn)釘方向的第一次修正。(2)提出了依據(jù)第一次修正線各正截面的最大內(nèi)切圓圓心創(chuàng)建最小二乘直線,完成對(duì)進(jìn)釘方向的第二次修正的方法。(3)提出了應(yīng)在第二次修正線正截面投影所框定的類似橢圓封閉區(qū)間內(nèi),再作出最大內(nèi)切圓直徑,以此作為椎弓根最大內(nèi)接圓柱體直徑的方法。虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果不但驗(yàn)證了其安全性,且表明在相同的偏距值時(shí),其直徑大于現(xiàn)行等距橢圓法得到的橢圓短軸長(zhǎng)度。該研究結(jié)果為選取更大的標(biāo)準(zhǔn)螺釘,從而使椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)具備更好的生物力學(xué)性能奠定了基礎(chǔ)。(4)根據(jù)誤差修正方式下的瞄準(zhǔn)器導(dǎo)向孔管FDM-3D打印精度控制的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果,將原設(shè)計(jì)方案中導(dǎo)管與金屬套筒間的過渡配合代號(hào)由H8/js7、H8/j7、H8/k7分別修正為H9/js7、H9/j7、H9/k7。(5)考慮導(dǎo)向孔管3D打印的尺寸誤差和形狀誤差,本文以H9/k7為研究對(duì)象進(jìn)行了有限元分析,以考察3種配合代號(hào)在最大過盈量狀態(tài)下,3D打印瞄準(zhǔn)器的層間連接是否失效。分析結(jié)果表明,該極端條件下層間并未產(chǎn)生層間剝離,這意味著采用H9/js7、H9/j7兩個(gè)配合代號(hào)會(huì)更加可靠。(6)對(duì)椎弓根置釘瞄準(zhǔn)器的通道規(guī)劃質(zhì)量和過渡配合效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。鉆孔實(shí)驗(yàn)表明,按本文提出的通道規(guī)劃方法設(shè)計(jì)制造的椎弓根置釘瞄準(zhǔn)器具有很高的精確性,足以保證置釘?shù)陌踩?而每個(gè)瞄準(zhǔn)器2h的通道規(guī)劃用時(shí)則充分表明了規(guī)劃手段高效率的優(yōu)勢(shì)。
【圖文】：

內(nèi)固定術(shù)研究方面取得了新進(jìn)展，但是由于椎骨和髖方法并不適用椎弓根置釘通道研究，如圖 2.1 所示，的 P 點(diǎn)位置，搜尋由 P 點(diǎn)發(fā)出的最小矢量并向其反可能只是 P 點(diǎn)附近某一點(diǎn)，結(jié)論顯然不正確，因此該可能失效。此外，在每個(gè)剖面上探索距離螺釘中心有限，可能造成結(jié)論不精確。最后，利用該方法需確釘?shù)拈L(zhǎng)度是已知條件，但是，由于螺釘?shù)拈L(zhǎng)度與置釘度過長(zhǎng)可能無法規(guī)劃直徑較大的置釘通道[40]603。

過總結(jié)以前研究人員的研究結(jié)論，筆者認(rèn)為應(yīng)按以下思路實(shí)施劃，（1）確定椎弓根最佳進(jìn)釘方向，（2）利用投影的方法獲得，，（3）擬合椎弓根最大內(nèi)輪廓的最大內(nèi)接圓，（4）獲得椎弓根5）結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)接骨螺釘直徑確定置釘通道的大小、方向和進(jìn)釘以 C2 樞椎為例，綜合最小二乘理論基本原理以及各 CAD 軟現(xiàn)了椎弓根置釘通道方向的修正，進(jìn)而獲得了椎弓根最大安一種新的規(guī)劃椎弓根最大置釘通道的技術(shù)路線，為快速規(guī)劃安道掃除了技術(shù)障礙。具體流程如下圖 2.2 所示：
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH77

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