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林俊生教授课题组建立全膝关节置换术的器械实体库

发布时间:2021-02-06 浏览次数:

华侨大学医学院林俊生教授课题组应用逆向工程技术,完成全膝关节置换术(Total Knee ArthroplastyTKA)手术器械的三维扫描和建模工作,并确定了增材制造膝关节置换手术定位导板的方案,器械来源于德国 LINK 公司 Gemini PS 型假体和配套手术器械,该单套工具可以满足所有不同 TKA手术入路的不同要求。

全膝关节置换手术是目前公认的治疗膝关节病变最为成功的手术方式之一。每年接受全膝关节置换手术而重新获得一个无痛、稳定、功能活动良好的膝关节的病人数量逐年增加,随着社会进入老龄化,更加复杂、病变严重的膝关节向关节外科医师提出了挑战。在全膝关节置换手术过程中,截骨是手术的核心。膝关节置换术中,每个患者膝关节病变程度不同,其截骨、安装参数也不同,正确选用截骨、安装参数是膝关节置换手术的关键问题,术中如何确定截骨、安装参数是人工全膝关节置换术的难点,也是手术成功与否的关键点。

传统的膝关节置换通过术前下肢全长X线片和术中机械导向装置进行髓内、髓外定位截骨,术者凭经验来定位解剖标志、下肢力线和假体旋转轴线,具有很大的主观性,直接影响了定位的可靠性和手术的精确性,术中如解剖标志辨识误差、手术器械使用不当、力线及定位点偏移等都会导致截骨不当、假体安放困难等最终导致膝关节置换手术的失败。即使是对于经验丰富的关节外科医师来说,在髓内外定位器械的辅助下仅仅凭借肉眼及手术经验判断术中截骨、假体的摆放位置及软组织平衡,同样也存在大量不确定性。精确截骨是保证高质量膝关节置换的前提。如何能把截骨客观化、数字化、个性化、精确化一直是关节科医师努力的方向。

本研究课题通过术前行双下肢全长CT扫描,将骨骼三维重建,建立标准的膝关节置换假体、操作工具数字化三维数据库,利用专业手术模拟软件模拟手术,确立正确的力线、假体和操作定位点,从而制作手术定位导板做到不需要特殊手术器械和导航等设备的条件下精确截骨,提高普通膝关节置换的手术质量,达到真正的个性化、精准化。

以下实体库为3D打印的全套膝关节置换术中运用的假体试模和截骨器,以此为框架,后续进一步扩大临床运用,丰富数字化手术的三维实体数据库。为手术模拟和医学教育提供更丰富、专业的虚拟器械支持,为后期VR等更多形式的虚拟仿真应用的开发提供模型基础和参考。

该项目林俊生教授为指导老师,硕士研究生陈惠新为主要实施者。

 

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图一 左右侧胫骨截骨器


 

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图二 全套股骨试模 

 

 

图三 上排:股骨远端截骨器;下排:四合一截骨器


 

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图四 上排左侧:左侧半月板试模;右侧:右侧半月板试模;下排:胫骨试模