髋臼前柱置钉瞄准器具有在术前帮助医生高效高质地完成置钉通道规划及在术中精确引导接骨螺钉的功能,高质量的瞄准器将使复杂的髋臼前柱内固定术变得简单而又安全。个性化置钉瞄准器设计制造的关键不但在于其具有合理的结构及结构工艺性,更在于置钉通道规划的科学性、精确性和高效性。结构合理的髋臼前柱置钉瞄准器应具有定位准确、强度刚度足够、追求微创的特点;结构工艺性合理的瞄准器,其制备应基于3D打印工艺及其工艺参数,以保证定位曲面的几何精度,凸显柔性制造、敏捷制造等优势;借助于CAD技术来提升瞄准器置钉通道的规划质量和效率,才能在安全置钉的前提下选取尽可能大的标准接骨螺钉以获得最佳的生物力学性能,才能快速响应手术诉求,为推进瞄准器的临床普及应用提供可靠的技术保证及技术经济依据。本文对现行的髋臼前柱置钉内固定手术方法及置钉通道规划手段进行了阐述,分析指出导航精度差是该手术普遍存在的难点问题,而原始定位精度不高、定位精度稳定性差、会对患者的二次伤害、置钉通道的规划质量不高及效率低下等是阻碍髋臼前柱置钉瞄准器临床普及应用的瓶颈问题。本文针对以上问题开展理论和实验研究,主要研究内容及研究成果有:(1)提出了在Mimics环境下沿与髂耻线平行的方向并通过髋臼窝中心去除髋骨模型的后柱,再利用拟合中心线功能得到精确的前柱中心线点集的方法;提出了在UG Imageware环境下精确拟合出髋:髋臼前柱置钉瞄准器具有在术前帮助医生高效高质地完成置钉臼前柱中心线点集最小二乘直线并以其确定置钉方向的方法。(2)阐述了作出最小二乘直线的11个正截面,且必须包括过髋臼窝中心点的正截面,以此作为通道直径精确规划及安全性评价依据的观点;通过图形校验及置钉通道模拟,否定了将最小截面外轮廓线的最大内接圆直径作为通道安全直径、以其圆心位置确定通道轴线位置的置钉通道规划方法。(3)提出了两种获得最大安全通道直径的方法并进行了参数比对及置钉效果虚拟仿真。结果表明:在11个截面外轮廓线投影叠加形成的封闭区域内作出的最大内接圆的直径、最大内接椭圆的短轴尺寸,均可作为安全通道的直径;本研究中尽管前者尺寸大于后者,但不证明前者优于后者,还应该考虑有效螺纹长度、骨质切除量、通道轴线的居中性来综合评价。(4)以某左侧髋骨为研究对象,按本文的方法手段规划了前柱置钉通道;基于FDM-3D打印工艺的特点进行了瞄准器的结构及结构工艺性研究设计,制作出个性化髋臼前柱置钉瞄准器;在瞄准器、目标髋骨之间进行了定位曲面的匹配实验;在髋臼前柱进行了钻头直径为螺钉大径的钻孔实验。结果表明:相对于现行的髋臼前柱置钉通道规划方法,本文的规划技术在规划质量、操作繁简难易程度等方面具有明显的优势;瞄准器的结构符合人机工程学并可基于FDM-3D打印技术高质高效地制作出来;瞄准器与目标髋骨之间达到了贴附吻合良好的效果,且使用中定位精度保持性好;钻孔通道未在前柱产生破壁现象,通道中心在最小截面未产生明显的位置偏移。