[發(fā)明專利]一種高適配度的顱骨修復體重建的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310018184.X
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103942826A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 宋志堅;張子群;章然;王滿寧;姚德民
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;A61F2/28
• 代理公司: 上海元一成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31268
• 代理人: 吳桂琴

技術領域

本發(fā)明屬生物醫(yī)學工程技術領域，涉及醫(yī)學圖像處理用于外科學修復體重建的方法，具體涉及應用于從分割重建到假體制造的組合式系統(tǒng)中的一種水平集分割算方法，尤其涉及一種高適配度的顱骨修復體重建的方法。

背景技術

傳統(tǒng)的外科學修復體重建中，顱骨缺損修復需要對患者進行二次手術才能完成顱骨缺損修復。首先進行一次開顱手術后，獲取缺損部位形狀，再進行手工制作顱骨缺損修復體；然后再進行二次開顱手術，將手工制作的修復體植入患者缺損部位。隨著醫(yī)學圖像處理和快速成型技術(Rapid?Prototyping，RP)的發(fā)展，將兩者結合起來進行顱骨缺損修復的方法越來越為廣大醫(yī)療工作者采用。

有關顱骨修復逆向工程的研究公開了，對含孔洞三角網(wǎng)格模型修復（南京航空航天大學的張艷麗教授）中，提出利用樣條曲線及使用基于半徑基函數(shù)的方法進行模型修復；在顱骨缺損修復的臨床應用方面，雖然采用了醫(yī)療輔助軟件進行三維重建，采用了快速成型設備制作物理參考模型，但修復體的制備大多采用手工方法或在三維重建模型的基礎上利用CAD軟件人工設計；有研究結合三維重建和快速成型技術,利用三維重建技術獲取下頜骨連續(xù)性缺損的三維模型，用快速成型原理制造重建模型，在制造的物理模型上手工制作修復體，然后采用熱壓鑄成型技術高溫煅燒生物陶瓷材料得到修復體，并進行動物試驗，證實了該技術路線的可行性（第二軍醫(yī)大學周中華，王悅等）；還有類似的研究用于實驗犬等動物下頜骨的修復。這些研究雖然運用了計算機輔助建模技術，然而修復體的制備仍然是采用手工方式，效率和精度均較低。

上海大學的胡慶夕教授進行了從硬件到軟件，從材料到工藝的一系列研究，嘗試自主開發(fā)應用軟件來構建仿生骨支架模型，再利用生物材料在快速成型設備上制造仿生支架，提出采用鏡像方法構建顱骨缺損修復體，利用CAD軟件構建仿生支架內(nèi)部結構模型，然后通過布爾運算得到顱骨缺損修復體的仿生支架模型心；針對非對稱缺損僅初步提出使用曲線曲面理論進行修復，但其中仍主要是采用手工調整的方式，操作較為復雜。因此，目前對非對稱缺損及大面積缺損仍沒有很有效的修復方法。

本申請擬提供一種新的高適配度的顱骨修復體重建的方法，該方法中，采用水平集算法結合患者自身腦組織信息進行分割及建模，即能解決非對稱的缺損修復問題，也能實現(xiàn)大面積缺損的修復，并且具有極高的個體適配度，將普遍適用于顱骨的缺損修復。

與本發(fā)明相關的現(xiàn)有技術：

[1]S.Osher,J.Seth.Fronts?propagating?with?curvature?dependent?speed:algorithms?based?on?a?Hamilton-Jacobi?formulation[J].Comp.Phys.,1988,79:12-49

[2]張麗艷,周儒榮,周來水.三焦網(wǎng)格模型孔洞修復算法研究.應用科學學報，2002，20(3)：221-224

[3]杜佶，張麗艷等．基于徑向基函數(shù)的三角網(wǎng)格曲面孔洞修補算法．計算機輔助設計與圖形學學報，2005，17(9)：1976-1982

[4]趙亞群，周敬安，劉廣濤．75例顱骨缺損患者個性化顱骨修補術的臨床療效分析．解放軍醫(yī)學雜志，2006，31(4)：354-355

[5]宋樂．不同材料行顱骨缺損修補90例臨床觀察．中國實用神經(jīng)疾病雜志2006，9(2)：39-41

[6]歸來，夏德林等．出羊顱骨缺損個體化修復體CAD設計與精密鑄造的實驗研究。中國沈陽第4屆中國美容與整形醫(yī)師大會論文匯編，2007：359-361

[7]王悅．三維構建生物材料修復下頜骨連續(xù)性缺損的實驗研究．第二軍醫(yī)大學碩士學位論文，2005．6

[8]張慶福，呂春堂等．犬下頜骨節(jié)段性缺損的個體化再生修復實驗研究.口腔頜面外科雜志，2006，16(4)：313-316

[9]張慶福．計算機輔助個體化功能性修復下頜骨缺損的研究．第二軍醫(yī)大學碩士學位論文，2005．4

[10]Dai，Chun-Xiang；Li，Li-Min；Hu，Qing-Xi；et?a1．Fabrication?ofbone?tissue?bionic?scaffold?based?on?selective?laser?sintering．Journalof?Shanghai?University，v8，n?SUPPL，August，2004：22

[11]王開林，李莉敏，胡慶夕．基于快速成形的仿生骨建模技術．中國機械工程，2005，16(3)：196-198