[發明專利]一種基于3D打印的骨骼手術導板制作方法

有效

• 申請號: 201510627259.3
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105105853B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 李焰;吳坡
• 申請（專利權）人: 李焰
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B17/56;A61B17/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于醫療技術領域，尤其與一種基于3D打印的骨骼手術導板制作方法有關。

背景技術

在臨床和科研工作中有大量的實體模型的需求。由于骨骼的解剖形態是立體的，使得醫學重建難以在術中順利完成，目前3D打印快速成型技術在骨缺損重建中的應用價值已經得到公認，它能夠輔助診斷疾病、制定方案、模擬手術、減少創傷，大大提高診斷準確率及操作精度。人體骨骼組織是一類具有三維空間結構硬組織，在患者外傷或腫瘤治療過程中，要求醫生利用金屬固定板固定骨斷端，以完成骨骼的連續性。由于人體骨骼的個體性差異和醫生手術過程中的人為因素，骨折的復位和骨骼的截斷往往不夠精準，導致復位后的效果與醫生的預期存在一定的差距，手術的精準性和治療效果不理想。以口腔頜面外科為例，頜骨腫瘤切除或骨折患者，需要鈦金屬或可吸收板完成修復重建，但是骨折的復位和骨骼的截斷通常是由主刀醫生在術中憑借自己的感官判斷來完成，存在較大的人為誤差，這對于骨折復位和腫瘤切除后的重建效果會產生極大的影響，尤其是頜面部骨折或腫瘤常常涉及上下牙列的咬合關系，如果骨折的復位或截骨后重建稍有偏差，便會引起咬合關系的明顯異常，導致患者術后無法正常進食，極大影響了患者術后的生活質量。

發明內容

針對上述缺陷，本發明的目的旨在提供一種基于3D打印的骨骼手術導板制作方法。

為此，本發明采用以下技術方案：一種基于3D打印的骨骼手術導板制作方法，包括以下步驟：

1)、數據錄入：

1.1)、數據采集：采集患者的薄層CT或MRI檢查所生成的醫學數字成像標準數據；

1.2)、數據的篩選；

1.3)、使用Mimics軟件錄入DICOM數據：打開軟件后使用file欄的import images工具，打開收集到的DICOM數據，根據患者病情或研究需要，勾選研究所需的DICOM數據，完成數據輸入，確認模型的三維立體方向，轉化為研究模型；

2)、數據處理：

2.1)、制作骨骼數字模型：在mimics軟件中使用segmentation欄的thresholding工具，選取閾值；使用segmentation欄的calculate 3D工具，點擊options設計參數，在quality中選擇custom選項，根據模型需要對slices和smothing等選項進行設定，運算生成模型的數字三維結構，點擊aply生成選定區域的蒙皮文件；

2.2)、模型區域限定：

2.2.1)、三維空間限定：mimics生成骨骼三維數字模型后，點擊segmentation欄的crop mask工具，在軟件的冠狀位、水平位和矢狀位三個窗口分別拖拉標尺，框選所研究的區域，同時反復運算節選后的蒙皮文件，生成新的三維數字模型；

2.2.2)、組織結構分離：使用segmentation欄的edit masks工具對蒙皮文件進行分層修改，應用Draw/Erase/Threshold三個選項完成將要打印的骨骼與周圍硬組織分離，segmentation欄的region grow工具點擊分離的骨骼，生成新的蒙皮文件，再次完成三維重建運算，生成新的數字模型。

2.3)、模擬外科和導板制作：

2.3.1)、模擬截骨，按照術前影像學檢查及臨床檢查設計符合手術要求的截骨線，使用Cut功能截斷下頜骨，分離出需要截除的部分；

2.3.2)、制作截骨導板，將截骨后的3D文件在截骨區域邊緣選定導板覆蓋區域，選定該工作面，并在該選取工作面上生成表面實體，增厚該表面實體，并與下頜骨進行布爾差運算，得到與下頜骨表面貼合緊密的所需導板，根據手術需要，對導板進行相應裁剪，直至復合手術要求；

2.4)、模型打印：

2.4.1)、STL文件輸出：完成骨骼三維數字模型建立后，點擊export欄的STL工具，勾選需要輸出的模型，output director中選擇文件保存的位置，保存到目的文件夾；

2.4.2)、STL文件轉化：使用Makeware軟件，設定打印模型的空間位置、旋轉方向和縮放大小。

2.5)、按照上述方法制作骨折復位導板

2.5.1)、首先在軟件中對骨折進行模擬復位，先將各骨折塊分離為單獨的文件，再將各骨折塊按照正常解剖結構進行復位，得到復位后的數字模型。

所述STL文件轉化通過使用Makeware軟件，設定打印模型的空間位置、旋轉方向和縮放大小，其設計方法為：