[發(fā)明專利]一種基于3D打印個(gè)性化的顱腦粒子植入導(dǎo)向系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710486135.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN107126619A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于江平;藍(lán)孝全;胡效坤;劉士峰;周大鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 于江平
• 主分類號(hào): A61M36/04
• 分類號(hào): A61M36/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別提供了一種基于3D打印個(gè)性化的顱腦粒子植入導(dǎo)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著腫瘤發(fā)病率的不斷增長(zhǎng)，醫(yī)療技術(shù)的不斷提高，腫瘤治療的方法越來越多，由于放射性粒子植入損傷小，副作用低，療效顯著，所以在臨床中得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的徒手穿刺技術(shù)要求高，要依賴醫(yī)生的專業(yè)素質(zhì)和操作經(jīng)驗(yàn)，手術(shù)精確度低，無法實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)效果。隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了粒子植入用導(dǎo)板，用于非顱腦部位，該方法雖明顯提高了手術(shù)的精確度，但顱腦惡性腫瘤部位特殊，屬于人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)，神經(jīng)、血管豐富，并且有顱骨的遮擋，不同于其他部位，一直是粒子植入的難點(diǎn)，目前各種植入模板無法完成顱腦粒子植入。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于3D打印個(gè)性化的顱腦粒子植入導(dǎo)向系統(tǒng)。通過個(gè)性化顱骨打孔模板和與之配套的個(gè)性化粒子植入穿刺模板的引導(dǎo)可有效的避開顱腦血管和重要神經(jīng)中樞。有效的控制手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，極大的降低了手術(shù)難度，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的推廣起到了重要作用，給顱腦惡性腫瘤患者帶來了福音。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于3D打印個(gè)性化的顱腦粒子植入導(dǎo)向系統(tǒng)，包括頭部固定真空墊、粒子植入計(jì)劃軟件、個(gè)性化顱骨打孔模板、與打孔模板配套的個(gè)性化粒子植入穿刺模板、模板制作和打印軟件、3D打印機(jī)。

進(jìn)一步地，病人術(shù)前掃描顱腦增強(qiáng)CT，手術(shù)體位躺于掃描床上，應(yīng)用頭顱固定真空墊固定頭部并在體表手術(shù)區(qū)域貼定位標(biāo)記鉛點(diǎn)，并在鉛點(diǎn)對(duì)應(yīng)的皮膚出用記號(hào)筆標(biāo)記。

進(jìn)一步地，將掃描的增強(qiáng)CT圖像導(dǎo)入到粒子植入計(jì)劃軟件，根據(jù)腫瘤位置、大小、病理類型避開血管、重要神經(jīng)中樞選擇最佳穿刺路徑，為了減少顱骨打孔次數(shù)，降低風(fēng)險(xiǎn)，每根植入針均相交于顱骨，根據(jù)處方劑量設(shè)置粒子數(shù)和粒子在腫瘤內(nèi)的分布。

進(jìn)一步地，將掃描的CT圖像導(dǎo)入醫(yī)學(xué)建模軟件，根據(jù)顱腦表面皮膚外擴(kuò)3-5mm重建出個(gè)性化模板基板，將粒子植入計(jì)劃軟件中模擬的每根穿刺針空間坐標(biāo)輸入到3D建模軟件中，根據(jù)術(shù)中所使用的穿刺針類型在基板上設(shè)計(jì)出合適高度、外徑的粒子植入針柱，可覆蓋所有穿刺針路徑，并根據(jù)穿刺針的走行和內(nèi)徑在針柱中設(shè)計(jì)出合適的穿刺針孔。根據(jù)掃描CT時(shí)放置的鉛點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的模板基板處做出定位標(biāo)記孔。并繞開穿刺柱和定位孔的位置，還設(shè)置有若干輕量化通孔，生成與打孔模板配套的個(gè)性化粒子植入穿刺模板。

進(jìn)一步地，根據(jù)穿刺針在顱骨的交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模板基板處設(shè)計(jì)出顱骨打孔引導(dǎo)柱，引導(dǎo)柱內(nèi)徑根據(jù)術(shù)中所使用的骨鉆外徑設(shè)置，根據(jù)掃描CT時(shí)放置的鉛點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的模板基板處做出定位標(biāo)記孔。并繞開穿刺柱和定位孔設(shè)置的位置，還設(shè)置有若干輕量化通孔，生成個(gè)性化顱骨打孔模板。

該穿刺模板可通過3D打印機(jī)打印，目前熔融沉積制造(FDM)技術(shù)已比較成熟，用于打印該模板，成本較低，但表面粗糙，更優(yōu)先于光固化成型法(StereoLithography,SL或SLA)可以精確快速打印出模板，與FDM技術(shù)相比針道尺寸更準(zhǔn)確，但成本較高。

個(gè)性化粒子植入穿刺模板和與之配套使用的個(gè)性化顱骨打孔模板的具體制備方法為：

(1)術(shù)前行增強(qiáng)CT掃描，將圖像導(dǎo)入到粒子植入計(jì)劃軟件，根據(jù)腫瘤位置和處方劑量等設(shè)計(jì)出穿刺針道。

(2)三維設(shè)計(jì)建模：將CT圖像輸入到3D建模軟件中，生成個(gè)性化模板；將粒子植入計(jì)劃軟件設(shè)計(jì)的針道參數(shù)輸入到建模軟件中生成粒子植入針柱和骨鉆引導(dǎo)柱。通過多次布爾運(yùn)算生成個(gè)性化顱骨打孔模板、與打孔模板配套的個(gè)性化粒子植入穿刺模板的數(shù)字模型。

(3)將設(shè)計(jì)好的模型導(dǎo)出為STL文件，應(yīng)用3D打印機(jī)默認(rèn)的切片軟件將STL文件轉(zhuǎn)換為打印機(jī)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)，應(yīng)用3D打印機(jī)打印出個(gè)性化顱骨打孔模板和個(gè)性化粒子植入穿刺模板。

(4)打印好的模板采用低溫等粒子消毒，備用。

本發(fā)明旨在提供基于3D打印個(gè)性化的顱腦粒子植入導(dǎo)向系統(tǒng)，可以提前制定手術(shù)方案，精確計(jì)算腫瘤所受劑量，術(shù)前模擬手術(shù)，避開血管和顱腦神經(jīng)的功能部位，設(shè)計(jì)出穿刺針道；術(shù)中模板可以精確引導(dǎo)穿刺針的穿刺方向，既能降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，減小手術(shù)難度又可以按照術(shù)前計(jì)劃精準(zhǔn)植入粒子，保證療效。達(dá)到精準(zhǔn)治療腫瘤的目的。

附圖說明

圖1個(gè)性化粒子植入穿刺模板使用示意圖；

圖2個(gè)性化顱骨打孔模板使用示意圖；

圖3個(gè)性化顱骨打孔模板使用剖視圖；

圖4個(gè)性化粒子植入穿刺模板使用剖視圖；