[發明專利]利用數字化空間重構及3D打印技術制備的切取導板

有效

• 申請號: 201810020383.7
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108670362B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 葛明華;徐加杰;陳超;蘭霞斌;劉云峰;于長洋;孫晶晶;李升;譚卓;朱秀
• 申請（專利權）人: 浙江省腫瘤醫院
• 主分類號: A61B17/322
• 分類號: A61B17/322
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及醫學領域，公開了一種利用數字化空間重構及3D打印技術制備切取導板及確定所切取軟組織替代皮瓣體積的方法，包括：1）CT掃描，建立三維模型；2）確定切除病灶區域，提取修復曲面；3）將曲面轉換為平面；4）3D打印切取導板。利用該切取導板能夠在供區精確切取替代皮瓣。確定替代皮瓣體積的方法包括：a）CT掃描，建立三維模型；b）確定切除病灶區域，計算切除部位體積；c）將替代皮瓣添加浸沒于無害液體中，計算體積增量；d）對替代皮瓣的皮下軟組織進行修剪，獲得精確體積。本發明提出了軟組織缺損修復體的容積也需要數字化評估。替代皮瓣容積的精確評估可使修復體術后的外觀獲得更加豐滿的效果。

技術領域

本發明涉及醫學治療領域，尤其涉及一種利用數字化空間重構及3D打印技術制備切取導板及確定所切取軟組織替代皮瓣體積的方法。

背景技術

在腫瘤切除后，需要對切除軟組織留下的空間進行填充修復，而修復復雜的軟組織缺損對外科醫師而言極具挑戰。目前修復軟組織缺損的主要方式包括帶蒂皮瓣、游離皮瓣及人工替代物。目前要求在腫瘤切除邊界安全的前提下需要保留更多的具有功能的周邊軟組織，盡量恢復重建后的器官外形、功能及組織容積。同時，在面對腫瘤切除術后大面積缺損涉及多個軟組織亞區的病例時往往缺乏精確的術前設計和術中應變。另一方面，在利用皮瓣修復軟組織缺損時，需要盡量減少供區的缺損與損傷。在切取替代皮瓣時，需要將切取導板放置于皮瓣供區表面，借助切取導板的輪廓實現皮瓣的精準切取。因此切取導板的尺寸精準性決定了是否能夠盡量減少供區的缺損與損傷。雖然目前也有一些研究試圖解決這些問題，但始終無法達到皮瓣受區與供區的精準一致性。為了達到這些目的，需要盡可能精確的術前設計，術中執行及術后評估。

數字化醫學的應用可以幫助我們解決這些問題。目前基于數字化醫學輔助的骨組織修復技術已經趨于成熟。如申請號為CN201710052022.6的中國專利公開了一種頭蓋骨替代物多自由度3D打印方法，采用熔融沉積成型技術打印出具有一定生物性能和力學性能的頭蓋骨替代物。包括：對頭蓋骨進行三維成像，得到頭蓋骨的幾何尺寸原始數據；建立頭蓋骨的三維模型；將三維模型按照頭蓋骨形狀進行分層，轉化為截面數據；選擇打印材料；設置打印參數；進行多自由度3D打印。打印時沿經線和緯線方向交替打印,每一層都按照頭蓋骨的輪廓方向進行打印。本發明采用多自由度機械手裝置，可以實現任意角度和任意運動軌跡的3D打印，提高頭蓋骨替代物的力學性能。本發明可以精確控制打印過程中每一層的形狀和打印方向，提高打印精度，實現具有特定力學性能的頭蓋骨替代物的快速制造。

但是，數字化空間重構及3D打印技術在軟組織精確修復中的應用卻進展緩慢，目前數字化技術應用于游離軟組織瓣的應用主要集中在皮瓣的穿支血管定位上，而未見本發明提出主要技術指標的相關報道，主要原因是軟組織的空間形態具有可讓性，術前采集的數據與術中存在不確定性。

申請號為CN201510205200.5的中國專利公開了一種基于三維打印技術的個體化精準乳房假體制造方法。該方法是在術前根據患者的乳腺醫學影像數據對待切除的腫瘤進行分析定位，確定切除部分的形狀大小位置，建立三維數字化腫瘤模型，綜合考慮乳房重建時患者腫瘤根治和個性化整體美容需求，依據已建立的腫瘤模型和乳房塑形黃金法，優化設計乳房假體三維模型，選擇符合乳房手感質地的生物相容性材料，利用生物三維打印技術打印成形。

但是該專利所要打印的是乳房假體，是用于填充在皮下組織的而非軟組織表面，兩者的區別在于，3D打印的乳房假體是一個三維模型，可以直接填充，無需借助切取導板。并且植入物為假體，存在潛在的排異風險，以及遠期的破裂、吸收、位置轉移等一系列嚴重醫學問題。而采用自體軟組織血管化移植由于缺損部位充填的是自體組織，不存在以上問題。此外，軟組織表面雖然也是三維模型（部分皮層表面如鼻部、頜部、嘴部凹凸不平），但是用于替代的皮瓣供區一般為軟組織皮層，切取的替代皮瓣卻是一個近似平面的曲面，切取導板的形狀尺寸也應該貼合供區表面，呈近似平面或平面。因此，如何精準確定切取導板的尺寸成為了一個技術難題（在現有技術中，目前一般并不通過建立三維模型，而是主要憑借醫生的個人經驗來制備切取導板及進行皮瓣切取，這對于手術者個人要求較高，對于經驗尚欠的新手是一個挑戰）。