[發(fā)明專(zhuān)利]一種3D打印的股骨頭壞死導(dǎo)航模板及構(gòu)建方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011491225.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112386334A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮凡哲;徐永清;何曉清;陸聲;羅浩天
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九二〇醫(yī)院
• 主分類(lèi)號(hào): A61B34/10
• 分類(lèi)號(hào): A61B34/10;A61B34/20;A61B17/56;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 昆明合盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53210
• 代理人: 龍燕

1.一種3D打印的股骨頭壞死導(dǎo)航模板，其特征在于：包括定位基模板和導(dǎo)航管，導(dǎo)航管貫穿定位基模板設(shè)置，所述定位基模板通過(guò)3D打印獲得，一面凹陷匹配股骨頭大轉(zhuǎn)子解剖結(jié)構(gòu)，并于另一面貫穿設(shè)置導(dǎo)航管，所述導(dǎo)航管為帶貫通導(dǎo)航孔的空心結(jié)構(gòu)，與定位基模板呈角度且導(dǎo)航管凸起于定位基模板。

2.如權(quán)利要求1所述的3D打印的股骨頭壞死導(dǎo)航模板，其特征在于：所述定位基模板的厚度為2-4mm。

3.一種如權(quán)利要求1-2任意一項(xiàng)所述的3D打印的股骨頭壞死導(dǎo)航模板的構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.股骨頭影像數(shù)據(jù)獲取和處理

采用64排螺旋CT對(duì)髖關(guān)節(jié)進(jìn)行薄層掃描，并將原始CT圖像數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)入Mimics 15.0軟件；

步驟2.股骨頭三維模型重建

在Mimics 15.0軟件中利用閾值分割(Thresholding)和區(qū)域增長(zhǎng)(Region growing)得到蒙板(Mask)，并利用編輯蒙板工具(Editing masks)仔細(xì)逐層對(duì)髖臼和股骨頭進(jìn)行分離，擦除髖關(guān)節(jié)，保留股骨頭，利用區(qū)域增長(zhǎng)提取出股骨，保存為新的股骨蒙板，利用布爾運(yùn)算(Boolean operation)功能，完成髖臼側(cè)的分離，通過(guò)蒙板光順(Smooth mask)和計(jì)算3D模型(Calculate 3D)完成股骨頭三維模型重建；

步驟3.股骨頭三維模型上定位目標(biāo)區(qū)域

利用Mimics 15.0軟件MedCAD模塊設(shè)計(jì)模版的導(dǎo)航管部分，分別在矢狀位、冠狀位、軸位視圖中，調(diào)整導(dǎo)航管位置，確定最佳進(jìn)針角度及方位，保證導(dǎo)航管頂點(diǎn)到達(dá)犬股骨頭軟骨面下負(fù)重區(qū)；

步驟4.虛擬導(dǎo)航模板的數(shù)字化生成

在導(dǎo)航管頂端精確定位在犬股骨頭目標(biāo)區(qū)域后，在Mimics 15.0軟件中利用測(cè)量功能(Measurements)測(cè)量導(dǎo)航管進(jìn)針深度，并以犬股骨頭大轉(zhuǎn)子區(qū)域作為模板域(Templatedomain)，逆向建立同該模版域表面骨性解剖結(jié)構(gòu)相通的定位模板，并將導(dǎo)航管置入該定位模板，以3.0mm厚度做抽殼處理，以STL格式保存；

步驟5.導(dǎo)航模板的3D打印制作

在SPS350B固體激光快速成型機(jī)中導(dǎo)入STL格式的虛擬導(dǎo)航模板數(shù)據(jù)，以光敏樹(shù)脂14120為材料，采用光固化成型技術(shù)制作實(shí)物導(dǎo)航模板。

4.如權(quán)利要求3所述的3D打印的股骨頭壞死導(dǎo)航模板的構(gòu)建方法，其特征在于：所述步驟4還包括將STL數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagie studio12.0軟件，將抽殼后的定位模板同導(dǎo)航管精確配準(zhǔn)，數(shù)字化生成STL格式的虛擬導(dǎo)航模板。

5.如權(quán)利要求3所述的3D打印的股骨頭壞死導(dǎo)航模板的構(gòu)建方法，其特征在于：所述步驟5的固體激光快速成型機(jī)的參數(shù)設(shè)定為：加工層厚：0.1mm；加工精度：0.1mm；激光掃描速度：10m/s；功率：3kw；

成型的導(dǎo)航模板需去除模板殘余支撐并進(jìn)行光固化處理。

6.如權(quán)利要求3所述的3D打印的股骨頭壞死導(dǎo)航模板及構(gòu)建方法在股骨頭壞死定位導(dǎo)航中的應(yīng)用。