基于3d打印模型的骨骼固定板術(shù)前預(yù)成型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷及治療領(lǐng)域，具體為一種基于3D打印模型的骨骼固定板術(shù)前預(yù)成型的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷及治療技術(shù)與科技革命息息相關(guān)。自X射線發(fā)現(xiàn)以來，使醫(yī)生能夠借助放射線了解活體骨骼組織的空間結(jié)構(gòu)及形態(tài)變化。到20世紀(jì)70年代開始，CT掃描技術(shù)讓醫(yī)生能夠及精確分析人體各個(gè)薄層的組織結(jié)構(gòu)。到90年代，通過后期的計(jì)算機(jī)數(shù)字處理，能夠虛擬組織結(jié)構(gòu)的三維空間，在CT片或計(jì)算機(jī)上以二維圖片的形式展現(xiàn)。但隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，目前為組織結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體再現(xiàn)再現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
[0003]1984年，Charles發(fā)明光固化立體成型技術(shù)，推出了世界上第一款3D打印機(jī)；2010年美國Oraganovo公司推出世界上第一臺(tái)生物打印機(jī)，能夠利用患者自身細(xì)胞進(jìn)行設(shè)計(jì)打印。2012年荷蘭科學(xué)家首例使用3D打印技術(shù)，完成83歲女性的下頌骨移植手術(shù)。雖然3D打印技術(shù)能夠在醫(yī)療工作和生命科學(xué)研究工作中發(fā)揮巨大的優(yōu)勢(shì)，但是以上的技術(shù)應(yīng)用僅僅局限于國外大型科研機(jī)構(gòu)，無法在我國各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)學(xué)院所普及。
[0004]在臨床和科研工作中有大量的實(shí)體模型的需求。由于骨骼的解剖形態(tài)是立體的，使得醫(yī)學(xué)重建難以在術(shù)中順利完成，目前3D打印快速成型技術(shù)在骨缺損重建中的應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到公認(rèn)，它能夠輔助診斷疾病、制定方案、模擬手術(shù)、減少創(chuàng)傷，大大提高診斷準(zhǔn)確率及操作精度。以口腔頌面外科為例，頌骨腫瘤切除或骨折患者，需要鈦金屬或可吸收板完成修復(fù)重建，但是統(tǒng)一規(guī)格的各類成型板或接骨板不具備三維空間結(jié)構(gòu)，通常是在手術(shù)臺(tái)上完成結(jié)構(gòu)制備。常規(guī)方法會(huì)耽誤大量的治療時(shí)間，增加患者術(shù)中的出血量和藥物使用量。如果在手術(shù)前能夠預(yù)先復(fù)制患者傷情或治療后的骨缺損情況，采取植入體預(yù)成型的治療方法，將會(huì)大大提尚患者的治療效率。
[0005]目前我國骨折或骨腫瘤手術(shù)通常采用術(shù)中植入體成型的技術(shù)，延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間，無法達(dá)到植入體的精確成型，并增加了醫(yī)生的工作難度。使患者在手術(shù)過程當(dāng)中出血量增加，骨折復(fù)位效果不良，帶來大量的術(shù)后并發(fā)癥。通過此項(xiàng)技術(shù)，能夠很好解決以上問題，推動(dòng)醫(yī)學(xué)發(fā)展進(jìn)步。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)
[0007]1、規(guī)?；A(yù)成型板:不具備個(gè)性化，每個(gè)患者均需要在術(shù)中重新塑形，反復(fù)預(yù)制塑形后會(huì)出現(xiàn)植入體金屬疲勞；
[0008]2、術(shù)中植入體塑形:耽誤手術(shù)時(shí)間，增加手術(shù)難度，并降低手術(shù)精確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種基于3D打印模型的骨骼固定板術(shù)前預(yù)成型的方法，用于解決下述問題，人體骨骼組織是一類具有三維空間結(jié)構(gòu)硬組織，在患者外傷或腫瘤治療過程中，要求醫(yī)生利用金屬固定板固定骨斷端，以完成骨骼的連續(xù)性。由于人體骨骼的個(gè)體性差異，通會(huì)在手術(shù)過程當(dāng)中進(jìn)行成型，延長(zhǎng)了手術(shù)時(shí)間，增加患者手術(shù)出血量。而且由于傷口暴露的困難，導(dǎo)致固定板的成型不良，使手術(shù)的精準(zhǔn)性和治療效果不理想。
[0010]為了解決以上問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下，一種基于3D打印模型的骨骼固定板術(shù)前預(yù)成型的方法，包括以下步驟:獲取人體CT掃描數(shù)據(jù)；根據(jù)人體組織光密度值差異，利用開放式醫(yī)學(xué)影像學(xué)軟件完成骨骼數(shù)據(jù)獲取并完成人體骨骼虛擬手術(shù)；輸出STL格式至3D打印機(jī)進(jìn)行打印，使用聚乳酸材料融纖增材的打印方式，獲取骨骼模型；采用鈦板預(yù)成型工具，依據(jù)模型完成骨骼固定板成型。
[0011]作為優(yōu)選，其特征在于，獲取人體CT掃描DIC0M數(shù)據(jù)具體步驟如下:采集患者的薄層CT或MRI檢查所生成的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；CT或MRI掃描層厚小于等于2_ ;使用軟件錄入DIC0M數(shù)據(jù)。
[0012]作為優(yōu)選，其特征在于，依據(jù)模型完成骨骼固定板成型具體方法如下:利用制備的術(shù)后骨骼模型作為植入體預(yù)成型藍(lán)本，將植入體放置于模型表面；使用塑形夾，按照重要的骨骼解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定加壓，并完成植入體xyz三個(gè)方向的調(diào)節(jié)塑形；固定過夜，解除金屬記憶性。
[0013]本發(fā)明的有益效果如下:
[0014]本發(fā)明，基于現(xiàn)有的公開數(shù)據(jù)處理軟件，轉(zhuǎn)換CT的DIC0M數(shù)據(jù)，應(yīng)用3D打印技術(shù)制作個(gè)性化骨骼模型，從而使患者的數(shù)據(jù)能夠如實(shí)的完成實(shí)體復(fù)制。再應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬手術(shù)技巧，可以恢復(fù)骨骼的正常結(jié)構(gòu)，從而制作骨折或骨腫瘤對(duì)位后的三維結(jié)構(gòu)?；谒谱鞯男g(shù)后模型，采用系列特制的預(yù)成型工具，完成植入固定板的預(yù)成型。從而節(jié)約外科手術(shù)時(shí)間，提尚手術(shù)精準(zhǔn)度。
【附圖說明】
[0015]圖1為mimics軟件生成的模型數(shù)字三維結(jié)構(gòu)；
[0016]圖2為支柱處理前的模型；
[0017]圖3為支柱處理后及拋光后的模型。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。
[0019]—種基于3D打印模型的骨骼固定板術(shù)前預(yù)成型的方法，包括以下步驟:獲取人體CT掃描DIC0M數(shù)據(jù)；根據(jù)人體組織光密度值差異，利用開放式醫(yī)學(xué)影像學(xué)軟件完成骨骼數(shù)據(jù)獲取并完成人體骨骼虛擬手術(shù)；輸出STL格式至3D打印機(jī)進(jìn)行打印，使用聚乳酸材料融纖增材的打印方式，獲取骨骼模型；采用鈦板預(yù)成型工具，依據(jù)模型完成骨骼固定板成型。
[0020]實(shí)施例:
[0021]步驟1:數(shù)據(jù)錄入:
[0022]1.1數(shù)據(jù)采集:在醫(yī)療機(jī)構(gòu)的放射科，采集患者的薄層CT或MRI檢查所生成的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，Digital imaging and communicat1ns in medicine,DICOM 3.0 數(shù)據(jù)；
[0023]1.2數(shù)據(jù)的篩選:
[0024]1.2.1由于掃描數(shù)據(jù)決定輸出模型結(jié)果，本發(fā)明方法的最高輸出精度是層厚0.1mm，因此建議CT或MRI掃描層厚<或=2mm ；
[0025]1.2.2通過模型研究發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明方法最高打印精度為0.1mm,因此低于0.1mm的組織結(jié)構(gòu)，例如鼻竇或鼻旁竇等結(jié)構(gòu)研究不適用于本發(fā)明；
[0026]1.2.3由于本發(fā)明的打印布景范圍為150X150X240mm，因此研究范疇?wèi)?yīng)小于該體積；
[0027]1.3使用Mimics軟件錄入DIC0M數(shù)據(jù):使用file欄的import images工具，打開收集到的D