一種計算機模擬結合3d打印脊柱手術方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法，該方法運用MIMICS軟件采集并處理患者脊柱三維CT數(shù)據(jù)，在計算機中制作脊柱三維重建模型，立體、精確地顯示病灶及周圍組織情況，據(jù)此設計手術方案，明確手術入路、切除范圍、術中注意事項等，并在三維重建模型上完成虛擬手術，然后，運用3D打印技術，等比例打印出患者脊柱骨骼及脊髓全仿真模型，進行實體模型預演，驗證手術方案的可行性，最終正式實施手術。醫(yī)生得以在術前清晰、直觀地了解病變及周圍組織情況，周密制定切合患者實際的個體化手術方案，術中操作精準，大大減小了手術創(chuàng)傷、減少了術中出血、縮短了手術耗時、降低了手術風險，患者術后恢復快，增進了醫(yī)患溝通效果，提高了患者配合度。
【專利說明】一種計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于3D打印醫(yī)學領域，尤其涉及一種計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法。

【背景技術】
[0002]3D打印，即快速成型技術的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。
[0003]3D打印在醫(yī)學領域尤其是骨科領域已經(jīng)得到越來越多的應用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法，旨在減小脊柱手術中的創(chuàng)傷、縮短手術時間、降低手術風險。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法基本流程為:運用MMICS軟件采集并處理患者脊柱三維CT數(shù)據(jù)，在計算機中制作脊柱三維重建模型，立體、精確地顯示病灶及周圍組織情況，據(jù)此設計手術方案，明確手術入路、切除范圍、術中注意事項等，并在三維重建模型上完成虛擬手術，然后，運用3D打印技術，等比例打印出患者脊柱骨骼及脊髓全仿真模型，進行實體模型預演，驗證手術方案的可行性，熟悉操作步驟，最終正式實施手術。
[0006]進一步，所述的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法的具體步驟如下:
[0007]步驟一、對擬實施手術的脊柱節(jié)段進行薄層CT掃描，采集影像資料的DICOM格式文件；
[0008]步驟二、在Mimics軟件中導入DICOM格式影像文件。
[0009]步驟三、應用Mimics軟件中基礎模塊的相關功能，根據(jù)不同組織的密度差異，分離出脊柱骨骼和椎管內(nèi)硬膜包繞的脊髓組織，并進行三維重建。然后進行以下三項操作，實現(xiàn)三個目標:手術導板的制作及在內(nèi)固定螺釘置入過程中的應用、計算機手術模擬、在3D打印的實體模型上演練手術過程。
[0010]進一步，手術導板的制作及在內(nèi)固定螺釘置入過程中的應用，具體步驟如下:
[0011]步驟一、應用Mimics軟件的設計模塊，創(chuàng)建與實際手術中擬應用的相同規(guī)格的虛擬螺釘；
[0012]步驟二、在計算機中模擬將螺釘置入到重建好的脊柱的準確位置；
[0013]步驟三、根據(jù)置入的螺釘，設計導板；
[0014]步驟四、將導板導出為Stl格式文件，并導入3D打印機，打印出實體導板；
[0015]步驟五、在實際手術操作過程中根據(jù)導板準確置入螺釘；
[0016]步驟六、實現(xiàn)內(nèi)固定的精確置入。
[0017]進一步，計算機手術模擬的具體步驟如下:
[0018]步驟一、應用Mimics軟件的手術模擬模塊，在計算機上設計手術方案，并反復進行手術減壓和病灶切除等模擬操作；
[0019]步驟二、確立精確的手術入路和切除范圍，明確術中可能遇到的潛在風險，并制定規(guī)避方案；
[0020]步驟三、實現(xiàn)計算機手術模擬的目標。
[0021]進一步，在3D打印的實體模型上演練手術過程的具體步驟如下:
[0022]步驟一、將在基礎模塊中重建的三維影像資料導出為Stl格式，并導入3D打印機；
[0023]步驟二、等比例打印出脊柱骨骼及脊髓的全仿真模型；
[0024]步驟三、在仿真模型上模擬實施椎管減壓、內(nèi)固定螺釘置入和病灶切除等操作；
[0025]步驟四、實現(xiàn)實體模型手術預演，驗證手術方案的可行性。
[0026]效果:T總
[0027]本發(fā)明借助患者脊柱三維虛擬模型與3D實體模型，醫(yī)生得以在術前清晰、直觀地了解病變及周圍組織情況，周密制定切合患者實際的個體化手術方案，并進行模擬演練，確保術前準備充分，術中操作精準，大大減小了手術創(chuàng)傷、減少了術中出血、縮短了手術耗時、降低了手術風險，患者術后恢復快，此外，醫(yī)生還可借助計算機模擬演示與3D打印模型讓患者在術前直觀了解了自身病情和手術規(guī)劃，增進了醫(yī)患溝通效果，提高了患者配合度，本發(fā)明還為臨床教學帶來便利，可使醫(yī)學生接受更為有效的手術培訓，提升實踐教學質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明實施例提供的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法流程圖。

【具體實施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]圖1示出了本發(fā)明的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法流程圖，如圖所示，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法基本流程為:運用MMICS軟件采集并處理患者脊柱三維CT數(shù)據(jù)，在計算機中制作脊柱三維重建模型，立體、精確地顯示病灶及周圍組織情況，據(jù)此設計手術方案，明確手術入路、切除范圍、術中注意事項等，并在三維重建模型上完成虛擬手術，然后，運用3D打印技術，等比例打印出患者脊柱骨骼及脊髓全仿真模型，進行實體模型預演，驗證手術方案的可行性，熟悉操作步驟，最終正式實施手術。
[0031]進一步，所述的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法的具體步驟如下:
[0032]步驟一、對擬實施手術的脊柱節(jié)段進行薄層CT掃描，采集影像資料的DICOM格式文件；
[0033]步驟二、在Mimics軟件中導入DICOM格式影像文件。
[0034]步驟三、應用Mimics軟件中基礎模塊的相關功能，根據(jù)不同組織的密度差異，分離出脊柱骨骼和椎管內(nèi)硬膜包繞的脊髓組織，并進行三維重建。然后進行以下三項操作，實現(xiàn)三個目標:手術導板的制作及在內(nèi)固定螺釘置入過程中的應用、計算機手術模擬、在3D打印的實體模型上演練手術過程。
[0035]進一步，手術導板的制作及在內(nèi)固定螺釘置入過程中的應用，具體步驟如下:
[0036]步驟一、應用Mimics軟件的設計模塊，創(chuàng)建與實際手術中擬應用的相同規(guī)格的虛擬螺釘；
[0037]步驟二、在計算機中模擬將螺釘置入到重建好的脊柱的準確位置；
[0038]步驟三、根據(jù)置入的螺釘，設計導板；
[0039]步驟四、將導板導出為Stl格式文件，并導入3D打印機，打印出實體導板；
[0040]步驟五、在實際手術操作過程中根據(jù)導板準確置入螺釘；
[0041]步驟六、實現(xiàn)內(nèi)固定的精確置入。
[0042]進一步，計算機手術模擬的具體步驟如下:
[0043]步驟一、應用Mimics軟件的手術模擬模塊，在計算機上設計手術方案，并反復進行手術減壓和病灶切除等模擬操作；
[0044]步驟二、確立精確的手術入路和切除范圍，明確術中可能遇到的潛在風險，并制定規(guī)避方案；
[0045]步驟三、實現(xiàn)計算機手術模擬的目標。
[0046]進一步，在3D打印的實體模型上演練手術過程的具體步驟如下:
[0047]步驟一、將在基礎模塊中重建的三維影像資料導出為Stl格式，并導入3D打印機；
[0048]步驟二、等比例打印出脊柱骨骼及脊髓的全仿真模型；
[0049]步驟三、在仿真模型上模擬實施椎管減壓、內(nèi)固定螺釘置入和病灶切除等操作；
[0050]步驟四、實現(xiàn)實體模型手術預演，驗證手術方案的可行性。
[0051]本發(fā)明借助患者脊柱三維虛擬模型與3D實體模型，醫(yī)生得以在術前清晰、直觀地了解病變及周圍組織情況，周密制定切合患者實際的個體化手術方案，并進行模擬演練，確保術前準備充分，術中操作精準，大大減小了手術創(chuàng)傷、減少了術中出血、縮短了手術耗時、降低了手術風險，患者術后恢復快，復查內(nèi)固定釘棒位置及螺釘植入方向和長度與術前模擬方案完全匹配，脊柱畸形矯正滿意，脊柱穩(wěn)定性得到完美重建，此外，醫(yī)生還可借助計算機模擬演示與3D打印模型讓患者在術前直觀了解了自身病情和手術規(guī)劃，增進了醫(yī)患溝通效果，提高了患者配合度。此項技術還為臨床教學帶來便利，可使醫(yī)學生接受更為有效的手術培訓，提升實踐教學質(zhì)量。
[0052]上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法，其特征在于，所述的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法運用MMICS軟件采集并處理患者脊柱三維CT數(shù)據(jù)，在計算機中制作脊柱三維重建模型，立體、精確地顯示病灶及周圍組織情況，據(jù)此設計手術方案，明確手術入路、切除范圍、術中注意事項，并在三維重建模型上完成虛擬手術，然后，運用3D打印技術，等比例打印出患者脊柱骨骼及脊髓全仿真模型，進行實體模型預演，驗證手術方案的可行性，熟悉操作步驟，最終正式實施手術。
2.如權利要求1所述的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法，其特征在于，所述的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法的具體步驟如下: 步驟一、對擬實施手術的脊柱節(jié)段進行薄層CT掃描，采集影像資料的DICOM格式文件； 步驟二、在Mimics軟件中導入DICOM格式影像文件。 步驟三、應用Mimics軟件中基礎模塊的相關功能，根據(jù)不同組織的密度差異，分離出脊柱骨骼和椎管內(nèi)硬膜包繞的脊髓組織，并進行三維重建。然后進行以下三項操作，實現(xiàn)三個目標:手術導板的制作及在內(nèi)固定螺釘置入過程中的應用、計算機手術模擬、在3D打印的實體模型上演練手術過程。
3.如權利要求1所述的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法，其特征在于，手術導板的制作及在內(nèi)固定螺釘置入過程中的應用，具體步驟如下: 步驟一、應用Mimics軟件的設計模塊，創(chuàng)建與實際手術中擬應用的相同規(guī)格的虛擬螺釘； 步驟二、在計算機中模擬將螺釘置入到重建好的脊柱的準確位置； 步驟三、根據(jù)置入的螺釘，設計導板； 步驟四、將導板導出為Stl格式文件，并導入3D打印機，打印出實體導板； 步驟五、在實際手術操作過程中根據(jù)導板準確置入螺釘； 步驟八、實現(xiàn)內(nèi)固定的精確置入。
4.如權利要求1所述的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法，其特征在于，計算機手術模擬的具體步驟如下: 步驟一、應用Mimics軟件的手術模擬模塊，在計算機上設計手術方案，并反復進行手術減壓和病灶切除的模擬操作； 步驟二、確立精確的手術入路和切除范圍，明確術中遇到的潛在風險，并制定規(guī)避方案； 步驟三、實現(xiàn)計算機手術模擬的目標。
5.如權利要求1所述的計算機模擬結合3D打印脊柱手術方法，其特征在于，在3D打印的實體模型上演練手術過程的具體步驟如下: 步驟一、將在基礎模塊中重建的三維影像資料導出為Stl格式，并導入3D打印機； 步驟二、等比例打印出脊柱骨骼及脊髓的全仿真模型； 步驟三、在仿真模型上模擬實施椎管減壓、內(nèi)固定螺釘置入和病灶切除的操作； 步驟四、實現(xiàn)實體模型手術預演，驗證手術方案的可行性。
【文檔編號】B22F3/00GK104441664SQ201410728474
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權日:2014年12月5日
【發(fā)明者】馬學曉 申請人:馬學曉