線的位置、方向、深度，內(nèi)固定鋼板及螺釘?shù)奈恢?、方向、長(zhǎng)度等。
[0033]其中，手術(shù)導(dǎo)板模型由外架和內(nèi)襯兩部分組成，其中外架優(yōu)選塑料等易于獲取且價(jià)格低廉的的軟性材料經(jīng)過(guò)3d打印等快速成型技術(shù)直接獲得，而內(nèi)襯則由金屬等硬性材料制成，可以根據(jù)手術(shù)部位定制，或者直接通用化制作以便重復(fù)實(shí)用；其中，外架尺寸固定，內(nèi)襯尺寸可以有多種型號(hào)選擇。可以選擇不同內(nèi)徑的內(nèi)襯以適合不同直徑的螺釘或者鉆頭使用，并選擇不同的內(nèi)寬度和長(zhǎng)度以便匹配不同切除平面(擺鋸截除、切除刀切除等)的使用以及不同切除刀(擺鋸、線鋸、骨刀等)的使用。
[0034]步驟6:將所得網(wǎng)格模型及手術(shù)導(dǎo)板模型轉(zhuǎn)換為逐層橫截面數(shù)據(jù)
將所得網(wǎng)格模型及手術(shù)導(dǎo)板模型轉(zhuǎn)換為逐層橫截面數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存為STL或3MF格式，并添加自定義的附加信息；
所述附加信息可以包含以下內(nèi)容:網(wǎng)格模型對(duì)應(yīng)的組織、器官的密度、網(wǎng)格模型厚度、網(wǎng)格模型所包圍區(qū)域的填充率和網(wǎng)格模型所代表的組織、器官的顏色；
所述的逐層橫截面的厚度為0.1-5毫米，生成逐層橫截面數(shù)據(jù)可使用的軟件可以是Mimics、Cura、Magics、Skeinforge> Slier、netfabb 或其它基于 Windows2003 及后續(xù)版本提供的SDK開(kāi)發(fā)軟件。
[0035]步驟7:將逐層橫截面數(shù)據(jù)傳入3d打印機(jī)，進(jìn)行打印針對(duì)手術(shù)部位中不同的組成部分，選擇對(duì)應(yīng)的3D打印材料。
[0036]骨骼的打印材料為磷酸鈣、磷酸鈣生物陶瓷、含磷酸鈣的混合材料、聚乳酸、含有聚乳酸的混合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物等具有一定硬度的材料。
[0037]臟器、腔道、神經(jīng)、血管、肌肉、皮膚的打印材料為硅膠、橡膠、明膠及工業(yè)淀粉形成的材料，也可以是其他柔性材料、彈性材料的單一品種或混合物。
[0038]其中，外架的打印材料為硬性材料，所述硬性材料為不銹鋼、鈦合金、鋁合金、鉻合金、PEEK材料及碳纖維等構(gòu)成的單一品種或混合物。
[0039]內(nèi)襯的打印材料為軟性材料，所述軟性材料為ABS塑料、聚氨酯、樹(shù)脂、包裹纖維的樹(shù)脂材料、橡膠、膠乳、合成橡膠、尼龍及聚合物構(gòu)成的單一品種或混合物。
[0040]其中，對(duì)上述3D打印材料的選擇或者組合方法還包括:可根據(jù)不同部位，選用不同材料或者同一材料的不同顏色，以便進(jìn)行區(qū)別，便于最終模型的使用。
[0041]本發(fā)明所適合使用的3d打印技術(shù)包括:消融堆積、分層粘合、激光融合、光敏融合等。
[0042]實(shí)際操作中，本發(fā)明可以在本地通過(guò)機(jī)械制作，也可以通過(guò)模型數(shù)據(jù)傳送，進(jìn)行遠(yuǎn)程機(jī)器制作。所謂機(jī)械包括目前制作模型的普通機(jī)床，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)械，快速成型機(jī)械(3d打印機(jī))以及其他類型機(jī)械。其中使用3d打印機(jī)，可以設(shè)置的3d打印參數(shù)為:噴頭溫度:-30攝氏度~800攝氏度；底盤溫度:-10攝氏度~200攝氏度；送料速度:5mm /s~800mm / s ;空走速度:5mm / s~800mm / s ;填充率:1%~100%。
步驟8:后續(xù)處理
手術(shù)部位網(wǎng)格模型的后續(xù)處理:可以不處理，也可以經(jīng)過(guò)描繪、噴涂或浸泡不同顏色或者打磨、鉆孔、切割處理或者添加其他不需/不能打印組件，最后組裝成所需模型。
[0043]手術(shù)導(dǎo)板的后續(xù)處理:手術(shù)前經(jīng)過(guò)消毒程序，經(jīng)檢驗(yàn)消毒合格后送到手術(shù)室，醫(yī)生根據(jù)術(shù)前的計(jì)劃，精確進(jìn)行手術(shù)治療。
[0044]綜上所述，顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.制作人體組織模擬手術(shù)模型及導(dǎo)板的方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1:采集人體組織的CT/MR數(shù)據(jù) 針對(duì)進(jìn)行模擬手術(shù)的人體部位，進(jìn)行掃描得到CT/MR數(shù)據(jù)；將CT/MR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維數(shù)據(jù)集，通過(guò)三維數(shù)據(jù)集，建立模擬手術(shù)的計(jì)算機(jī)虛擬模型； 步驟2:對(duì)CT/MR數(shù)據(jù)進(jìn)行整理重建 對(duì)于CT/MR數(shù)據(jù)中包含的圖像像素間的相互關(guān)系信息進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換，獲得符合實(shí)際人體情況的模型空間位置數(shù)據(jù)；其中，所述空間轉(zhuǎn)換方法包括彈性變換、仿射變換、剛性變換、非剛性變換以及在不同圖像尺度上進(jìn)行的上述變換方式的組合； 步驟3:模型空間位置數(shù)據(jù)的分割 將模型空間位置數(shù)據(jù)進(jìn)行MR圖像的分割，得到各器官的分割圖像，根據(jù)圖像分割的結(jié)果，生成描述手術(shù)部位的三維網(wǎng)格曲面，再根據(jù)CT/MR圖像的信息，生成手術(shù)部位的內(nèi)外組織結(jié)構(gòu)信息，將內(nèi)外組織結(jié)構(gòu)信息附加到三維網(wǎng)格曲面中，形成手術(shù)部位的網(wǎng)格模型； 步驟4:基于手術(shù)部位的網(wǎng)格模型，添加切除部位、內(nèi)固定位置、內(nèi)固定方向及內(nèi)固定長(zhǎng)度的手術(shù)信息； 步驟5:逆向工程制作手術(shù)導(dǎo)板模型 根據(jù)步驟4中獲取的網(wǎng)格模型，制作表面與網(wǎng)格模型貼服的手術(shù)導(dǎo)板模型；其中，手術(shù)導(dǎo)板模型由外架和內(nèi)襯兩部分組成，其中對(duì)軟性材料經(jīng)過(guò)3d打印獲得外架，由硬性材料制成內(nèi)襯；同時(shí)，外架尺寸固定，內(nèi)襯根據(jù)手術(shù)部位定制，設(shè)定選擇型號(hào)； 步驟6:將所得網(wǎng)格模型及手術(shù)導(dǎo)板模型轉(zhuǎn)換為逐層橫截面數(shù)據(jù)將所得網(wǎng)格模型及手術(shù)導(dǎo)板模型轉(zhuǎn)換為逐層橫截面數(shù)據(jù)，添加附加信息；所述附加信息包含以下內(nèi)容:網(wǎng)格模型對(duì)應(yīng)的組織、器官的密度，網(wǎng)格模型厚度，網(wǎng)格模型所包圍區(qū)域的填充率，網(wǎng)格模型所代表的組織、器官的顏色； 步驟7:將逐層橫截面數(shù)據(jù)傳入3d打印機(jī)進(jìn)行打印 針對(duì)手術(shù)部位中不同的組成部分，選擇對(duì)應(yīng)的3D打印材料；其中，骨骼的打印材料為磷酸鈣、磷酸鈣生物陶瓷、含磷酸鈣的混合材料、聚乳酸、含有聚乳酸的混合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物以及含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物； 臟器、腔道、神經(jīng)、血管、肌肉、皮膚的打印材料為硅膠、橡膠、明膠及工業(yè)淀粉形成的材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作人體組織模擬手術(shù)模型及導(dǎo)板的方法，其特征在于所述的步驟6中，逐層橫截面的厚度為0.1毫米~5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作人體組織模擬手術(shù)模型及導(dǎo)板的方法，其特征在于所述的步驟5中，在手術(shù)導(dǎo)板模型上標(biāo)示手術(shù)提示信息，手術(shù)提示信息包括切除線的位置、方向、深度，以及內(nèi)固定鋼板、螺釘兩者的位置、方向、長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作人體組織模擬手術(shù)模型及導(dǎo)板的方法，其特征在于所述的步驟7中，外架的打印材料為硬性材料，所述硬性材料為不銹鋼、鈦合金、鋁合金、鉻合金、PEEK材料及碳纖維構(gòu)成的單一品種及混合物；此外，內(nèi)襯的打印材料為軟性材料，所述軟性材料為ABS塑料、聚氨酯、樹(shù)脂、橡膠、膠乳、合成橡膠、尼龍、聚合物及包裹纖維的樹(shù)脂材料構(gòu)成的單一品種或混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作人體組織模擬手術(shù)模型及導(dǎo)板的方法，其特征在于所述的步驟7中，3d打印機(jī)的打印參數(shù)為:噴頭溫度:-30攝氏度?800攝氏度；底盤溫度:-10攝氏度?200攝氏度；送料速度:5_ / s?800_ / s ;空走速度:5_ / s?800_ / s ;填充率:1%~100%。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制作人體組織模擬手術(shù)模型及導(dǎo)板的方法，包括如下步驟：采集人體組織的CT/MR數(shù)據(jù)，整理重建，進(jìn)行模型空間位置數(shù)據(jù)的精確分割，基于手術(shù)部位的網(wǎng)格模型，添加手術(shù)信息，逆向工程制作手術(shù)導(dǎo)板模型，將所得網(wǎng)格模型及手術(shù)導(dǎo)板模型轉(zhuǎn)換為逐層橫截面數(shù)據(jù)，將逐層橫截面數(shù)據(jù)傳入3d打印機(jī)進(jìn)行打印。本發(fā)明通過(guò)3D打印得到精確的醫(yī)學(xué)模型與導(dǎo)板的結(jié)合，可以低成本、快速的進(jìn)行精確的模擬手術(shù)，根據(jù)術(shù)前導(dǎo)板精確的執(zhí)行術(shù)前模擬計(jì)劃，進(jìn)而降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，縮短手術(shù)時(shí)間，提高手術(shù)效果，具有極大的實(shí)用價(jià)值。
【IPC分類】A61B19-00, B33Y70-00, B33Y10-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104739513
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510108088
【發(fā)明人】徐貴升
【申請(qǐng)人】徐貴升
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日