腓骨近端骨腫瘤病灶清除導(dǎo)向器制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于生物與新醫(yī)藥技術(shù)，具體涉及一種腓骨近端骨腫瘤病灶清除導(dǎo)向器制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于骨腫瘤手術(shù)而言，因患者腫瘤生長(zhǎng)部位、類型、大小不同，手術(shù)方式差異性很大，再加之患者間年齡、體型、體質(zhì)等差異，十分有必要為患者進(jìn)行一對(duì)一的個(gè)體化手術(shù)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為手術(shù)前設(shè)計(jì)提供良好的工作平臺(tái)，能夠讓骨科醫(yī)生很容易的進(jìn)行數(shù)字化的、精準(zhǔn)的手術(shù)設(shè)計(jì)，但將術(shù)前設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的還原應(yīng)用于實(shí)際手術(shù)卻是一個(gè)難題。隨著3D打印技術(shù)的推廣使用，基于3D打印技術(shù)的手術(shù)導(dǎo)向器設(shè)計(jì)、制作工藝孕育而生。手術(shù)方案設(shè)計(jì)是結(jié)果，而導(dǎo)向器則是達(dá)到這種結(jié)果的方式，因此，導(dǎo)板是手術(shù)設(shè)計(jì)的逆向工程產(chǎn)物。在手術(shù)設(shè)計(jì)的同時(shí)，即可在設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上完成導(dǎo)板的設(shè)計(jì)，生成文件用于3D打印加工。加工好的導(dǎo)板能夠在手術(shù)過(guò)程中還原手術(shù)設(shè)計(jì)方案，引導(dǎo)手術(shù)者順利的按照手術(shù)前的設(shè)計(jì)進(jìn)行手術(shù)操作。
[0003]數(shù)字化的手術(shù)輔助定位系統(tǒng)，可以幫助醫(yī)生將手術(shù)前的設(shè)計(jì)方案完整、準(zhǔn)確的導(dǎo)入到手術(shù)中。目前較為流行的手術(shù)定位系統(tǒng)有:術(shù)中計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航、術(shù)中導(dǎo)向器等，前者定位精確，術(shù)中操作靈活性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的應(yīng)變性，術(shù)中可以給與實(shí)時(shí)的圖像支持，切除后可驗(yàn)證范圍；但其硬件投資較大，操作學(xué)習(xí)曲線長(zhǎng)，術(shù)中定位裝置的安裝會(huì)照成二次損傷。術(shù)中導(dǎo)向器將手術(shù)前的設(shè)計(jì)方案帶入手術(shù)中，輔助醫(yī)生按照設(shè)計(jì)完成手術(shù)操作。輕松簡(jiǎn)單的標(biāo)記腫瘤范圍、確定截骨角度、引導(dǎo)內(nèi)固定安裝等等，設(shè)計(jì)原理就是設(shè)計(jì)出一組曲面，使得這個(gè)曲面能夠很好的貼附于手術(shù)中顯露出的骨面，貼附應(yīng)具有位置唯一性，固定好的導(dǎo)板應(yīng)不易移動(dòng)位置，同時(shí)導(dǎo)板上還帶有引導(dǎo)細(xì)克氏針的孔洞，通過(guò)引導(dǎo)，將克氏針固定于骨組織，去除導(dǎo)板后，可使用磨鉆或擺鋸進(jìn)行截骨，范圍較小的良性病變也可定位后直接使用刮勺刮除。
[0004]3D打印通常可為導(dǎo)向器設(shè)計(jì)后形成實(shí)物并提供臨床使用提供有效解決方案，具有精準(zhǔn)度高，操作簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉的特點(diǎn)。但是，利用3D打印技術(shù)打印導(dǎo)向器目前存在一些難以克服的技術(shù)瓶頸:
[0005]1)目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)針對(duì)骨性特征曲面提取的專業(yè)軟件，完全依賴手工繪制提??；且該方法主要應(yīng)用于工業(yè)部件曲面提取，因工業(yè)部件曲面通常有限，故手工提取工作量相對(duì)較小。在對(duì)骨腫瘤模型的點(diǎn)云數(shù)據(jù)形成蒙皮并網(wǎng)格化后存在數(shù)量巨大的三角面片，需要工科專業(yè)技術(shù)人員花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)的三角面片破洞的修補(bǔ)，修補(bǔ)后根據(jù)獲得目標(biāo)曲面一一進(jìn)行手工繪制構(gòu)成實(shí)體，從而得到特征曲面體，繪制過(guò)程繁瑣且精準(zhǔn)度受人為因素影響較大。寰樞椎曲面更為復(fù)雜，即使簡(jiǎn)化后仍然有7-8萬(wàn)個(gè)曲面，手工提取及繪制工作量極其巨大；即使是熟練的專業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)人員，也要耗費(fèi)數(shù)百小時(shí)，不僅人工成本巨大，而且加上導(dǎo)向器的后期制作時(shí)間，患者往往會(huì)錯(cuò)過(guò)最佳手術(shù)時(shí)機(jī)。
[0006]2)目前3D打印技術(shù)利用快速成型技術(shù)制作導(dǎo)向器是基于SLA技術(shù)(立體光固化成型法)，用特定波長(zhǎng)與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點(diǎn)到線，由線到面順序凝固，完成一個(gè)層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺(tái)在垂直方向移動(dòng)一個(gè)層片的高度，再固化另一個(gè)層面，這樣層層疊加構(gòu)成一個(gè)三維實(shí)體。但存在以下缺點(diǎn):①在患者層面，樹脂固化過(guò)程中產(chǎn)生收縮，不可避免地會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力或引起形變，因此制作出的導(dǎo)向器精確度低。由于導(dǎo)向器精度導(dǎo)致的置釘誤差，有可能使患者出現(xiàn)動(dòng)脈損傷在醫(yī)院層面，SLA系統(tǒng)造價(jià)高昂，其使用和維護(hù)成本過(guò)高，國(guó)內(nèi)大多數(shù)醫(yī)院無(wú)法獲得如此高昂價(jià)格的工業(yè)級(jí)制造設(shè)備，即使購(gòu)進(jìn)設(shè)備，維護(hù)設(shè)備的人力及經(jīng)濟(jì)成本也頗高，因此無(wú)法在國(guó)內(nèi)醫(yī)院推廣在醫(yī)生層面，SLA系統(tǒng)是要對(duì)液體進(jìn)行操作的精密設(shè)備，對(duì)工作環(huán)境要求苛刻，成型件多為樹脂類，強(qiáng)度，剛度，耐熱性有限，不利于長(zhǎng)時(shí)間保存，因此在導(dǎo)向器的制備過(guò)程中醫(yī)生面臨的巨大的挑戰(zhàn)。④在工程技術(shù)層面，預(yù)處理軟件與驅(qū)動(dòng)軟件運(yùn)算量大，與加工效果關(guān)聯(lián)性太高，軟件系統(tǒng)操作復(fù)雜，導(dǎo)向器實(shí)體制備需要專人操作并維護(hù)，其學(xué)科交叉的特殊屬性使計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)工程人員需要與骨科醫(yī)生進(jìn)行反復(fù)討論設(shè)計(jì)，耗費(fèi)大量時(shí)間。上述各個(gè)層面的不足，決定了該技術(shù)目前無(wú)法廣泛地在臨床上進(jìn)行推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，而提供一種使臨床醫(yī)生直接利用這一工作平臺(tái)，輸入手術(shù)患者的CT數(shù)據(jù)資料，就可以設(shè)計(jì)制備出導(dǎo)向器，可以克服目前國(guó)內(nèi)該技術(shù)領(lǐng)域瓶頸，具有重大的科研價(jià)值和臨床使用意義腓骨近端骨腫瘤病灶清除導(dǎo)向器制備裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種腓骨近端骨腫瘤病灶清除導(dǎo)向器，包括患者CT掃描影片、骨骼重建裝置、導(dǎo)向器構(gòu)建裝置、3D打印機(jī)，所述骨骼重建裝置的輸入端設(shè)置有CT掃描影片讀取端口，所述患者CT掃描影片設(shè)置在CT掃描影片讀取端口內(nèi)，骨骼重建裝置內(nèi)設(shè)置有CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊，所述CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊輸出端連接所述導(dǎo)向器構(gòu)建裝置的輸入端，所述導(dǎo)向器構(gòu)建裝置的輸出端連接所述3D打印機(jī)的輸入端。
[0009]本發(fā)明的CT掃描影片，由CT機(jī)對(duì)人體掃描出來(lái)得到，骨骼重建裝置、導(dǎo)向器構(gòu)建裝置和3D打印機(jī)，分別是一臺(tái)小型的智能處理設(shè)備，均在市面上有成品可購(gòu)買得到。
[0010]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的數(shù)字可視化骨腫瘤病灶導(dǎo)向器制備裝置，臨床醫(yī)生直接利用這一工作平臺(tái)，輸入手術(shù)患者的CT數(shù)據(jù)資料，就可以設(shè)計(jì)制備出導(dǎo)向器，大幅度提高手術(shù)精確性并降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型腓骨近端骨腫瘤病灶清除導(dǎo)向器制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖中:1_CT掃描影片；2_骨骼重建裝置(2.ι-CT掃描影片讀取端口 ；2.2-CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊)；3_導(dǎo)向器構(gòu)建裝置；4-3D打印機(jī)；5_導(dǎo)向器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0014]如圖1所示的腓骨近端骨腫瘤病灶清除導(dǎo)向器制備裝置，包括患者CT掃描影片1、骨骼重建裝置2、導(dǎo)向器構(gòu)建裝置3、3D打印機(jī)4，骨骼重建裝置2的輸入端設(shè)置有CT掃描影片讀取端口 2.1，患者CT掃描影片1設(shè)置在CT掃描影片讀取端口 2.1內(nèi)，骨骼重建裝置2內(nèi)設(shè)置有CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊2.2，CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊2.2輸出端連接所述導(dǎo)向器構(gòu)建裝置3的輸入端，導(dǎo)向器構(gòu)建裝置3的輸出端連接所述3D打印機(jī)4的輸入端，整個(gè)裝置構(gòu)成數(shù)字可視化骨腫瘤病灶導(dǎo)向器3D設(shè)計(jì)打印工作平臺(tái)，使臨床醫(yī)生直接利用這一工作平臺(tái)，輸入手術(shù)患者的CT數(shù)據(jù)資料，就可以設(shè)計(jì)制備出導(dǎo)向器5。
[0015]以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。其他參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行結(jié)構(gòu)或技術(shù)原理的修改，或者對(duì)于部分內(nèi)容進(jìn)行修改替換或組裝，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型涉及的技術(shù)方案的精神和范圍。
[0016]本說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種腓骨近端骨腫瘤病灶清除導(dǎo)向器制備裝置，其特征在于:包括患者CT掃描影片(1)、骨骼重建裝置(2)、導(dǎo)向器構(gòu)建裝置(3)、3D打印機(jī)(4)，所述骨骼重建裝置(2)的輸入端設(shè)置有CT掃描影片讀取端口(2.1)，所述患者CT掃描影片(1)設(shè)置在CT掃描影片讀取端口(2.1)內(nèi)，骨骼重建裝置(2)內(nèi)設(shè)置有CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊(2.2)，所述CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊(2.2)輸出端連接所述導(dǎo)向器構(gòu)建裝置(3)的輸入端，所述導(dǎo)向器構(gòu)建裝置(3)的輸出端連接所述3D打印機(jī)(4)的輸入端。
【專利摘要】一種腓骨近端骨腫瘤病灶清除導(dǎo)向器制備裝置，包括患者CT掃描影片、骨骼重建裝置、導(dǎo)向器構(gòu)建裝置、3D打印機(jī)，所述骨骼重建裝置的輸入端設(shè)置有CT掃描影片讀取端口，所述患者CT掃描影片設(shè)置在CT掃描影片讀取端口內(nèi)，骨骼重建裝置內(nèi)設(shè)置有CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊，所述CT掃描影片數(shù)據(jù)分析模塊輸出端連接所述導(dǎo)向器構(gòu)建裝置的輸入端，所述導(dǎo)向器構(gòu)建裝置的輸出端連接所述3D打印機(jī)的輸入端。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的數(shù)字可視化骨腫瘤病灶導(dǎo)向器3D打印工作平臺(tái)，臨床醫(yī)生直接利用這一工作平臺(tái)，輸入手術(shù)患者的CT數(shù)據(jù)資料，就可以設(shè)計(jì)制備出導(dǎo)向器，大幅度提高手術(shù)精確性并降低手術(shù)風(fēng)。
【IPC分類】A61B17/56
【公開號(hào)】CN204951112
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520541001
【發(fā)明人】劉融, 陳令斌, 周麗麗, 陳超斌, 陳克, 肖志娟, 吳紅玲, 楊學(xué)輝
【申請(qǐng)人】武漢市普仁醫(yī)院
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日