基于3d打印模型的骨骼固定板術前預成型的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及現代醫學診斷及治療領域，具體為一種基于3D打印模型的骨骼固定板術前預成型的方法。
【背景技術】
[0002]現代醫學診斷及治療技術與科技革命息息相關。自X射線發現以來，使醫生能夠借助放射線了解活體骨骼組織的空間結構及形態變化。到20世紀70年代開始，CT掃描技術讓醫生能夠及精確分析人體各個薄層的組織結構。到90年代，通過后期的計算機數字處理，能夠虛擬組織結構的三維空間，在CT片或計算機上以二維圖片的形式展現。但隨著3D打印技術的發展，目前為組織結構的三維實體再現再現提供了技術基礎。
[0003]1984年，Charles發明光固化立體成型技術，推出了世界上第一款3D打印機；2010年美國Oraganovo公司推出世界上第一臺生物打印機，能夠利用患者自身細胞進行設計打印。2012年荷蘭科學家首例使用3D打印技術，完成83歲女性的下頌骨移植手術。雖然3D打印技術能夠在醫療工作和生命科學研究工作中發揮巨大的優勢，但是以上的技術應用僅僅局限于國外大型科研機構，無法在我國各個醫療機構和醫學院所普及。
[0004]在臨床和科研工作中有大量的實體模型的需求。由于骨骼的解剖形態是立體的，使得醫學重建難以在術中順利完成，目前3D打印快速成型技術在骨缺損重建中的應用價值已經得到公認，它能夠輔助診斷疾病、制定方案、模擬手術、減少創傷，大大提高診斷準確率及操作精度。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重建，但是統一規格的各類成型板或接骨板不具備三維空間結構，通常是在手術臺上完成結構制備。常規方法會耽誤大量的治療時間，增加患者術中的出血量和藥物使用量。如果在手術前能夠預先復制患者傷情或治療后的骨缺損情況，采取植入體預成型的治療方法，將會大大提尚患者的治療效率。
[0005]目前我國骨折或骨腫瘤手術通常采用術中植入體成型的技術，延長手術時間，無法達到植入體的精確成型，并增加了醫生的工作難度。使患者在手術過程當中出血量增加，骨折復位效果不良，帶來大量的術后并發癥。通過此項技術，能夠很好解決以上問題，推動醫學發展進步。
[0006]現有技術缺點
[0007]1、規模化預成型板:不具備個性化，每個患者均需要在術中重新塑形，反復預制塑形后會出現植入體金屬疲勞；
[0008]2、術中植入體塑形:耽誤手術時間，增加手術難度，并降低手術精確性。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提供一種基于3D打印模型的骨骼固定板術前預成型的方法，用于解決下述問題，人體骨骼組織是一類具有三維空間結構硬組織，在患者外傷或腫瘤治療過程中，要求醫生利用金屬固定板固定骨斷端，以完成骨骼的連續性。由于人體骨骼的個體性差異，通會在手術過程當中進行成型，延長了手術時間，增加患者手術出血量。而且由于傷口暴露的困難，導致固定板的成型不良，使手術的精準性和治療效果不理想。
[0010]為了解決以上問題，本發明采用的技術方案如下，一種基于3D打印模型的骨骼固定板術前預成型的方法，包括以下步驟:獲取人體CT掃描數據；根據人體組織光密度值差異，利用開放式醫學影像學軟件完成骨骼數據獲取并完成人體骨骼虛擬手術；輸出STL格式至3D打印機進行打印，使用聚乳酸材料融纖增材的打印方式，獲取骨骼模型；采用鈦板預成型工具，依據模型完成骨骼固定板成型。
[0011]作為優選，其特征在于，獲取人體CT掃描DIC0M數據具體步驟如下:采集患者的薄層CT或MRI檢查所生成的醫學數字成像標準數據；CT或MRI掃描層厚小于等于2_ ;使用軟件錄入DIC0M數據。
[0012]作為優選，其特征在于，依據模型完成骨骼固定板成型具體方法如下:利用制備的術后骨骼模型作為植入體預成型藍本，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構進行固定加壓，并完成植入體xyz三個方向的調節塑形；固定過夜，解除金屬記憶性。
[0013]本發明的有益效果如下:
[0014]本發明，基于現有的公開數據處理軟件，轉換CT的DIC0M數據，應用3D打印技術制作個性化骨骼模型，從而使患者的數據能夠如實的完成實體復制。再應用計算機虛擬手術技巧，可以恢復骨骼的正常結構，從而制作骨折或骨腫瘤對位后的三維結構。基于所制作的術后模型，采用系列特制的預成型工具，完成植入固定板的預成型。從而節約外科手術時間，提尚手術精準度。
【附圖說明】
[0015]圖1為mimics軟件生成的模型數字三維結構；
[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。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。
[0019]—種基于3D打印模型的骨骼固定板術前預成型的方法，包括以下步驟:獲取人體CT掃描DIC0M數據；根據人體組織光密度值差異，利用開放式醫學影像學軟件完成骨骼數據獲取并完成人體骨骼虛擬手術；輸出STL格式至3D打印機進行打印，使用聚乳酸材料融纖增材的打印方式，獲取骨骼模型；采用鈦板預成型工具，依據模型完成骨骼固定板成型。
[0020]實施例:
[0021]步驟1:數據錄入:
[0022]1.1數據采集:在醫療機構的放射科，采集患者的薄層CT或MRI檢查所生成的醫學數字成像標準數據，Digital imaging and communicat1ns in medicine,DICOM 3.0 數據；
[0023]1.2數據的篩選:
[0024]1.2.1由于掃描數據決定輸出模型結果，本發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通過模型研究發現，本發明方法最高打印精度為0.1mm,因此低于0.1mm的組織結構，例如鼻竇或鼻旁竇等結構研究不適用于本發明；
[0026]1.2.3由于本發明的打印布景范圍為150X150X240mm，因此研究范疇應小于該體積；
[0027]1.3使用Mimics軟件錄入DIC0M數據:使用file欄的import images工具，打開收集到的D