基于3d打印模型的骨骼固定板术前预成型的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及现代医学诊断及治疗领域，具体为一种基于3D打印模型的骨骼固定板术前预成型的方法。
【背景技术】
[0002]现代医学诊断及治疗技术与科技革命息息相关。自X射线发现以来，使医生能够借助放射线了解活体骨骼组织的空间结构及形态变化。到20世纪70年代开始，CT扫描技术让医生能够及精确分析人体各个薄层的组织结构。到90年代，通过后期的计算机数字处理，能够虚拟组织结构的三维空间，在CT片或计算机上以二维图片的形式展现。但随着3D打印技术的发展，目前为组织结构的三维实体再现再现提供了技术基础。
[0003]1984年，Charles发明光固化立体成型技术，推出了世界上第一款3D打印机；2010年美国Oraganovo公司推出世界上第一台生物打印机，能够利用患者自身细胞进行设计打印。2012年荷兰科学家首例使用3D打印技术，完成83岁女性的下颂骨移植手术。虽然3D打印技术能够在医疗工作和生命科学研究工作中发挥巨大的优势，但是以上的技术应用仅仅局限于国外大型科研机构，无法在我国各个医疗机构和医学院所普及。
[0004]在临床和科研工作中有大量的实体模型的需求。由于骨骼的解剖形态是立体的，使得医学重建难以在术中顺利完成，目前3D打印快速成型技术在骨缺损重建中的应用价值已经得到公认，它能够辅助诊断疾病、制定方案、模拟手术、减少创伤，大大提高诊断准确率及操作精度。以口腔颂面外科为例，颂骨肿瘤切除或骨折患者，需要钛金属或可吸收板完成修复重建，但是统一规格的各类成型板或接骨板不具备三维空间结构，通常是在手术台上完成结构制备。常规方法会耽误大量的治疗时间，增加患者术中的出血量和药物使用量。如果在手术前能够预先复制患者伤情或治疗后的骨缺损情况，采取植入体预成型的治疗方法，将会大大提尚患者的治疗效率。
[0005]目前我国骨折或骨肿瘤手术通常采用术中植入体成型的技术，延长手术时间，无法达到植入体的精确成型，并增加了医生的工作难度。使患者在手术过程当中出血量增加，骨折复位效果不良，带来大量的术后并发症。通过此项技术，能够很好解决以上问题，推动医学发展进步。
[0006]现有技术缺点
[0007]1、规模化预成型板:不具备个性化，每个患者均需要在术中重新塑形，反复预制塑形后会出现植入体金属疲劳；
[0008]2、术中植入体塑形:耽误手术时间，增加手术难度，并降低手术精确性。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种基于3D打印模型的骨骼固定板术前预成型的方法，用于解决下述问题，人体骨骼组织是一类具有三维空间结构硬组织，在患者外伤或肿瘤治疗过程中，要求医生利用金属固定板固定骨断端，以完成骨骼的连续性。由于人体骨骼的个体性差异，通会在手术过程当中进行成型，延长了手术时间，增加患者手术出血量。而且由于伤口暴露的困难，导致固定板的成型不良，使手术的精准性和治疗效果不理想。
[0010]为了解决以上问题，本发明采用的技术方案如下，一种基于3D打印模型的骨骼固定板术前预成型的方法，包括以下步骤:获取人体CT扫描数据；根据人体组织光密度值差异，利用开放式医学影像学软件完成骨骼数据获取并完成人体骨骼虚拟手术；输出STL格式至3D打印机进行打印，使用聚乳酸材料融纤增材的打印方式，获取骨骼模型；采用钛板预成型工具，依据模型完成骨骼固定板成型。
[0011]作为优选，其特征在于，获取人体CT扫描DIC0M数据具体步骤如下:采集患者的薄层CT或MRI检查所生成的医学数字成像标准数据；CT或MRI扫描层厚小于等于2_ ;使用软件录入DIC0M数据。
[0012]作为优选，其特征在于，依据模型完成骨骼固定板成型具体方法如下:利用制备的术后骨骼模型作为植入体预成型蓝本，将植入体放置于模型表面；使用塑形夹，按照重要的骨骼解剖结构进行固定加压，并完成植入体xyz三个方向的调节塑形；固定过夜，解除金属记忆性。
[0013]本发明的有益效果如下:
[0014]本发明，基于现有的公开数据处理软件，转换CT的DIC0M数据，应用3D打印技术制作个性化骨骼模型，从而使患者的数据能够如实的完成实体复制。再应用计算机虚拟手术技巧，可以恢复骨骼的正常结构，从而制作骨折或骨肿瘤对位后的三维结构。基于所制作的术后模型，采用系列特制的预成型工具，完成植入固定板的预成型。从而节约外科手术时间，提尚手术精准度。
【附图说明】
[0015]图1为mimics软件生成的模型数字三维结构；
[0016]图2为支柱处理前的模型；
[0017]图3为支柱处理后及抛光后的模型。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0019]—种基于3D打印模型的骨骼固定板术前预成型的方法，包括以下步骤:获取人体CT扫描DIC0M数据；根据人体组织光密度值差异，利用开放式医学影像学软件完成骨骼数据获取并完成人体骨骼虚拟手术；输出STL格式至3D打印机进行打印，使用聚乳酸材料融纤增材的打印方式，获取骨骼模型；采用钛板预成型工具，依据模型完成骨骼固定板成型。
[0020]实施例:
[0021]步骤1:数据录入:
[0022]1.1数据采集:在医疗机构的放射科，采集患者的薄层CT或MRI检查所生成的医学数字成像标准数据，Digital imaging and communicat1ns in medicine,DICOM 3.0 数据；
[0023]1.2数据的筛选:
[0024]1.2.1由于扫描数据决定输出模型结果，本发明方法的最高输出精度是层厚0.1mm，因此建议CT或MRI扫描层厚<或=2mm ；
[0025]1.2.2通过模型研究发现，本发明方法最高打印精度为0.1mm,因此低于0.1mm的组织结构，例如鼻窦或鼻旁窦等结构研究不适用于本发明；
[0026]1.2.3由于本发明的打印布景范围为150X150X240mm，因此研究范畴应小于该体积；
[0027]1.3使用Mimics软件录入DIC0M数据:使用file栏的import images工具，打开收集到的D