基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，属于医学图像处理及应用领域。

背景技术：

经皮穿刺微创手术具有创伤小、出血少、疼痛轻、恢复快等优点，在临床上有广泛的应用：1)微创治疗领域：如肿瘤射频治疗、肿瘤局部粒子放射治疗等；疼痛介入治疗，三叉神经射频治疗、椎间盘微创治疗等(如椎间盘射频、激光椎间盘减压、椎间孔镜髓核摘除)；2)局部精准给药治疗：如脊柱小关节注射、各种神经阻滞或神经毁损(腹腔神经丛阻滞、交感神经阻滞、选择性神经根阻滞等)，肿瘤局部给药等；3)深部组织器官活检：肝、肾、肺等脏器组织活检，盆腔肿块、纵隔肿块活检以及腹股沟、颈部淋巴结活检；4)组织液引流：肝脏脓肿引流、腹腔积液引流、脑脊液引流等。在既往的临床经皮穿刺手术实践中，凭经验徒手操作是大多数医师最常采用的方式，目前尽管有X线、CT、B超、神经导航等设备辅助穿刺，但或是由于设备本身缺陷或因设备稀缺，精准穿刺依然难以实现，穿刺失败、反复穿刺、穿刺引发并发症仍然是急需解决的问题。近年来，3D打印技术已开始应用于医疗领域，在经皮穿刺微创手术中，3D打印技术可以更好地辅助定位，达到精准治疗的目的。

中国专利文献CN104287839A和CN204192714U公开了结构类似的导航模板，以上模板利用3D技术打印一个贴合患者面部的面罩，上有用于穿刺的穿刺柱，该面罩通过鼻罩、面罩架固定于面部。该导航模板主要利用鼻梁及耳根部定位、固定，实际使用中只适用于头颈部穿刺，不适用于身体其他部位的穿刺。中国专利文献CN105193492A公开了一种3D打印的经皮椎弓根导向板，通过两个医用黏贴片定位在背部。两点固定稳定性不够，易移位，影响定位精准性，而且仅适合于背部等相对平坦部位，对于四肢、头面部等不平坦的部位并不适用。

金属定位片100可用于CT扫描定位中，如图5所示，由基板102，位于基板下方的黏贴片101，位于基板上方的凸起103组成。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，该装置能辅助全身各部位进行安全、精准的定位穿刺。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，包括贴合拟穿刺部位人体曲线的导板本体，导板本体上设有至少三个不位于同一直线的定位固定孔，导板本体上还设有一个以上的穿刺柱，所述穿刺柱中设同轴通孔，为穿刺孔。

优选的，所述定位固定孔用于嵌合金属定位片，以锁定所述多点定位经皮人体结构精准导航系统。

优选的，所述导板本体上还设有若干个透气孔。

优选的，还包括导向杆，所述导向杆一端连接到导板本体上，另一端设有穿刺柱，所述穿刺柱中设同轴通孔，为穿刺孔。

优选的，所述定位固定孔的数量为3个。

本实用新型的基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，通过不在同一条直线上的至少三个位点固定于人体皮肤，固定后的导板不易移位，达到良好固定效果，有助于提高本装置穿刺稳定性，对于身体任意部位均可实现经皮精准穿刺，不仅能对相对平坦界面(胸部、腹部、背部等)进行精准穿刺，如肾脏穿刺、肝脏穿刺、肺脏穿刺、纵隔穿刺、椎弓根穿刺等，而且对半圆形、柱状界面如头面部、四肢等穿刺难点尤为适合。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例2的基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例3的基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统的结构示意图。

图4为本实用新型的实施例4的基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统的结构示意图。

图5为金属定位片的结构示意图。

图6为本实用新型的实施例5的基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统的结构示意图。

图7为本实用新型的实施例6的基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统的结构示意图。

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步说明。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，适用于四肢，为打印而成的一体化装置，包括导板本体1，导板本体根据患者四肢CT扫描数据做成圆弧形，以固定于四肢。导板本体1上设有3个不位于同一直线的定位固定孔2，定位固定孔2与金属定位片凸起103嵌合，用于锁定本导航系统；导板本体上还设有一个以上的穿刺柱3，所述穿刺柱中设同轴通孔4，为穿刺孔。导板本体上还设有多个透气孔5。透气孔为导板本体上的通孔，其设置一是为了透气，提高患者的舒适度，同时也有利于暴露穿刺周围组织，便于相对定位；二是为了节省材料、缩短打印时间、降低成本。

本基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统的制备方法，其步骤包括：

A、在患者需要进行穿刺治疗的四肢等表面皮肤周围设置三个不位于同一直线的金属定位片，对患者四肢进行CT薄层扫描，获取扫描数据；

B、将扫描数据导入医学建模软件，建立四肢的三维立体数字模型，标注出三个以上金属定位片的位置，标注出需要治疗的目标位置；

D、根据立体数字模型，用软件建立到达目标位置的模拟最佳穿刺针道及穿刺深度，最佳穿刺针道需要避开沿路的重要血管和神经；

E、将患者的三维立体数字模型及模拟的最佳穿刺针道数据导入软件中，生成上述的穿刺导航装置模型，使定位固定孔与金属定位片位置和大小对应，使穿刺孔与模拟的最佳穿刺针道相对应；

F、将生成的穿刺导航装置数据导入3D打印装置打印出来即可。

实施例2

如图2所示，本基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，适用于胸部、腹部、背部等相对较平坦部位，为打印而成的一体化装置，包括导板本体1，根据患者胸部、腹部或背部的CT扫描数据做成贴合人体曲线的导板本体，导板本体1上设有3个不位于同一条直线上的定位固定孔2，定位固定孔与金属定位片的凸起103相嵌合，用于锁定本导航系统，导板本体上还设有一个以上的穿刺柱3，所述穿刺柱中设同轴通孔4，为穿刺孔。导板本体上还设有多个透气孔5。

实施例3

如图3所示，本基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，适用于四肢，为打印而成的一体化装置，包括导板本体1，导板本体根据患者四肢CT扫描数据做成弧形，以固定于四肢。导板本体1上设有3个不位于同一条直线上的定位固定孔2，定位固定孔与金属定位片的凸起相嵌合，用于锁定本导航系统，导板本体上还设有一个以上的穿刺柱3，所述穿刺柱中设同轴通孔4，为穿刺孔。导板本体上还设有多个透气孔5。从导板本体上还延伸出一根导向杆6，导向杆一端连接到导板本体1上，另一端设有穿刺柱3，所述穿刺柱中设同轴通孔4，为穿刺孔。

本导航系统同样适用于颌面部经皮精准穿刺。

实施例4

如图4所示，本基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，适用于头顶部，为打印而成的一体化装置，包括导板本体1，导板本体根据患者头部CT扫描数据做成半圆形，以固定于头顶部。导板本体1上设有3个不位于同一条直线上的定位固定孔2，定位固定孔与金属定位片凸起相嵌合，用于锁定本导航装置，导板本体上还设有一个以上的穿刺柱3，所述穿刺柱中设同轴通孔4，为穿刺孔。导板本体上还设有多个透气孔5。

实施例5

如图6所示，本基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，适用于四肢，为打印而成的一体化装置，包括导板本体1，导板本体根据患者四肢CT扫描数据做成弧形，以固定于四肢。导板本体1上设有4个定位固定孔2，定位固定孔与金属定位片的凸起相嵌合，用于锁定本导航系统，其中至少有3个定位固定孔2不位于同一条直线上，导板本体上还设有一个以上的穿刺柱3，所述穿刺柱中设同轴通孔4，为穿刺孔。导板本体上还设有多个透气孔5。从导板本体上还延伸出一根导向杆6，导向杆一端连接到导板本体1上，另一端设有穿刺柱3，所述穿刺柱中设同轴通孔4，为穿刺孔。

本导航系统同样适用于颌面部经皮精准穿刺。

实施例6

如图7所示，本基于3D打印技术的多点定位经皮人体空间结构导航系统，适用于胸部、腹部、背部等相对较平坦部位，为打印而成的一体化装置，包括导板本体1，根据患者胸部、腹部或背部的CT扫描数据做成贴合人体曲线的导板本体，导板本体1上设有8个定位固定孔2，定位固定孔与金属定位片的凸起103相嵌合，用于锁定本导航系统，其中至少有3个定位固定孔2不位于同一条直线上，导板本体上还设有一个以上的穿刺柱3，所述穿刺柱中设同轴通孔4，为穿刺孔。导板本体上还设有多个透气孔5。

以上仅为本实用新型应用的部分实例，具体使用中，考虑到使用习惯及打印设计方便等因素，穿刺柱一般设计为圆柱体，长度一般为10mm左右，通孔内径根据临床不同需求而改变，但是穿刺柱设计成正方体、长方体、圆锥体甚至不规则形状都不影响其使用，只需穿刺柱接触患者面部的一侧不尖锐，且能打出穿刺孔即可。

定位固定孔的数量在相对平坦区域一般3个即可，可以起到定位及固定的效果，而定位固定孔的数量少于3个则会影响固定效果，导板易产生位移，影响穿刺精度。在四肢或头顶等区域可以适当增加定位固定孔的数量，以增加定位精准性。

临床使用中，导向杆是否设置以及设置的数量根据实际情况而定，同一导向杆上一般设一到两个穿刺柱，特殊情况下会设置三个及以上穿刺柱，如肿瘤射频或放射粒子置入治疗。

因为目前临床上的穿刺针横截面多为圆形，因此穿刺孔也设计为圆形，如果以后在临床上设计出例如方形、菱形等其他形状的穿刺针，则穿刺孔的形状也应当相应改变。