本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，特別涉及一種個(gè)性化假體及其制作方法和使用方法。
背景技術(shù)：
在脊柱外科疾病中，現(xiàn)在經(jīng)常采用全椎體切除來(lái)治療脊柱結(jié)核、腫瘤、囊腫、創(chuàng)傷等疾病所導(dǎo)致的嚴(yán)重椎體破壞，術(shù)中進(jìn)行全椎體切除的患者，往往需要重建脊柱的結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)穩(wěn)定性。
而傳統(tǒng)的鈦籠和替代材料都不是針對(duì)患者的個(gè)性化設(shè)計(jì)，需要臨床醫(yī)師根據(jù)術(shù)中情況臨時(shí)塑形，在手術(shù)精準(zhǔn)性，手術(shù)時(shí)間，術(shù)中出血，并發(fā)癥發(fā)生等方面難以把握。
本發(fā)明在此基礎(chǔ)上提出一種采用個(gè)性化3D打印脊柱假體，其可以在術(shù)前用計(jì)算機(jī)進(jìn)行假體設(shè)計(jì)及模擬手術(shù)切除后脊柱結(jié)構(gòu)的重建，能夠做到根據(jù)患者的需求量體裁衣，提高手術(shù)精準(zhǔn)度和安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種個(gè)性化假體及其制作方法和使用方法，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，可以在術(shù)前用計(jì)算機(jī)進(jìn)行假體設(shè)計(jì)及模擬手術(shù)切除后脊柱結(jié)構(gòu)的重建，能夠做到根據(jù)患者的需求量體裁衣，提高手術(shù)精準(zhǔn)度和安全性。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
一種個(gè)性化假體的制作方法，包括以下步驟：圖像采集、三維數(shù)字建模、建立樹(shù)脂模型、計(jì)算機(jī)模擬手術(shù)、模型再驗(yàn)證、內(nèi)固定方案制定、假體尺寸制定、個(gè)體化假體參數(shù)確定、假體3D打印以及假體冷卻及清洗。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述制作方法包括以下步驟：
1)圖像采集：采集患者CT掃描的原始DICOM格式數(shù)據(jù)；
2)三維數(shù)字建模：將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件中，進(jìn)行三維重建；
3)建立樹(shù)脂模型：截取擬手術(shù)區(qū)域，采用醫(yī)用樹(shù)脂，重建手術(shù)區(qū)域模型；
4)計(jì)算機(jī)模擬手術(shù)：在Mimics及CAD軟件中進(jìn)行操作，測(cè)量需切除區(qū)域的相關(guān)參數(shù)，繪制切除區(qū)域的CAD外觀模型；
5)模型再驗(yàn)證：將CAD模型置入三維數(shù)字建模模型中，驗(yàn)證匹配度及精準(zhǔn)性；優(yōu)選地，該CAD模型內(nèi)部為通體多孔結(jié)構(gòu)、CAD模型外周為仿人體骨小梁結(jié)構(gòu)以提高力學(xué)性能(避免多孔化后力學(xué)強(qiáng)度不夠)；
6)內(nèi)固定方案制定：在三維數(shù)字建模模型中，模擬置入合適尺寸的螺釘，測(cè)量并精準(zhǔn)確定其進(jìn)針點(diǎn)、傾斜角、長(zhǎng)度等參數(shù)；
7)假體尺寸制定：采用3D打印軟件精確制作個(gè)體化假體，并置入三維數(shù)字模型中驗(yàn)證，選擇最佳孔徑、孔隙率和形狀，同時(shí)在假體上選擇合適的進(jìn)針點(diǎn)和進(jìn)針角度；
8)個(gè)體化假體參數(shù)確定：根據(jù)不同部位需求，確定采用合適力學(xué)強(qiáng)度的假體及其尺寸，并預(yù)留一定范圍變量以適應(yīng)術(shù)中切除范圍變化；
9)假體3D打印：將個(gè)體化假體相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入后，使用打印機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)后打?。?/p>
10)假體冷卻及清洗：打印后冷卻10h至室溫后開(kāi)爐取出假體，分別采用沖槍沖洗以及超聲波水洗確保該假體未殘留打印粉末。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述假體為鈦合金假體，材料為T(mén)i6Al4V。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟1)的層厚為0.625mm。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟9)中的打印機(jī)為ACARM打印機(jī)。
一種根據(jù)上述個(gè)性化假體的制作方法制得的個(gè)性化假體。
一種根據(jù)上述的個(gè)性化假體的制作方法制得的個(gè)性化假體的使用方法，包括以下步驟：
1)假體置入：術(shù)中切除并取出腫瘤后與打印成品對(duì)比再次驗(yàn)證并選擇合適型號(hào)的假體；
2)螺釘置入：假體置入完畢后，按照術(shù)前測(cè)量數(shù)據(jù)選擇合適尺寸的螺釘，沿假體預(yù)設(shè)進(jìn)針釘?shù)乐萌肼葆敗?/p>
一種根據(jù)上述個(gè)性化假體的制作方法制得的個(gè)性化假體的應(yīng)用，所述假體為脊柱假體。
本發(fā)明上述技術(shù)方案，具有如下有益效果：
本發(fā)明的個(gè)性化3D打印假體，特別適用于脊柱，其可以在術(shù)前用計(jì)算機(jī)進(jìn)行假體設(shè)計(jì)及模擬手術(shù)切除后脊柱結(jié)構(gòu)的重建，能夠做到根據(jù)患者的需求量體裁衣，提高手術(shù)精準(zhǔn)度和安全性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的個(gè)性化假體的制作和使用方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以便于進(jìn)一步理解本發(fā)明。
以下實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可通過(guò)商業(yè)途徑獲得。
實(shí)施例1個(gè)性化假體的制作方法
一種個(gè)性化假體的制作方法，包括以下步驟：
1)圖像采集：采集患者CT掃描的原始DICOM格式數(shù)據(jù)(層厚為0.625mm)；
2)三維數(shù)字建模：將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件中，進(jìn)行三維重建；
3)建立樹(shù)脂模型：截取擬手術(shù)區(qū)域，采用醫(yī)用樹(shù)脂，重建手術(shù)區(qū)域模型；
4)計(jì)算機(jī)模擬手術(shù)：在Mimics及CAD軟件中進(jìn)行操作，測(cè)量需切除區(qū)域的相關(guān)參數(shù)，繪制切除區(qū)域的CAD外觀模型；
5)模型再驗(yàn)證：將CAD模型置入三維數(shù)字建模模型中，驗(yàn)證匹配度及精準(zhǔn)性；優(yōu)選地，該CAD模型內(nèi)部為通體多孔結(jié)構(gòu)、CAD模型外周為仿人體骨小梁結(jié)構(gòu)以提高力學(xué)性能(避免多孔化后力學(xué)強(qiáng)度不夠)；
6)內(nèi)固定方案制定：在三維數(shù)字建模模型中，模擬置入合適尺寸的螺釘，測(cè)量并精準(zhǔn)確定其進(jìn)針點(diǎn)、傾斜角、長(zhǎng)度等參數(shù)；
7)假體尺寸制定：采用3D打印軟件精確制作個(gè)體化假體，并置入三維數(shù)字模型中驗(yàn)證，選擇最佳孔徑、孔隙率和形狀，同時(shí)在假體上選擇合適的進(jìn)針點(diǎn)和進(jìn)針角度；
8)個(gè)體化假體參數(shù)確定：根據(jù)不同部位需求，確定采用合適力學(xué)強(qiáng)度的假體及其尺寸，并預(yù)留一定范圍變量以適應(yīng)術(shù)中切除范圍變化；
9)假體3D打?。簩€(gè)體化假體相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入后，使用ACARM打印機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)后打??；所述假體為鈦合金假體，材料為T(mén)i6Al4V；
10)假體冷卻及清洗：打印后冷卻10h至室溫后開(kāi)爐取出假體，分別采用沖槍沖洗以及超聲波水洗確保該假體未殘留打印粉末。
實(shí)施例2個(gè)性化假體的使用方法
通過(guò)上述個(gè)性化假體的制作方法制得的個(gè)性化假體。
上述方法獲得的個(gè)性化假體的使用方法，包括以下步驟：
1)假體置入：術(shù)中切除并取出腫瘤后與打印成品對(duì)比再次驗(yàn)證并選擇合適型號(hào)的假體；
2)螺釘置入：假體置入完畢后，按照術(shù)前測(cè)量數(shù)據(jù)選擇合適尺寸的螺釘，沿假體預(yù)設(shè)進(jìn)針釘?shù)乐萌肼葆敗?/p>
實(shí)施例3個(gè)性化假體的應(yīng)用
上述方法獲得的個(gè)性化假體，該假體為脊柱假體。
臨床實(shí)驗(yàn)：
臨床應(yīng)用病例1
患者：王某某，女，53歲。
主訴：頸部疼痛伴右手橈側(cè)兩手指感覺(jué)減退2年。
診斷：頸椎2-4椎體占位；甲狀腺雙葉穿刺確診：甲狀腺乳頭狀癌。
治療方案：3D打印內(nèi)植物假體設(shè)計(jì)。
力學(xué)性能測(cè)試：抗壓強(qiáng)度18.766kN，側(cè)方彎曲力4.136kN，抗壓強(qiáng)度10.881kN。
手術(shù)經(jīng)過(guò)(全麻)：甲狀腺全切+雙側(cè)淋巴結(jié)清掃；頸2-4椎體切除，人工椎體植入；頸椎后路C1-C6釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定術(shù)。
術(shù)后：至今兩年，未有不適。
臨床應(yīng)用病例2
患者：曹某某，男，43歲。
主訴：頸部疼痛兩月余，加重4天。
診斷：頸2椎體破壞性病變。
治療方案：3D打印假體設(shè)計(jì)。
手術(shù)經(jīng)過(guò)(全麻)：兩期手術(shù)，兩期間隔25天。其中，一期手術(shù)(2016.02.29)：頸椎后路椎管減壓、神經(jīng)松解、頸2椎體腫瘤部分切除，釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定、植骨融合、置管引流，氣管切開(kāi)術(shù)；二期手術(shù)(2016.03.25)：頸椎前路經(jīng)頜下切口C2腫瘤切除，人工3D打印假體置入椎體重建內(nèi)固定術(shù)。
術(shù)后：至今3個(gè)多月，未有不適。
本發(fā)明的個(gè)性化3D打印脊柱假體，其可以在術(shù)前用計(jì)算機(jī)進(jìn)行假體設(shè)計(jì)及模擬手術(shù)切除后脊柱結(jié)構(gòu)的重建，能夠做到根據(jù)患者的需求量體裁衣，提高手術(shù)精準(zhǔn)度和安全性。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用于限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種不同的選擇和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)及其等同形式所限定。