一種基于三維打印技術(shù)的乳房假體制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)治療領(lǐng)域和乳房假體制造領(lǐng)域，特別是一種基于醫(yī)學(xué)影像和快速成型技術(shù)的乳房假體制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，乳腺惡性腫瘤的發(fā)病率不管在歐美發(fā)達(dá)國家還是在我國城市中均為女性惡性腫瘤的首位。目前針對乳腺癌的治療主要是以手術(shù)為主的綜合治療，手術(shù)方式主要有傳統(tǒng)的乳腺癌改良根治術(shù)和近年發(fā)展的保留乳房的乳腺癌根治術(shù)。傳統(tǒng)的乳腺癌改良根治術(shù)是要將全乳切除，造成乳房整體的缺如；而保留乳房的乳腺癌根治術(shù)如果切除不足，會造成腫瘤殘留致使治療失敗，如果切除過大又造成乳房整體變形，缺乏美感。無論哪種手術(shù)都會造成乳房整體美觀的破壞，給病人帶來巨大的社會和心理創(chuàng)傷，而乳房重建手術(shù)是解決問題的一種有效手段。
[0003]目前臨床實施的乳房重建手術(shù)多是將乳房整體切除后通過轉(zhuǎn)移正常組織或結(jié)合植入異種假體的方式來完成，在臨床上雖然到達(dá)某種美觀的目的，但是存在二次創(chuàng)傷(轉(zhuǎn)移正常組織)、損傷大、遠(yuǎn)期效果不理想以及并發(fā)癥多的諸多缺點(diǎn)。另一方面，數(shù)據(jù)顯示，近年來國外保乳手術(shù)占總?cè)橄侔┦中g(shù)的比例已經(jīng)穩(wěn)定地維持于50?60 %之間，而我國目前的保乳手術(shù)占比平均不到20 %左右。為此，無論是從醫(yī)學(xué)發(fā)展的角度還是市場潛在的增長角度，尋找一種既能達(dá)到腫瘤根治切除又能實現(xiàn)個性化整形美容的乳房重建方法尤為迫切。
[0004]醫(yī)學(xué)未來發(fā)展方向是“精準(zhǔn)醫(yī)療”，而3D打印技術(shù)又在臨床開始使用，因此，我們考慮實施一種技術(shù)，將兩者在臨床結(jié)合，既符合“精準(zhǔn)醫(yī)療”的方向，又達(dá)到醫(yī)學(xué)最小無損傷治療原則的目的，就是基于三維打印技術(shù)的乳房假體制造方法。
[0005]這一技術(shù)和方法是通過即刻的三維打印部分缺損乳房假體并即刻植入手術(shù)缺損區(qū)，滿足不同患者個性化外形的要求，實現(xiàn)了個體化治療，在乳腺癌臨床治療領(lǐng)域具有首創(chuàng)性。同時在方法學(xué)上，本發(fā)明提出一種基于生物三維打印技術(shù)的個性化數(shù)字化乳房假體制備方法。
[0006]該方法在術(shù)前根據(jù)患者的乳腺醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)對待切除的腫瘤進(jìn)行分析定位，確定切除部分的形狀、大小和位置，綜合考慮乳房重建時患者腫瘤根治和個性化整體美容需求，，依據(jù)乳房塑形黃金法，對待填充的乳房假體進(jìn)行三維建模，選擇符合乳房手感質(zhì)地的生物相容性材料，利用生物三維打印技術(shù)按照模型制備出符合要求的個性化乳房假體，避免了既往采用的"四要素法"、阿基米德水置換法、乳腺鉬靶法、MRI法、計算機(jī)輔助測量法、CT法、B超法等等的繁瑣過程，減少操作的隨意性和人為誤差，增加了乳房重建后的美容效果，減少了手術(shù)難度，使醫(yī)學(xué)、材料學(xué)和制造技術(shù)有機(jī)結(jié)合，達(dá)到轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的目的，順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢，符合“中國制造2025之生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械”的要求，實現(xiàn)制造業(yè)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的升級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有乳房重建術(shù)可選乳房假體體型固定，造型單一，重建時修型復(fù)雜，術(shù)后美容效果不確定、遠(yuǎn)期并發(fā)癥較多等缺陷，提出一種基于生物三維打印技術(shù)的個性化數(shù)字化乳房假體制備方法。該方法在術(shù)前根據(jù)患者的乳腺醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)對待切除的腫瘤進(jìn)行分析定位，確定切除部分的形狀、大小和位置，建立三維數(shù)字化腫瘤模型，綜合考慮乳房重建時患者個性化整體美容需求，依據(jù)已建立的腫瘤模型和乳房塑形黃金法，優(yōu)化設(shè)計乳房假體三維模型，選擇符合乳房手感質(zhì)地的生物相容性材料，利用生物三維打印技術(shù)將乳房假體模型打印成形并進(jìn)行后期外觀表面處理。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體如下:
一種“個性化”乳房假體的制作方法，包括以下步驟:
步驟(I)、獲取影像數(shù)據(jù):
通過乳腺M(fèi)R1、鉬靶、超聲等醫(yī)學(xué)影像學(xué)常規(guī)診斷手段掃描患者的乳房，以乳房MRI為基礎(chǔ)，融合其他醫(yī)學(xué)影像診斷結(jié)果，獲取該患者雙側(cè)乳房的高質(zhì)量醫(yī)學(xué)影像原始數(shù)據(jù)；步驟(2)、乳腺組織的三維建模:
首先根據(jù)步驟(I)獲取的數(shù)據(jù)，通過三維圖象重建算法或醫(yī)學(xué)圖像處理軟件重建該患者乳腺組織的三維圖像，定量測量后獲得該患者雙乳房和乳腺的三維形態(tài)數(shù)據(jù)；根據(jù)雙乳房和乳腺的三維形態(tài)數(shù)據(jù)，建立乳房形態(tài)、彈性的定量關(guān)聯(lián)模型，根據(jù)乳房塑形黃金設(shè)計法進(jìn)行乳房整體美學(xué)評價，獲得乳房整體美學(xué)技術(shù)參數(shù)，為后續(xù)待填充乳房假體模型的優(yōu)化設(shè)計提供基礎(chǔ)。
[0009]所述的雙乳房和乳腺的三維形態(tài)數(shù)據(jù)包括乳房體積、乳腺體積、乳房表面積、乳房高度、乳頭間距、乳房表面曲線距離；
所述的乳房整體美學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)以如下五個數(shù)據(jù)尤為重要:①R線，即乳房基底半徑線；②H線，即乳軸線；(DL線，即胸乳間距線;?QQ線，即乳頭間距線線:即乳房球面?zhèn)然【€；其中R線決定乳房形態(tài)，一般在5?6cm間，它的長短決定了其他四條線出線決定乳房的高度和大小，一般不小于5cm ;乳房的挺拔程度則由L線決定，一般在18?21cm間；QQ線則體現(xiàn)了乳溝的深淺及形態(tài)，在18?22cm之間；線對于設(shè)計乳房的飽滿度很重要，上下π線分別要達(dá)到70度、80度。只有五線和諧的胸部曲線才是最美麗的，利用五線對乳房形態(tài)進(jìn)行重塑的方法被稱為乳房塑形黃金設(shè)計法。
[0010]步驟⑶、乳腺腫瘤的三維建模:
針對步驟(2)獲得的乳腺組織的三維圖像，根據(jù)乳腺腫瘤圖像特點(diǎn)利用圖像分割算法分離出腫瘤模塊的三維影像數(shù)據(jù)；基于影像分辨率和成像層厚確定腫瘤的形狀、大小和位置，以腫瘤側(cè)乳頭中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，分析得到腫瘤的相對位置坐標(biāo)，明確腫瘤切除邊界，建立待切除腫瘤的三維模型。
[0011]步驟(4)、待填充乳房假體模型優(yōu)化設(shè)計:
根據(jù)步驟(3)建立的患者個性化腫瘤模型，綜合步驟(2)獲取的患者整體乳房的三維形態(tài)數(shù)據(jù)和美學(xué)技術(shù)參數(shù)，確定理想乳房假體的形態(tài)；然后考慮腫瘤切除后乳腺體積和形態(tài)要求，以及患者雙乳對稱的個性化美觀需求，進(jìn)一步優(yōu)化理想乳房假體的輪廓線以及基底半徑線、乳軸線等乳房美學(xué)五線數(shù)據(jù)，得到優(yōu)化后的乳腺假體模型；將優(yōu)化設(shè)計好的乳腺假體模型轉(zhuǎn)化為三維打印機(jī)可以識別的機(jī)器指令文件。
[0012]所述的理想乳房假體的輪廓線弧形轉(zhuǎn)角要求小于等于45°。
[0013]步驟(5)、假體快速成型:
將轉(zhuǎn)化保存好的三維打印機(jī)可以識別的機(jī)器指令文件傳送至快速成型機(jī)，進(jìn)行分層數(shù)據(jù)處理，獲得乳腺假體的分層數(shù)據(jù)；根據(jù)步驟(2)建立的乳房形態(tài)、彈性定量關(guān)系模型，在目前常用的可植入人體的生物相容性材料中選擇彈性模量相當(dāng)?shù)牟牧希瑢⑵浣Y(jié)構(gòu)打印出來，或者采用光敏樹脂打印模具，將彈性模量相當(dāng)?shù)纳锵嗳菪圆牧瞎嘧⑦M(jìn)模具成型。
[0014]步驟(6)、后期表面處理:在打印出來的乳房假體外表面可以再包裹一層由可植入醫(yī)用彈性體硅橡膠制成的囊皮，使乳房假體整體性能好，結(jié)構(gòu)可靠。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明構(gòu)建乳房模型，直接對術(shù)前、術(shù)中以及術(shù)后的乳房外觀進(jìn)行評定；通過精確測量乳腺體積，減少人為因素對假體體積的錯誤計算的影響；乳腺腫瘤三維建模分析清晰顯示乳房腫瘤與周圍組織的關(guān)系，便于醫(yī)生確認(rèn)腫瘤切除范圍；乳房假體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，與切除腫瘤后的乳房良好契合，整形效果顯著；利用三維打印技術(shù)，快速為患者提供個性化和精準(zhǔn)化的乳房假體，提高治療效果，降低醫(yī)療成本。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的獲取影像數(shù)據(jù)示意圖；其中1.磁共振掃描儀，2.待掃描軀體，3.掃描所得乳腺數(shù)據(jù)；
圖2為本發(fā)明的乳腺組織和乳腺腫瘤的三維建模示意圖；其中4.醫(yī)學(xué)三維圖像處理軟件，5.乳房模型，6.實施例1乳房黃金五線，7.不規(guī)則的腫瘤模型，8.不規(guī)則腫瘤的假體模型，9.實施例2乳房黃金五線，10.規(guī)則的腫瘤模型，11.規(guī)則腫瘤的假體模型；
圖3為本發(fā)明的假體快速成型的示意圖；其中12.三維打印機(jī)，13.乳房假體，14.模具;
圖4為本發(fā)明的后期表面處理的示意圖；其中15.處理后的乳房假體。
【具體實施方式】<