阅读说明：本技术 一种快速的3d打印穿刺手术导板方法 (rapid 3D printing puncture operation guide plate method ) 是由 李光旭 连小丽 于 2019-08-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种快速的3D打印穿刺手术导板方法,包括利用医学图像获取病变在体内的具体位置以及患者体表的三维图像；规划穿刺针在体表的进针位置、方向以、进针长度及手术覆盖范围；计算进针导向筒位置间的最短测地线形成导板主体；安装导向筒部件和固定板形成三维打印模型；规划3D打印路径；本发明通过算法优化手术导板结构,仅需打印出导向孔及其相互间的连接线(测地线)即可形成穿刺手术导板架构,打印面积大大缩减,并按照测地线优化打印路径进而实现了打印效率的提高。(The invention discloses a rapid 3D printing puncture surgery guide plate method which comprises the steps of obtaining the specific position of a lesion in a body and a three-dimensional image of the body surface of a patient by using a medical image; planning the needle inserting position, the needle inserting direction, the needle inserting length and the operation coverage range of the puncture needle on the body surface; calculating the shortest geodesic line between the positions of the needle insertion guide cylinders to form a guide plate main body; installing a guide cylinder part and a fixing plate to form a three-dimensional printing model; planning a 3D printing path; according to the invention, the operation guide plate structure is optimized through an algorithm, a puncture operation guide plate framework can be formed only by printing the guide holes and the connecting lines (grounding wires) between the guide holes, the printing area is greatly reduced, and the printing path is optimized according to the grounding wires, so that the printing efficiency is improved.)

一种快速的3D打印穿刺手术导板方法

技术领域

本发明涉及3D打印路径规划技术领域，尤其涉及一种快速的3D打印穿刺手术导板方法。

背景技术

在穿刺手术中，为了缩短手术时间，提高手术精度，减少患者创伤面及手术风险，医生在术前规划好穿刺路径，利用3D打印技术制作出进针导向板来限定穿刺位置和方向，手术时将该模型附于患者体表，并按导向孔对患者进行穿刺手术；

现有的手术导板需要打印出三维体表的如图1所示区域，打印时间较长，部分厂家在导板设计过程中通过采用在部分版面“挖空”的办法，手动减少打印面积，但是其打印效果会受到影响，仍无法更好的满足穿刺手术需要，因此，本发明提出一种快速的3D打印穿刺手术导板方法，以解决现有技术中的不足之处。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种快速的3D打印穿刺手术导板方法，本发明通过算法优化手术导板结构，仅需打印出导向孔及其相互间的连接线(测地线)即可形成穿刺手术导板架构，打印面积大大缩减，并按照测地线优化打印路径进而实现了打印效率的提高。

本发明提出一种快速的3D打印穿刺手术导板方法，包括以下步骤：

步骤一：获取病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像；

步骤二：规划穿刺针在体表的进针位置、方向以及进针长度；

步骤三：将患者体表的三维图像形成体表表面网，并限定手术导板覆盖区域；

步骤四：利用“离散曲面的测地线算法”计算出进针位置间的最短测地线；

步骤五：提取该最短测地线触及的三角网格单元，以及提取穿刺针的边界触及的三角网格单元，并对其进行加宽增厚处理，形成部件；

步骤六：在步骤二中规划出的进针位置，根据进针方向导入导向筒部件；

步骤七：在穿刺针的边界的适当位置导入固定板；

步骤八：形成完整的穿刺手术导板；

步骤九：将打印路径设定为测地线方向，进行3D打印。

进一步改进在于：所述步骤一中具体为：通过利用CT/MRI设备对患者进行扫描拍摄，得到CT/MRI医学图像，再根据CT/MRI医学图像找出病变在患者体内的具***置以及患者体表的三维图像。

进一步改进在于：所述步骤一中利用CT/MRI设备对患者进行扫描拍摄，得到CT/MRI医学图像时，需要拍摄多组CT/MRI医学图像，并在得到的多组CT/MRI医学图像中进行筛选，筛选出一组具有完整且标准信息的CT/MRI医学图像用于获取病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像。

进一步改进在于：所述步骤二中具体过程为：利用穿刺设计软件勾画出靶区，通过两点定位法确定靶区内穿刺针在体表的进针位置、方向以及进针长度。

进一步改进在于：所述步骤二中规划穿刺针在体表的进针位置、方向以及进针长度时，需要避开靶区内的脏器、血管、神经和骨骼。

进一步改进在于：所述步骤二中利用穿刺设计软件勾画出靶区时，需要基于医学诊断基础和步骤一中获取到的病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像。

进一步改进在于：所述步骤五中加宽增厚处理时，加宽增厚量为3-5mm。

进一步改进在于：所述步骤九中打印路径沿着导向筒间连接线(测地线)规划。

本发明的有益效果为：本发明通过算法优化打印路径，仅需打印出导向孔及其相互间的连接线(测地线)即可形成穿刺手术导板架构，打印面积大大缩减；并且将打印机打印路径设定为沿测地线方向，进而解决了前穿刺手术导板打印时间长，耗材多的问题，实现了手术导板打印效率的提高。

附图说明

图1为本发明背景技术中利用3D打印技术生成的手术导板辅助穿刺手术图示意图。

图2为本发明导板样式结构示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一

根据图2所示，本实施例提出一种快速的3D打印穿刺手术导板方法，包括以下步骤：

步骤一：通过利用CT/MRI设备对患者进行扫描拍摄，需要拍摄多组CT/MRI医学图像，并在得到的多组CT/MRI医学图像中进行筛选，筛选出一组具有完整且标准信息的CT/MRI医学图像用于获取病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像；

步骤二：基于医学诊断基础和步骤一中获取到的病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像，利用穿刺设计软件勾画出靶区，通过两点定位法确定靶区内穿刺针在体表的进针位置、方向以及进针长度，需要避开靶区内的脏器、血管、神经和骨骼；

步骤三：将患者体表的三维图像形成体表表面网，并限定手术导板覆盖区域；

步骤四：利用“离散曲面的测地线算法”计算出进针位置间的最短测地线；

步骤五：提取该最短测地线触及的三角网格单元，以及提取穿刺针的边界触及的三角网格单元，并对其进行加宽增厚处理，形成部件，加宽增厚量为3mm；

步骤六：在步骤二中规划出的进针位置，根据进针方向导入导向筒部件；

步骤七：在穿刺针的边界的适当位置导入固定板；

步骤八：形成完整的穿刺手术导板；

步骤九：将打印路径设定为测地线方向，进行3D打印，打印路径沿着导向筒间连接线(测地线)规划。

实施例二

根据图2所示，本实施例提出一种快速的3D打印穿刺手术导板方法，包括以下步骤：

步骤一：通过利用CT/MRI设备对患者进行扫描拍摄，需要拍摄多组CT/MRI医学图像，并在得到的多组CT/MRI医学图像中进行筛选，筛选出一组具有完整且标准信息的CT/MRI医学图像用于获取病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像

步骤二：基于医学诊断基础和步骤一中获取到的病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像，利用穿刺设计软件勾画出靶区，通过两点定位法确定靶区内穿刺针在体表的进针位置、方向以及进针长度，需要避开靶区内的脏器、血管、神经和骨骼；

步骤三：将患者体表的三维图像形成体表表面网，并限定手术导板覆盖区域；

步骤四：利用“离散曲面的测地线算法”计算出进针位置间的最短测地线；

步骤五：提取该最短测地线触及的三角网格单元，以及提取穿刺针的边界触及的三角网格单元，并对其进行加宽增厚处理，形成部件，加宽增厚量为4mm；

步骤六：在步骤二中规划出的进针位置，根据进针方向导入导向筒部件；

步骤七：在穿刺针的边界的适当位置导入固定板；

步骤八：形成完整的穿刺手术导板；

步骤九：将打印路径设定为测地线方向，进行3D打印，打印路径沿着导向筒间连接线(测地线)规划。

实施例三

根据图2所示，本实施例提出一种快速的3D打印穿刺手术导板方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过利用CT/MRI设备对患者进行扫描拍摄，需要拍摄多组CT/MRI医学图像，并在得到的多组CT/MRI医学图像中进行筛选，筛选出一组具有完整且标准信息的CT/MRI医学图像用于获取病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像

步骤二：基于医学诊断基础和步骤一中获取到的病变在体内的具***置以及患者体表的三维图像，利用穿刺设计软件勾画出靶区，通过两点定位法确定靶区内穿刺针在体表的进针位置、方向以及进针长度，需要避开靶区内的脏器、血管、神经和骨骼；

步骤三：将患者体表的三维图像形成体表表面网，并限定手术导板覆盖区域；

步骤四：利用“离散曲面的测地线算法”计算出进针位置间的最短测地线；

步骤五：提取该最短测地线触及的三角网格单元，以及提取穿刺针的边界触及的三角网格单元，并对其进行加宽增厚处理，形成部件，加宽增厚量为5mm；

步骤六：在步骤二中规划出的进针位置，根据进针方向导入导向筒部件；

步骤七：在穿刺针的边界的适当位置导入固定板；

步骤八：形成完整的穿刺手术导板；

步骤九：将打印路径设定为测地线方向，进行3D打印，打印路径沿着导向筒间连接线(测地线)规划。

根据实施例一、实施例二和实施例三可以得出，本发明中通过加宽增厚量为3-5mm，3D打印出的穿刺手术导板所耗时间最少，且打印出的穿刺手术导板架构面积最小。

本发明通过算法优化打印路径，仅需打印出导向孔及其相互间的连接线(测地线)即可形成穿刺手术导板架构，打印面积大大缩减；并且将打印机打印路径设定为沿测地线方向，进而解决了前穿刺手术导板打印时间长，耗材多的问题，实现了手术导板打印效率的提高。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。