CN103860291B - 法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法，包括以下步骤：1）制作三维实体模型：采集心脏数据后用后处理工作站对原始数据进行数字化三维重建获得心脏外形三维图像，并用外科手术进路方式于右心室游离壁进一步切割获得室间隔缺损三维图像；然后将两个图象通过数控转换生成STL格式文件；接着将STL数据输入选择性激光烧结成型设备中成型，制作带有室间隔缺损的心脏1：1的三维实体模型；2）制作补片：在制得的三维实体模型上对照室间隔缺损形状裁剪出手术补片。本发明通过补片成型模具在手术前快速准确地裁剪出合适大小及形状的室间隔缺损补片，节约了补片材料和补片制作时间，三维实体模型1：1地反映了心血管畸形，有利于提高教学水平。

Description

法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法

技术领域

本发明涉及医药材料的制作方法，具体地指一种法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法。

背景技术

法洛氏四联症是联合的先天性心脏血管畸形，本病包括室间隔缺损，肺动脉口狭窄，主动脉右位和右心室肥厚。其中，治疗室间隔缺损主要采用外科手术进行修补，目前外科修补法洛氏四联症患者的室间隔缺损是在手术术过程中根据缺损的形态及大小将事先准备好的大块涤纶补片缝到实体后再将剩余的补片进行裁剪，这种制作补片的方法不但费时，而且浪费了补片材料。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法，该方法节约了补片材料，缩短了补片制作时间。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法，包括以下步骤：

1）制作三维实体模型：采集心脏数据后，用后处理工作站对原始数据进行数字化三维重建，获得心脏外形三维图像，并采用外科手术进路方式于右心室游离壁进一步切割，获得室间隔缺损三维图像；然后将所述两个图象通过数控转换，生成STL格式文件；接着将该STL数据输入选择性激光烧结成型设备中，进行烧结成型，制作带有室间隔缺损的心脏1：1的三维实体模型；

2）制作补片：在上述制得的三维实体模型上对照室间隔缺损形状裁剪出手术补片。

本发明将心脏CTA三维重建与快速成型技术应用于法洛氏四联症室间隔缺损补片快速成型模具制作过程中，从而通过室间隔缺损补片成型模具在术前快速准确地裁剪出合适大小及形状的室间隔缺损补片，避免了临时裁剪补片，节约了补片材料，缩短了补片制作时间，进而提高了法洛氏四联症室间隔缺损修补的成功率；本发明过程中制得的三维实体模型1：1地反映了心血管畸形，用于指导术前手术规划，使医生在术前详细了解手术患者心血管畸形复杂的解剖及空间关系，不仅节省了时间及补片材料，同时还可以用于教学，有利于提高教学水平。

进一步地，所述步骤1）中，采用PSB粉末进行烧结成型加工，加工时的PSB粉末表面温度为98～102℃，成型件底部温度为118～120℃。

进一步地，所述步骤1）中，所述选择性激光烧结成型设备为HRPS-Ⅳ激光成型机。

进一步地，所述步骤1）中，将原始数据导入PhilipsEBW(V4.5)工作站的Comp-caddiac后处理软件包进行数字化三维重建。

进一步地，所述PSB粉末直径为50～125靘。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明并不限于下述实施例。

实施例1

一种法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法，包括以下步骤：

1）采集心脏数据：利用患者行西门子Flash双源螺旋CT检查（Dual-source-CT,SomatomDefinition,Siemens,Forchheim），采用回顾性心电门控技术采集心脏数据，保证心脏各个腔室内有适当浓度的含碘造影剂充盈，特别是两心室内的造影剂浓度，一般左心室内造影剂浓度为200～350HU，右心室内造影剂浓度为150～250HU，在心脏数据采集的过程中，对于选择触发CT扫描时间非常重要，利用预先设定阈值的自动触发模式，触发兴趣区设置在降主动脉，阈值设定在100HU。其中，双源CT主要扫描参数如下：扫描准直器厚度2x32x0.6mm；球管旋转时间：270～275毫秒/周，优选270毫秒/周；管电压80～100KV；管电流：100～200mAs，螺距：0.4～0.6，优选0.5。分别对收缩末期（45%）及舒张末期（75%）进行图像重建，重建层厚为0.625mm，采用重叠重建并将重建图像传至PhilipsEBW（V4.5）工作站进行分析，图像后处理方式主要包括：MPR、MIP、VR等。

获得心脏外形三维图像，并采用外科手术进路方式于右心室游离壁进一步切割，获得室间隔缺损三维图像

2)制作三维实体模型：将心脏舒张末期（75%）原始数据导入PhilipsEBW(V4.5)工作站的Comp-caddiac后处理软件包，进行数字化三维重建获得心脏外形三维图像，并对该心脏图像采用外科手术进路方式于右心室游离壁进一步切割获得心脏内部的室间隔缺损的模型（采用外科手术进路的方式切除右室游离壁后，通过右室面显示室间隔缺损并进行仔细的切割来获得理想的室间隔缺损模型，对于三维后处理的切割是保证获得良好实体模型的关键之一），并将两者通过数控转换，生成STL格式文件，然后将STL数据转到HRPS-Ⅳ激光成型机中，采用选择性激光烧结（SLS），对PSB粉末进行烧结成型，制作心脏及其室间隔缺损的1：1的三维实体模型。

其中，本发明用于成型加工的机器是华中科技大学由武汉滨湖机电技术产业有限公司生产的HRPS-Ⅳ快速成型系统，选用PSB作为三维实体模型的成型材料，PSB是一种粉末状的高分子材料，粉粒直径为50～125靘，选择性激光烧结成型技术制作的模型不仅具有良好制作精度，对于模型内部复杂结构也可达到较好的制作精度，选择性激光烧结成型工艺的参数根据模型设定。在烧结成型过程中，成型缸下降的距离等于切片的厚度，而料缸上升的距离要略大于成型缸下降的距离；成型缸上部装有加热器，并由温控表控制粉末表面温度，加热的作用是减小成型过程中的变形及节省激光能量，加热温度的设定和调节是根据材料的不同而异，对于PSB粉末，其加工时的粉末表面温度为98～102℃，为了防止零件变形，一般成型件底部的温度要高于此值20℃左右，也就是120℃左右，优选控制成型件底部温度为118～120℃，具体操作办法是：当红外测温仪测得成型缸表面的粉末温度达到120℃时就可以进行烧结，然后在前25层烧结成型过程中逐渐降低加热温度，也就是逐渐降低加热器的功率，使成型缸粉的表面温度恒定在98～120℃成型所需的温度范围内，这是因为激光器刚开始烧结粉末时，在成型缸内热积累较少，加热器需要大功率加热，经过一定层数的激光烧结以后，成型缸内具备了一定的热积累，因此加热器功率减小，这样可以保证成型件上下成型时的温度恒定，有利于防止底部热变形，提高成型质量；扫描速度和激光功率对烧结零件的强度和变形量精度有较大的影响，扫描速度大，则加工速度快，但成型零件的精度、强度会降低，扫描速度优选2700～2850mm/s；激光功率的大小影响成型零件的强度和变形，激光功率高，成型零件强度高，但过高会引起烧结过程中的变形,激光功率优选7.2～8w；待制作完的模型冷却后需进行模型定型及固化，将模型从工作缸中取出，用工具小心清除未烧结的粉末，并用压缩空气把模型表面的浮尘吹干净，然后进行后处理，后处理工艺包括浸树脂件和蜡模的制作，浸树脂件的制作工艺是在模型的表面用刷子反复涂抹树脂，使模型完全浸透，并用吸水纸将模型表面多余的树脂吸干，然后放入60℃的烘箱中烘干，制得带有室间隔缺损的心脏1：1的三维实体模型。

3）最后制作补片，在上述制得的三维实体模型上对照室间隔缺损形状模拟裁剪出手术补片。

本发明通过对法洛氏四联症室间隔缺损心脏的心脏外形及室间隔缺损的三维实体模型快速构建，用PSB粉末烧结成型制作成带有室间隔缺损的心脏1：1的三维实体模型，在实体模型上裁剪出手术补片，从而节约了补片材料，缩短了补片制作时间，有利于术前详细了解心血管畸形复杂的解剖及空间关系，同时该三维实体模型可用于教学，提高了教学水平。

Claims (3)

1.一种法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法，包括以下步骤：

1)制作三维实体模型：采集心脏数据后，用后处理工作站对原始数据进行数字化三维重建，获得心脏外形三维图像，并采用外科手术进路方式于右心室游离壁进一步切割，获得室间隔缺损三维图像；然后将所述心脏外形三维图像和所述室间隔缺损三维图像通过数控转换，生成STL格式文件；接着将该STL数据输入选择性激光烧结成型设备中，进行烧结成型，制作带有室间隔缺损的心脏1：1的三维实体模型；采用PSB粉末进行烧结成型加工，加工时的PSB粉末表面温度为98～102℃，成型件底部温度为118～120℃；所述PSB粉末直径为50～125靘；

2)制作补片：在上述制得的三维实体模型上对照室间隔缺损形状裁剪出手术补片。

2.根据权利要求1所述的法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述选择性激光烧结成型设备为HRPS-Ⅳ激光成型机。

3.根据权利要求1所述的法洛氏四联症室间隔缺损补片的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中，将原始数据导入PhilipsEBW(V4.5)工作站的Comp-caddiac后处理软件包进行数字化三维重建。