CN104287840A - 一种用于三叉神经导航穿刺的导航模板及导航穿刺方法 - Google Patents

一种用于三叉神经导航穿刺的导航模板及导航穿刺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于三叉神经导航穿刺的导航模板及其导航穿刺方法，主体为模板本体，模板本体为高度不超过下眼睑的半个面罩，面罩设置有一个鼻罩，鼻罩与面罩一体成型；面罩上还设置有一个面罩架，面罩架与面罩一体成型；面罩设置有穿刺柱，穿刺柱与面罩一体成型。导航穿刺方法为运用3D成像技术，根据患者骨骼特征生成特定高精度穿刺数字导航模板，最后生成高精度三叉神经导航穿刺实物导航模板。本发明设计个体化的三叉神经穿刺导航模板，在软件中明确卵圆孔的位置和结构，虚拟穿刺路径，同时避开对沿路血管、神经的损伤，测量穿刺深度，从而生成穿刺导板。导航方法可提高穿刺精准度，缩短手术时间，降低透视辐射量，减少患者损伤。

Description

一种用于三叉神经导航穿刺的导航模板及导航穿刺方法
技术领域
本发明涉及一种用于三叉神经导航穿刺的方法，属于医疗器械领域。 
背景技术
原发性三叉神经痛是面部三叉神经管理区域出现反复发作、短暂而剧烈地疼痛，具有如下特征：(1)有无痛间隔的发作性疼痛；(2)无明确的神经系统阳性体征；(3)有扳机点；(4)疼痛严格限制在三叉神经支配区域，且需排除以下疾病造成的颅面部疼痛：癌性面痛，带状疱疹性面痛，周期性偏头痛性神经痛，非典型面神经病性疼痛等。 
原发性三叉神经痛发病机制不明，治疗方法繁多，标准化的治疗方案还没有确立。目前常选择药物治疗、神经阻滞治疗、神经毁损治疗、微血管减压治疗。 
近来比较普遍应用的方法是经皮卵圆孔穿刺半月神经节射频温控热凝术，此技术利用特定温度下的热凝治疗选择性地破坏痛觉纤维，达到止痛的目的，而同时能保留触觉和运动功能。可达到立竿见影的效果。 
临床上常采用Hartel穿刺法即前路穿刺法：病人平卧位，先定好三点：A点为病人口角外侧约2.5-3.0cm处，此处是穿刺针的穿刺点；B点为患者外耳道前2．5～3cm处，也就是患者外耳门到眼外眦连线前2／3与后1／3交点处；C点为患者病侧瞳孔中央。取穿刺点A进针，穿刺针在冠状面上指向C点，在矢状面上指向B点。穿刺过程中需根据CT或DSA来确认穿刺方向及深度的精准度。此方法借助人体的解剖标志点来定位具有准确度欠佳，效果不稳定、易出现并发症的缺陷，且术中反复透视，对患者有一定损害。 
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于三叉神经导航穿刺的导航模板及其导航穿刺方法，可提高穿刺精准度，缩短手术时间，降低透视辐射量，减少患者损伤。 
    为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于三叉神经导航穿刺的导航模板，其创新点在于：主体为模板本体，所述模板本体为高度不超过下眼睑，且贴合面部弧度的半个面罩，半个面罩设置有一个长度能盖住整个鼻梁的，且与鼻梁弧度相匹配鼻罩，鼻罩与半个面罩一体成型； 
     所述半个面罩上还设置有一个能固定于耳朵上，且与耳朵弧度形状匹配的面罩架，所述面罩架与半个面罩一体成型；
     所述半个面罩距离嘴角20～30mm的地方设置有用于穿刺针穿刺的穿刺柱，穿刺柱与半个面罩一体成型。
进一步的，所述面罩架为耳廓形，面罩架的长度为耳廓总弧长的1/2～2/3。 
    进一步的，所述半个面罩为挖空了与嘴部区域接触的相应位置的半个面罩。 
    进一步的，所述穿刺柱的长度为8～10mm。 
    本发明的另一个目的是提供一种用于三叉神经导航穿刺的导航模板的导航穿刺方法，其创新点在于：运用3D成像技术，根据患者骨骼特征生成特定高精度穿刺数字导航模板，最后生成高精度三叉神经导航穿刺实物导航模板。 
    进一步的，所述三叉神经导航穿刺的方法具体步骤如下： 
    （1）数据采集：使用薄层CT扫描获取患者的头面颈数据；
    （2）导入医学软件：将步骤（1）中生成的数据导入医学软件，建立头颈部骨骼以及皮肤的三维立体模型，明确卵圆孔的位置，确定穿刺到达的部位及穿刺方向，接着在医学软件中建立模拟针道的方向模型，确保不损伤周围的血管、神经，测量模拟穿刺的深度；
    （3）生成数字导航模板：将皮肤以及头颈部骨骼模型和模拟的针道模型一起导入3-matic软件，先提取鼻梁、颧弓和耳廓的皮肤表面形态，生成导板，然后与模拟的针道进行布尔运算，生成特定的数字导航模板；
    （4）生成实物导航模板：将数字化的导航模板以stl格式导入激光快速成型机，生成实物导航模板；
（5）临床应用：将实物导航模板塑封后采用等离子消毒，然后交付临床用于三叉神经的导航穿刺。
 进一步的，所述步骤（2）中建立头颈部骨骼以及皮肤的三维立体模型的具体步骤为： 
（1）首先将CT扫描断层数据以DICOM格式导入医学建模软件，通过窗宽窗位的调整使感兴趣的区域更加突出，并进行降噪处理；
（2）然后选取骨骼的阈值，重建骨骼单色模型，利用阈值分割来消除一部分非感兴趣区域，接着在更高分辨率的情况下做相应的步骤（3）中的预处理工作；
（3）接着灰度分割提取骨质边界轮廓信息区，然后应用区域分割再次提取各骨骼信息区，然后进行形态学操作、填充、蒙版裁剪和轮廓线生成与增长的一系列的图像处理，采用特定重建模式重建三维模型。
 进一步的，所述步骤（2）中建立模拟针道的方向模型的具体步骤为：根据患者的三叉神经疼痛分支，在重建的三维模型上模拟穿刺针到达卵圆孔的精确部位，并避开沿路的血管、神经，从而生成进针路径。 
 进一步的，所述步骤（5）的临床应用穿刺中，具体步骤为将实物导航模板固定于病人面部及耳朵上，通过预留的穿刺柱将穿刺针插入到预先的深度即可。 
 进一步的，所述等离子消毒时采用低温等离子消毒，消毒的时间为60～68min。 
本发明的有益效果如下： 
（1） 本发明设计个体化的三叉神经穿刺导航模板，在软件中明确卵圆孔的位置和结构，虚拟穿刺路径，同时避开对沿路血管、神经损伤，测量穿刺深度，从而生成穿刺导板。
（2） 本发明的导航穿刺方法可提高穿刺精准度，缩短手术时间，降低透视辐射量，减少患者损伤。 
（3） 本发明设计个体化的三叉神经穿刺导航模板，将面罩架的长度设置为耳朵总弧长的1/2～2/3，符合病人舒适度，同时也不易脱落。 
（4） 本发明设计个体化的三叉神经穿刺导航模板，面罩为挖空了与嘴部区域接触的相应位置的面罩，可以保护嘴部区域不受束缚，提高病人舒适感。 
（5） 本发明设计个体化的三叉神经穿刺导航模板，通过预先设定好穿刺路径和进针深度，可确保穿刺精准，到位，可以大大提高手术成功率，减少患者损伤，同时具有缩短手术时间，降低透视辐射量，减少手术并发症的优点。 
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明。
    图1为本发明具体实施方式中冠状面的数据采集示意图。 
    图2为本发明具体实施方式中矢状面的数据采集示意图。 
    图3为本发明具体实施方式中横断面的数据采集示意图。 
    图4为本发明具体实施方式中三维数据采集示意图。 
    图5为本发明具体实施方式中模拟穿刺和测量深度的示意图。 
    图6为本发明具体实施方式中病人的三叉神经穿刺数字化导板模型图正面图。 
    图7为本发明具体实施方式中病人的三叉神经穿刺数字化导板模型图侧面图。 
    图8为本发明具体实施方式中病人的三叉神经穿刺实物化导板模型图。 
    图9为本发明具体实施方式中病人临床应用表面示意图。 
    图10为本发明具体实施方式中病人术中三叉神经穿刺导航影像图。 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。 
临床案例： 
    病人：杨XX，女，65岁，左侧三叉神经痛，来自南京鼓楼医院。
根据病人特征进行制作高精度穿刺导航模板： 
（1）数据采集：数据采集：使用薄层CT扫描，设置扫描层厚0.625mm，扫描像素512×512，获取患者的头颈部数据；具体采集的病人的数据及图像如图1～4所示；
（2）导入医学软件：将步骤（1）中生成的数据导入医学软件，建立头颈部骨骼以及皮肤的三维立体模型的具体步骤为：
A.首先将CT扫描断层数据以DICOM格式导入MIMICS医学建模软件，通过窗宽窗位的调整使感兴趣的区域更加突出，并进行降噪处理；
B.然后选取骨骼的阈值，重建骨骼单色模型，利用阈值分割来消除一部分非感兴趣区域，接着在更高分辨率的情况下做相应的以下预处理工作；
C.接着灰度分割提取骨质边界轮廓信息区，然后应用区域分割再次提取各骨骼信息区，然后进行形态学操作、填充、蒙版裁剪和轮廓线生成与增长的一系列的图像处理，采用特定重建模式重建三维模型；
建模结束后，明确卵圆孔位置，接着在医学软件中建立模拟针道的方向模型，具体的步骤为：根据患者的三叉神经疼痛分支，在重建的三维模型上模拟穿刺针到达卵圆孔的精确部位，并避开沿路的血管、神经，从而生成进针路径。测量进针深度为98.20mm。
最后本病人的模拟穿刺和测量深度的示意图如图5所示； 
（3）生成数字导航模板：将皮肤以及头颈部骨骼模型和模拟的针道模型一起导入3-matic软件，先提取本病人的鼻梁、颧弓和耳廓的皮肤表面形态，生成导板，然后与模拟的针道进行布尔运算，生成本病人的数字导航模板；本病人的三叉神经穿刺数字化导板模型如图6～7所示；
（4）生成实物导航模板：将数字化的导航模板以stl格式导入激光快速成型机，生成实物导航模板；
   实物导航模板：主体为模板本体，模板本体为高度不超过额头的半个面罩，面罩设置有一个长度能盖住整个鼻梁的鼻罩，鼻罩与面罩一体成型；面罩上还设置有一个能固定于耳朵上，且与耳朵弧度形状匹配的面罩架，面罩架与面罩一体成型；面罩距离嘴角20～30mm的地方设置有用于穿刺针穿刺的穿刺柱，穿刺柱与面罩一体成型。具体的本病人的三叉神经穿刺实物化导板面罩模型如图8所示。
临床应用：将实物导航模板塑封后采用等离子消毒，本实施例采用的低温等离子消毒装置为STERRAD灭菌器，是强生爱惜康公司所属的 Advanced Sterilization Products (ASP)公司开发的产品。低温等离子消毒时的时间为60～68min，最后交付临床用于三叉神经的导航穿刺。 
具体的穿刺为将实物导航模板面罩固定于病人头部上，通过预留的穿刺柱将穿刺针插入到预先的深度即可。 
    本病人的临床应用表面示意图如图9所示，术中应用时的影像如图10所示。 

Claims (10)

1.一种用于三叉神经导航穿刺的导航模板，其特征在于：主体为模板本体，所述模板本体为高度不超过下眼睑，且贴合面部弧度的半个面罩，半个面罩设置有一个长度能盖住整个鼻梁的，且与鼻梁弧度相匹配鼻罩，鼻罩与半个面罩一体成型；
      所述半个面罩上还设置有一个能固定于耳朵上，且与耳朵弧度形状匹配的面罩架，所述面罩架与半个面罩一体成型；
      所述半个面罩距离嘴角20～30mm的地方设置有用于穿刺针穿刺的穿刺柱，穿刺柱与半个面罩一体成型。
2.    根据权利要求1所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板，其特征在于：所述面罩架为耳廓形，面罩架的长度为耳廓总弧长的1/2～2/3。
3.根据权利要求1所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板，其特征在于：所述半个面罩为挖空了与嘴部区域接触的相应位置的半个面罩。
4.根据权利要求1所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板，其特征在于：所述穿刺柱的长度为8～10mm。
5.一种权利要求1所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板的导航方法，其特征在于：运用3D成像技术，根据患者骨骼特征生成特定高精度穿刺数字导航模板，最后生成高精度三叉神经导航穿刺实物导航模板。
6.根据权利要求5所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板的导航方法，其特征在于：所述三叉神经导航穿刺的方法具体步骤如下：
    （1）数据采集：使用薄层CT扫描获取患者的头面颈数据；
    （2）导入医学软件：将步骤（1）中生成的数据导入医学软件，建立头颈部骨骼以及皮肤的三维立体模型，在软件中明确卵圆孔的位置，确定穿刺到达的部位及穿刺方向，接着在医学软件中建立模拟针道的方向模型，确保不损伤周围的血管、神经，测量模拟穿刺的深度；
    （3）生成数字导航模板：将皮肤以及头颈部骨骼模型和模拟的针道模型一起导入3-matic软件，先提取鼻梁、颧弓和耳廓的皮肤表面形态，生成导板，然后与模拟的针道进行布尔运算，生成特定的数字导航模板；
    （4）生成实物导航模板：将数字化的导航模板以stl格式导入激光快速成型机，生成实物导航模板；
（5）临床应用：将实物导航模板塑封后采用等离子消毒，然后交付临床用于三叉神经的导航穿刺。
7.根据权利要求5所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板的导航穿刺方法，其特征在于：所述步骤（2）中建立头颈部骨骼以及皮肤的三维立体模型的具体步骤为：
（1）首先将CT扫描断层数据以DICOM格式导入医学建模软件，通过窗宽窗位的调整使感兴趣的区域更加突出，并进行降噪处理；
（2）然后选取骨骼的阈值，重建骨骼单色模型，利用阈值分割来消除一部分非感兴趣区域，接着在更高分辨率的情况下做相应的步骤（3）中的预处理工作；
（3）接着灰度分割提取骨质边界轮廓信息区，然后应用区域分割再次提取各骨骼信息区，然后进行形态学操作、填充、蒙版裁剪和轮廓线生成与增长的一系列的图像处理，采用特定重建模式重建三维模型。
8.根据权利要求5所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板的导航方法，其特征在于：所述步骤（2）中建立模拟针道的方向模型的具体步骤为：根据患者的三叉神经疼痛分支，在重建的三维模型上模拟穿刺针到达卵圆孔的精确部位，并避开沿路的血管、神经，从而生成进针路径。
9.根据权利要求5所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板的导航方法，其特征在于：所述步骤（5）的临床应用穿刺中，具体步骤为将实物导航模板固定于病人面部及耳朵上，通过预留的穿刺柱将穿刺针插入到预先的深度即可。
10.根据权利要求5所述的用于三叉神经导航穿刺的导航模板的导航方法，其特征在于：所述等离子消毒时采用低温等离子消毒，消毒的时间为60～68min。
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