CN105147416A - 一种组织器官缺损部位弥合物构建方法及构建系统 - Google Patents

一种组织器官缺损部位弥合物构建方法及构建系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种组织器官缺损部位弥合物构建方法及构建系统，所述方法包括：获取患者的组织缺损位置；收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，生成弥合缺损部分三维模型，并存储；根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合；获取弥合缺损部位三维模型，打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型。本发明根据缺损组织结构的特点，规划设计生成弥合缺损部分，使之与原有的生理结构匹配，然后3D打印出弥合缺损部分，用于缺损部分的填充与修补，从而使整个组织结构完整再现，达到缺损前完好的效果，使得大体积，大面积的任何复杂的缺损部分得到个体化修补。

Description

一种组织器官缺损部位弥合物构建方法及构建系统
技术领域
本发明涉及组织工程修补技术领域，尤其涉及一种组织器官缺损部位弥合物构建方法及构建系统。
背景技术
再生型生物补片是通过先进的交联固定及多方位除抗原等一系列技术从自然生物中提取，可被理解为"细胞支架"，它根据再生医学原理、分子生物学原理及免疫学原理植入人体后，能起到很好的支架作用，填补受损部位的缺失组织，并在该材料的诱导下，人体自身修复功能能够在原来的位置逐渐生长出新的组织，替换生物材料，完成器官组织再生的过程。早期主要运用于神经外科、内脑膜的修复、食道癌切除后修补、连体婴儿切开后皮肤、胸膜修复、颅骨修复、妇科、男科、肺癌、肿瘤等，还有抢救大面积烧伤病人，而现在开始探究在整形美容领域的使用。
组织缺损的修补是世界医学难题，目前只有补片能遮盖缺损的表面，但无法满足缺损部分复杂的生理结构，更不能填充不规则部位，更不能大体积，大面积，个性化去匹配缺损部分。且补片产品单一，无法满足任意组织缺损的需求，不能做到个体化。
因此，现有技术有待改进和提高。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种组织器官缺损部位弥合物构建方法及构建系统，为了解决现有技术中医学补片只能遮盖缺损的组织表面，无法填充不规则的缺损部位，也无法实现大体积、大面积的匹配缺损部分的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种组织器官缺损部位弥合物构建方法，其中，方法包括：
A、预先存储患者通过医学造影技术获取的人体组织器官的医学影像数据及组织器官的生理结构和解剖结构数据；
B、获取患者当前检测的组织的实际影像数据，与预先存储的医学影像数据进行对比，获取患者的组织缺损位置；
C、将预先存储的原始的医学影像数据转化为三维图像，收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，根据所述缺损部分三维图像生成弥合缺损部分三维模型，并存储；
D、根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合；
E、去除缺损部位后获取弥合缺损部位三维模型并存储，多维打印机打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型。
所述组织器官缺损部位弥合物构建方法，其中，所述步骤E之后：
F、弥合物实物模型根据与缺损组织部位进行弥合的要求进行表面处理。
所述组织器官缺损部位弥合物构建方法，其中，所述步骤F之后还包括：
F1、将弥合物实物模型进行三维扫描得到的三维图像，与预先存储的缺损原型进行测量比对或将弥合物实物模型与三维打印的缺损模型进行匹配，判断三维打印的弥合物是否达到预先设置的设计要求；
F2、若满足设计要求，则判断是合格品；
F3、若不满足设计要求，则重新打印弥合物实物模型。
所述组织器官缺损部位弥合物构建方法，其中，所述步骤D具体包括：
D1、根据弥合缺损部位的三维模型与组织缺损部位进行模拟吻合得到模拟吻合后的三维结构；
D2、在模拟匹配过程中，多次反复叠加，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合。
上述任一项所述组织器官缺损部位弥合物构建方法，其中，所述医学造影技术包括：X光成像，超声波成像，电子计算机断层扫描成像CT，磁共振成像MRI，正电子发射计算机断层显像PET-CT。
一种组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，系统包括：
预先存储模块，用于预先存储患者通过医学造影技术获取的人体组织器官的医学影像数据及组织器官的生理结构和解剖结构数据；
组织缺损位置获取模块，用于获取患者当前检测的组织的实际影像数据，与预先存储的医学影像数据进行对比，获取患者的组织缺损位置；
图像处理与存储模块，用于将将预先存储的原始的医学影像数据转化为三维图像，收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，根据所述缺损部分三维图像生成弥合缺损部分三维模型，并存储；
模拟吻合模块，用于根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合；
弥合物模型打印模块，用于去除缺损部位后获取弥合缺损部位三维模型并存储，多维打印机打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型。
所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，所述系统还包括：
表面处理模块，用于弥合物实物模型根据与缺损组织部位进行弥合的要求进行表面处理。
所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，所述系统还包括：
对比模块，用于将弥合物实物模型进行三维扫描得到的三维图像，与预先存储的缺损原型进行测量比对或将弥合物实物模型与三维打印的缺损模型进行匹配，判断三维打印的弥合物是否达到预先设置的设计要求；
判定模块，用于若满足设计要求，则判断是合格品；
控制模块，用于若不满足设计要求，则重新打印弥合物实物模型。
所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，所述模拟吻合模块具体包括：
吻合单元，用于根据弥合缺损部位的三维模型与组织缺损部位进行模拟吻合得到模拟吻合后的三维结构；
匹配与叠加单元，用于模拟匹配过程中，多次反复叠加，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合。
上述任一项所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，所述医学造影技术包括：X光成像，超声波成像，电子计算机断层扫描成像CT，磁共振成像MRI，正电子发射计算机断层显像PET-CT。
本发明提供了一种组织器官缺损部位弥合物构建方法及构建系统，所述方法包括：获取患者的组织缺损位置；收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，生成弥合缺损部分三维模型，并存储；根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合；获取弥合缺损部位三维模型，打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型。本发明根据缺损组织结构的特点，规划设计生成弥合缺损部分，使之与原有的生理结构匹配，然后3D打印出弥合缺损部分，用于缺损部分的填充与修补，从而使整个组织结构完整再现，达到缺损前完好的效果，使得大体积，大面积的任何复杂的缺损部分得到个体化修补。
附图说明
图1为本发明的一种组织器官缺损部位弥合物构建方法的较佳实施例的流程图。
图2为本发明的一种组织器官缺损部位弥合物构建方法的具体应用实施例的组织缺损特征计算与显示示意图。
图3为本发明的一种组织器官缺损部位弥合物构建方法的具体应用实施例的组织缺损位置识别与对比示意图。
图4为本发明的一种组织器官缺损部位弥合物构建方法的具体应用实施例的缺损部分的还原与匹配示意图。
图5为本发明的一种组织器官缺损部位弥合物构建方法的具体应用实施例的弥合物生成示意图。
图6为本发明的一种组织器官缺损部位弥合物构建系统的较佳实施例的功能原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种组织器官缺损部位弥合物构建方法的较佳实施例的，如图1所示，所述方法包括：
步骤S100、预先存储患者通过医学造影技术获取的人体组织器官的医学影像数据及组织器官的生理结构和解剖结构数据。
具体实施时，预先通过医学造影技术获取患者正常时的各人体组织器官的医学影像数据及组织器官的生理结构和解剖结构数据。医学造影技术包括：X光成像，超声波成像，电子计算机断层扫描成像CT(ComputedTomography)，磁共振成像MRI(MagneticResonanceImaging)，正电子发射计算机断层显像PET-CT（PositronEmissionComputedTomography）。具体地，通过获取X光片，超声波，CT，MRI，PET-CT等医学影像和原始数据，分析其生理组织结构及解剖结构。
步骤S200、获取患者当前检测的组织的实际影像数据，与预先存储的医学影像数据进行对比，获取患者的组织缺损位置。
具体实施时，如图2所示，确认缺损部位，并计算其特征，将影像转化为三维图形并进行二维显示收集患者病灶原始的影像CT数据并导入计算机，精确还原得到组织的三维图像及缺损的具体部位图像。
步骤S300、将预先存储的原始的医学影像数据转化为三维图像，收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，根据所述缺损部分三维图像生成弥合缺损部分三维模型，并存储。
具体实施时，如图3所示，将获取到的原始数据进行机器识别并进行多次特征比对，重新建立生成三维模型。分析解剖上述三维图形，进行缺损部位规划与剩余部位精确吻合的反向数据，再设计出缺损部位、剩余部位的三维模型。将三维模型存储或转化为stl，stp，obj，max，3ds，ma，vtk，igs等文件格式的文件。
步骤S400、根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合。
具体实施时，所述步骤S400具体包括：
步骤S401、根据弥合缺损部位的三维模型与组织缺损部位进行模拟吻合得到模拟吻合后的三维结构；
步骤S402、在模拟匹配过程中，多次反复叠加，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合。
具体实施时，如图4所示，根据3D打印模型的缺损部位及剩余部位模型进行模拟吻合，根据缺损部分的特征，进行缺损前原貌模拟，得到缺损前整个组织结构和三维结构的原始特征使得补充和修补的结构和缺损的部分达到完全匹配并完全弥合。基于个体化组织结构数据，器官的生理结构数据或结构，组织三维结构部分的缺损组织或器官轮廓，对称完好的结构部分，模拟出组织缺损前的原貌。模拟匹配过程中，进行多次反复叠加，使得缺损部分和修补填充部分达到要求，从而得到弥合缺损三维结构。
步骤S500、去除缺损部位后获取弥合缺损部位三维模型并存储，多维打印机打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型。
具体实施时，如图5所示，去除掉缺损部分，留下弥合缺损部分，将其保存为stl，stp，obj，max，3ds，ma，vtk，igs等文件格式的文件，以用于传输，存储，浏览，检查，修改和加工生产。3D打印弥合缺损部分，快速实现实物模型。用3D打印机或其他多维打印机比如4D打印机，5D打印机等将弥合缺损部分打印生产成为1：1的实物模型。
进一步地，所述步骤S500之后还包括：
步骤S600、弥合物实物模型根据与缺损组织部位进行弥合的要求进行表面处理。具体地，根据3D打印的效果，对实物模型进行适当的表面处理，达到使用的要求，使实物模型可以更好的与缺损的组织进行匹配与融合。
具体实施时，所述步骤S600之后还包括：
步骤S701、将弥合物实物模型进行三维扫描得到的三维图像，与预先存储的缺损原型进行测量比对或将弥合物实物模型与三维打印的缺损模型进行匹配，判断三维打印的弥合物是否达到预先设置的设计要求；
步骤S702、若满足设计要求，则判断是合格品；
步骤S703、若不满足设计要求，则重新打印弥合物实物模型。
具体实施时，.将3D打印的弥合缺损模型进行3D扫描，得到的三维图形在计算机里与设计的原型进行测量比对，检查其是否满足设计前的要求。2.将3D打印的弥合缺损模型与3D打印的缺损模型进行匹配试验，以检查是否达到设计前要求。若满足设计要求，则判断是合格品；若不满足设计要求，则重新打印弥合物实物模型，从而保证生产的弥合物实物模型可符合实际需要，也防止对人身体产生不良影响。
由以上方法实施例可知，本发明提供了一种组织器官缺损部位弥合物构建方法，根据缺损组织结构的特点，规划设计生成弥合缺损部分，使之与原有的生理结构匹配，然后3D打印出弥合缺损部分，用于缺损部分的填充与修补，从而使整个组织结构完整再现，达到缺损前完好的效果，使得大体积，大面积的任何复杂的缺损部分得到个体化修补。
在上述方法实施例的基础上，本发明还提供了一种组织器官缺损部位弥合物构建系统的较佳实施例的功能原理框图，如图6所示，所述系统包括：
预先存储模块100，用于预先存储患者通过医学造影技术获取的人体组织器官的医学影像数据及组织器官的生理结构和解剖结构数据；具体如上所述。
组织缺损位置获取模块200，用于获取患者当前检测的组织的实际影像数据，与预先存储的医学影像数据进行对比，获取患者的组织缺损位置；具体如上所述。
图像处理与存储模块300，用于将将预先存储的原始的医学影像数据转化为三维图像，收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，根据所述缺损部分三维图像生成弥合缺损部分三维模型，并存储；具体如上所述。
模拟吻合模块400，用于根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合；具体如上所述。
弥合物模型打印模块500，用于去除缺损部位后获取弥合缺损部位三维模型并存储，多维打印机打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型；具体如上所述。
所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，所述系统还包括：
表面处理模块，用于弥合物实物模型根据与缺损组织部位进行弥合的要求进行表面处理；具体如上所述。
所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，所述系统还包括：
对比模块，用于将弥合物实物模型进行三维扫描得到的三维图像，与预先存储的缺损原型进行测量比对或将弥合物实物模型与三维打印的缺损模型进行匹配，判断三维打印的弥合物是否达到预先设置的设计要求；具体如上所述。
判定模块，用于若满足设计要求，则判断是合格品；具体如上所述。
控制模块，用于若不满足设计要求，则重新打印弥合物实物模型；具体如上所述。
所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，所述模拟吻合模块具体包括：
吻合单元，用于根据弥合缺损部位的三维模型与组织缺损部位进行模拟吻合得到模拟吻合后的三维结构；具体如上所述。
匹配与叠加单元，用于模拟匹配过程中，多次反复叠加，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合；具体如上所述。
上述任一项所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其中，所述医学造影技术包括：X光成像，超声波成像，电子计算机断层扫描成像CT，磁共振成像MRI，正电子发射计算机断层显像PET-CT；具体如上所述。
综上所述，本发明提供了一种组织器官缺损部位弥合物构建方法及构建系统，所述方法包括：获取患者的组织缺损位置；收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，生成弥合缺损部分三维模型，并存储；根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合；获取弥合缺损部位三维模型，打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型。本发明根据缺损组织结构的特点，规划设计生成弥合缺损部分，使之与原有的生理结构匹配，然后3D打印出弥合缺损部分，用于缺损部分的填充与修补，从而使整个组织结构完整再现，达到缺损前完好的效果，使得大体积，大面积的任何复杂的缺损部分得到个体化修补。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种组织器官缺损部位弥合物构建方法，其特征在于，方法包括：
A、预先存储患者通过医学造影技术获取的人体组织器官的医学影像数据及组织器官的生理结构和解剖结构数据；
B、获取患者当前检测的组织的实际影像数据，与预先存储的医学影像数据进行对比，获取患者的组织缺损位置；
C、将预先存储的原始的医学影像数据转化为三维图像，收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，根据所述缺损部分三维图像生成弥合缺损部分三维模型，并存储；
D、根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合；
E、去除缺损部位后获取弥合缺损部位三维模型并存储，多维打印机打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型。
2.根据权利要求1所述组织器官缺损部位弥合物构建方法，其特征在于，所述步骤E之后：
F、弥合物实物模型根据与缺损组织部位进行弥合的要求进行表面处理。
3.根据权利要求2所述组织器官缺损部位弥合物构建方法，其特征在于，所述步骤F之后还包括：
F1、将弥合物实物模型进行三维扫描得到的三维图像，与预先存储的缺损原型进行测量比对或将弥合物实物模型与三维打印的缺损模型进行匹配，判断三维打印的弥合物是否达到预先设置的设计要求；
F2、若满足设计要求，则判断是合格品；
F3、若不满足设计要求，则重新打印弥合物实物模型。
4.根据权利要求3所述组织器官缺损部位弥合物构建方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：
D1、根据弥合缺损部位的三维模型与组织缺损部位进行模拟吻合得到模拟吻合后的三维结构；
D2、在模拟匹配过程中，多次反复叠加，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合。
5.根据权利要求1-4任一项所述组织器官缺损部位弥合物构建方法，其特征在于，所述医学造影技术包括：X光成像，超声波成像，电子计算机断层扫描成像CT，磁共振成像MRI，正电子发射计算机断层显像PET-CT。
6.一种组织器官缺损部位弥合物构建系统，其特征在于，系统包括：
预先存储模块，用于预先存储患者通过医学造影技术获取的人体组织器官的医学影像数据及组织器官的生理结构和解剖结构数据；
组织缺损位置获取模块，用于获取患者当前检测的组织的实际影像数据，与预先存储的医学影像数据进行对比，获取患者的组织缺损位置；
图像处理与存储模块，用于将将预先存储的原始的医学影像数据转化为三维图像，收集患者组织缺损位置的原始影像数据，还原组织缺损位置的原始三维图像及缺损位置对应的缺损部分三维图像，根据所述缺损部分三维图像生成弥合缺损部分三维模型，并存储；
模拟吻合模块，用于根据弥合缺损部分三维模型与组织缺损后的模型进行模拟吻合，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合；
弥合物模型打印模块，用于去除缺损部位后获取弥合缺损部位三维模型并存储，多维打印机打印弥合缺损部位三维模型，生成弥合物实物模型。
7.根据权利要求6所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其特征在于，所述系统还包括：
表面处理模块，用于弥合物实物模型根据与缺损组织部位进行弥合的要求进行表面处理。
8.根据权利要求7所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其特征在于，所述系统还包括：
对比模块，用于将弥合物实物模型进行三维扫描得到的三维图像，与预先存储的缺损原型进行测量比对或将弥合物实物模型与三维打印的缺损模型进行匹配，判断三维打印的弥合物是否达到预先设置的设计要求；
判定模块，用于若满足设计要求，则判断是合格品；
控制模块，用于若不满足设计要求，则重新打印弥合物实物模型。
9.根据权利要求8所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其特征在于，所述模拟吻合模块具体包括：
吻合单元，用于根据弥合缺损部位的三维模型与组织缺损部位进行模拟吻合得到模拟吻合后的三维结构；
匹配与叠加单元，用于模拟匹配过程中，多次反复叠加，直到模拟吻合后的三维结构的特征与缺损前整个组织结构完全匹配并完全弥合。
10.根据权利要求6-9任一项所述组织器官缺损部位弥合物构建系统，其特征在于，所述医学造影技术包括：X光成像，超声波成像，电子计算机断层扫描成像CT，磁共振成像MRI，正电子发射计算机断层显像PET-CT。
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