CN106157365A - 一种再造指模型的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再造指模型的成型方法，包括（1）获取患侧手和对应健侧相同手的CT图像；（2）对获取的CT图像进行三维重建；（3）对健侧手进行镜像获得健侧手的镜像，健侧手的镜像能模拟出虚拟患侧手受伤前的全貌；（4）移动健侧手的镜像到患侧手，并让患侧手与健侧手的镜像重合配准，完成患侧手足形态学上的虚拟修复；（5）患侧手与健侧手的镜像重合配准后，健侧手的镜像相对于患侧手多出部分进行切割或运算，切割或运算结果出来的组织为伤指的实际缺损并形成修复模型，模拟出伤指的实际缺损；（6）根据形成的修复模型通过3D打印获得再造指模型。本发明能成型精度较高的再造指模型。

Description

一种再造指模型的成型方法
技术领域
本发明涉及再造指模型的成型方法。
背景技术
随着社会经济、工农业的迅速发展，高能量手部外伤导致复杂拇手指缺损的病例数日益增多。手不仅是灵巧的劳动器官，也是人的仪表的重要组成部分，拇、手指的缺损不仅将严重影响病患的劳动技能，而且影响到人的形象和社交活动，进而影响人的心理，绝大部分病患对伤指有强烈修复需求。
一方面，显微外科从上世纪70年代至今，在基础研究和临床应用方面都有很大进展。1966年杨东岳在世界上首次施行的足趾移植拇指再造以来我国再植与再造外科历经近半个世纪的发展，已由当初简单的断指、断肢再植及足趾移植再造拇手指，到现在涉及到该领域的方方面面，已是百花齐放。目前我国的显微外科仍在较高的平台上继续登峰造极、阔步前进，保持世界的领先水平。
另一方面，足趾移植拇、手指再造的方法已被广泛应用，很多单位的医生都能进行，但手术的质量和效果还是有很大差别。该项技术虽然得到了很多创新，但也不是到了顶点，还有很多问题和未知需要我们去探索和解决。由于显微外科是一门侧重于应用方法学手段解决功能和形态学问题的专业学科，目前停留在传统的手工测量、目测估计和拓制模型式手术设计方法上，手术方案受医生个人经验、习惯等主观思维因素影响甚大，而且手术供区血供存在变异，不仅效果难以预见，且具有较大的随意性与盲目性，还容易引起医疗纠纷。目前我国拇、手指再造技术登峰造极世界领先，但仍然无法真正解决：（1）手术缺乏精准的评估，目测不够精确、科学、规范，仍有盲目性，风险高；（2）供区损伤大；（3）再造指外观不理想；（4）再造指功能不满意。因而手术推广困难，这是该项技术目前发展遇到的瓶颈问题。尽管国内外不乏大量拇手指再造的病例报道，但仍然有90%以上的拇手指缺损病人无法进行很好的修复再造，就因为以上瓶颈问题难以很好解决。
发明内容
为了能成型精度较高的再造指模型，本发明提供了一种再造指模型的成型方法。
为达到上述目的，一种再造指模型的成型方法，包括如下步骤：
（1）获取患侧手足和对应健侧相同手的CT图像；在本发明中，如果是手指出现损坏，则获取患侧手和对应健侧相同手的图像即可；
（2）对获取的CT图像进行三维重建；
（3）对健侧手进行镜像获得健侧手的镜像，健侧手的镜像能模拟出虚拟患侧手受伤前的全貌；
（4）移动健侧手的镜像到患侧手，并让患侧手与健侧手的镜像重合配准，完成患侧手形态学上的虚拟修复；
（5）患侧手与健侧手的镜像重合配准后，健侧手的镜像相对于患侧手多出部分进行切割或运算，切割或运算结果出来的组织为患侧手需要修复的实际缺损部分并形成修复模型；
（6）根据形成的修复模型通过3D打印获得再造指模型。
上述方法，通过获取CT图像并进行三维重建，因人体双手对称性，因此，通过镜像健侧手能获得虚拟患侧手受伤前的全貌，通过移动配准重合进行切割或运算则能获得较为精确的修复模型，最后根据该修复模型打印出再造指模型的精度也高。
进一步的，采用西门子64排双源螺旋CT扫描获得步骤（1）的图像，其中，扫描的参数为：扫描电压为100Kv，扫描电流为90mAs；扫描层厚为0.75mm，层间距为0.5mm，阵距512×512；扫描时间为200ms。以获得最佳的扫描精度。
进一步的，获取患侧手和对应健侧相同手的图像时，将双手各指之间以厚纸片隔开。避免三维模型需要再次分割使得设计工作量增大。
进一步的，在步骤（2）中，按照全部组织（-500~ Max，Hu）以及骨骼（226~Max，Hu）设置阈值，进行表面、骨、关节，得到三维模型。
进一步的，通过矢状面镜像生成健侧手的镜像。
进一步的，在步骤（5）中，在患侧手指或足指创面的边缘绘制边缘光滑的样条；利用样条对镜像健侧手足和患侧手足进行切割或运算。这种方法是对于创面比较复杂的进行的步骤。
进一步的，在步骤（5）中，用切割平面切割或者自由曲线切割对健侧手的镜像进行切割或运算。这种方法是针对创面比较简单的进行的步骤。
进一步的，在步骤（5）中，使用布尔运算比对的结果对健侧手的镜像进行切割或运算。
进一步的，在步骤（5）中，对健侧手的镜像的软组织和骨骼分别进行切割或运算，获得修复模型。
进一步的，如果患侧手足因为肿胀变大，则将健侧手的镜像放大后进行步骤（5）。使得形成的修复模型与实际相当。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
在本实施方式中，用一例拇指再造指模型的成型为例进行说明。
一种再造指模型的成型方法，包括如下步骤：
（1）采用西门子64排双源螺旋CT扫描获取患侧手和对应健侧相同手的Dicom格式CT图像；其中，扫描的参数为：扫描电压为100Kv，扫描电流为90mAs；扫描层厚为0.75mm，层间距为0.5mm，阵距512×512；扫描时间为200ms，以获得最佳的扫描精度。在获取患侧手和对应健侧相同手的图像时，将双手各指之间以厚纸片隔开，避免重建三维模型需要再次分割使得设计工作量增大。
（2）将Dicom格式图像导入Mimics10.01软件中，按照全部组织（-500~ Max，Hu）以及骨骼（226~Max，Hu）设置阈值，进行表面、骨、关节，对获取的CT图像进行三维重建。
（3）对健侧手进行镜像获得健侧手的镜像，健侧手的镜像能模拟出虚拟患侧手受伤前的全貌。当然，如果患侧手因为肿胀变大，则将健侧手的镜像放大。
（4）移动健侧手的镜像到患侧手，并让患侧手与健侧手的镜像重合配准，完成患侧手形态学上的虚拟修复。
（5）在患侧手指创面的边缘绘制边缘光滑的样条；利用样条对健侧手的镜像进行切割或运算。切割或运算结果出来的组织为伤指的实际缺损并形成修复模型。当然，如果创面简单，用切割平面切割或者自由曲线切割对健侧手的镜像进行切割或运算，也可以使用布尔运算比对的结果对健侧手的镜像进行切割或运算。在该步骤中，由于软组织和骨骼有不同的地方，因此，需要对健侧手的镜像和患侧手的软组织和骨骼分别进行切割或运算，获得修复模型。
（6）根据形成的修复模型通过3D打印获得再造指模型。
通过上述步骤获得软组织及骨骼缺损所需的修复模型，输出Stl格式文件导入到3D打印软件MakeWare，将模型移动、转动至合适的位置，转化为.x3g格式文件，以MakerBot3D打印机实施打印出再造指模型。
上述方法，通过获取图像并进行三维重建，因人体双手有对称性，因此，通过健侧手的镜像能获得虚拟患侧手的全貌，通过移动配准重合进行切割或运算则能获得较为精确的修复模型，最后根据该修复模型打印出再造指模型的精度也高。

Claims (10)

1.一种再造指模型的成型方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）获取患侧手和对应健侧相同手的CT图像；
（2）对获取的CT图像进行三维重建；
（3）对健侧手进行镜像获得健侧手的镜像，健侧手的镜像能模拟出患侧手受伤前的全貌；
（4）移动健侧手的镜像到患侧手，并让健侧手的镜像与患侧手配准重合，完成患侧手形态学上的虚拟修复；
（5）患侧手与健侧手的镜像重合配准后，健侧手的镜像相对于患侧手多出部分进行切割或运算，切割或运算结果出来的组织为患侧手需要修复的实际缺损部分并形成修复模型；
（6）根据形成的修复模型通过3D打印获得再造指模型。
2.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：采用西门子64排双源螺旋CT扫描获得步骤（1）的图像，其中，扫描的参数为：扫描电压为100Kv，扫描电流为90mAs；扫描层厚为0.75mm，层间距为0.5mm，阵距512×512；扫描时间为200ms。
3.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：获取患侧手和对应健侧相同手的图像时，将双手各指之间以厚纸片隔开。
4.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：在步骤（2）中，按照全部组织（-500~ Max，Hu）以及骨骼（226~Max，Hu）设置阈值，进行表面、骨、关节，得到三维模型。
5.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：通过矢状面生成健侧手的镜像。
6.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：在步骤（5）中，在患侧手指创面的边缘绘制边缘光滑的样条；利用样条对健侧手的镜像进行切割或运算。
7.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：在步骤（5）中，用切割平面切割或者自由曲线切割对健侧手的镜像进行切割或运算。
8.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：在步骤（5）中，使用布尔运算比对的结果对健侧手的镜像进行切割或运算。
9.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：在步骤（5）中，对健侧手的镜像和患侧手的软组织和骨骼分别进行切割或运算，获得修复模型。
10.根据权利要求1所述的再造指模型的成型方法，其特征在于：如果患侧手因为肿胀变大，则将健侧手的镜像放大后进行步骤（5）。
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