CN107049484A - 基于dsa数据的颅内动脉瘤3d模型打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，包括：获取原始的DSA影像数据并输出步骤；将输出的影像数据导入到医学3D模型重建系统中，实现脑血管数据重建步骤；3D模型重建系统自动提取DSA脑血管数据步骤；选定需要的DSA脑血管数据模型进行3D模型创建步骤；对得到的模型进行修剪处理步骤；通过3D打印机打印制作脑血管和颅内动脉瘤模型步骤。本发明所述的颅内动脉瘤3D模型更加精细，更符合实体模型，表面更加光滑，而且能显示微小的分支血管，能为手术提供更多重要的参考。
Description
技术领域
本发明涉及基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，属于医学领域。
背景技术
颅内动脉瘤多为发生在颅内动脉管壁上的异常膨出，是造成蛛网膜下腔出血的首位病因，该疾病死亡率极高，会对患者和家庭产生巨大的损失。颅内动脉瘤好发于脑底动脉环分叉处及其主要分支上。动脉瘤与载瘤动脉相连处较狭窄，称为瘤颈，与瘤颈相对的远侧最突出的部分为瘤底(顶)，介于瘤颈与瘤底之间的部位称为瘤体(囊)。绝大多数先天性动脉瘤呈囊状或浆果状，亦可为分叶状，其他形态有葫芦状、圆球状、腊肠状等。颅内动脉瘤的大小悬殊很大，通常在0.5～2cm。动脉瘤的手术治疗包括开颅手术和血管内介入治疗，而手术治疗的成功有赖于明确动脉瘤的形态、瘤体朝向、瘤颈大小，与载瘤动脉、分支血管情况。
目前通过CT血管成像技术（CT Angiography，CTA）和MR血管成像技术（MRA）能对脑血管和脑动脉瘤进行重建；并且已能通过相关3D制作软件，打印出正常脑血管和病变血管的模型。CT血管成像技术是通过周围静脉（常用肘正中静脉）采用高压注射剂高速团注对比剂（常用碘对比剂）后利用血管内对比剂充盈的高峰期进行螺旋CT连续的解剖、病理及生理原始体积数据的快速采集，获得的图像原始数据经计算机后处理软件重建出三维的血管成像技术。MR血管成像技术多采用时间飞越法（TOF）血管成像，采用"流动相关增强"机制。TOF血管成像使用具有非常短TR的梯度回波序列。由于TR短，静态组织没有充分弛豫就接受下一个脉冲激励，在脉冲的反复作用下，其纵向磁化矢量越来越小而达到饱和，信号被衰减；对于成像容积以外的血流，因为开始没有接受脉冲激励而处于完全弛豫状态，当该血流进入成像容积内时才被激励而产生较强的信号，该信号经计算机软件处理重建即可得到三维的血管影像。由于基于CT血管成像技术（CT Angiography，CTA）和MR血管成像技术的3D血管影像的数据均是通过计算机软件后处理重建所得，而非原始数据，所以成像的空间分辨率和血管显示的精确度较低，而由此得到的3D脑血管模型的精度也相对较低。另外，因受部分容积效应影响，CT血管成像对于小血管和小动脉瘤分辨率差，往往显示不佳；而且易受CT阈值的限制，导致与颅骨贴近的血管及病变有时难以区分。MR血管成像对血流速度、流量有限或以湍流为主的动脉瘤不敏感，致使基于MRA打印的3D脑动脉瘤与真实动脉瘤的大小、形态产生偏差。
脑血管DSA造影的原理是经导管内快速注入有机碘水造影剂，在造影剂到达欲查血管之前，血管内造影剂浓度处于高峰和造影剂被廓清这段时间内，使检查部位连续成像，在这系列图像中，取一帧血管内不含造影剂的图像和含造影剂最多的图像，用这同一部位的两帧图像的数字矩阵，经计算机行数字减影处理，使两个数字矩阵中代表骨骼及软组织的数字被抵销，而代表血管的数字不被抵销。这样，这个经计算机减影处理的数字矩阵经数字/模拟转换器转换为图像，则没有骨骼和软组织影像，只有血管影像，达到减影目的。脑血管DSA造影是确诊颅内动脉瘤的“金标准”，能够更加清晰地显示动脉瘤的形态、瘤体朝向、瘤颈大小，与载瘤动脉、分支血管情况，为动脉瘤的手术治疗提供帮助。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，包括如下步骤：
1）获取原始的DSA影像数据并输出；
2） 将输出的影像数据导入到医学3D模型重建系统中，并对上述影像数据进行处理，实现脑血管数据重建；
3）在脑血管数据重建的过程中，将数据分为颅骨部位数据和DSA脑血管数据，3D模型重建系统自动提取DSA脑血管数据；
4）通过3D模型重建系统的阈值功能提取模型的类型，通过重复操作获取最佳的DSA脑血管数据，并选定需要的DSA脑血管数据模型进行3D模型创建；
5）3D模型创建之后，对得到的模型进行修剪处理；
6） 将修剪处理后的3D模型数据以3D打印设备相匹配的格式导出，最后通过3D打印机打印制作脑血管和颅内动脉瘤模型。
作为优选，在步骤1）中，所述影像数据以DICOM格式通过PACS软件系统输出。
作为优选，在步骤2）中，所述3D模型重建系统采用MIMICS软件系统。
作为优选，在步骤4）中，通过3D模型重建系统的Thresholding的阈值功能提取模型的类型，Thresholding阈值区间范围为Min 3947－Max 10527。
作为优选，在步骤5）中，所述修剪处理包括修整和/或裁剪，所述裁剪分为平面裁剪和曲线裁剪，使得整个3D的模型更加完美。
与现有颅内动脉瘤3D模型打印相比，本发明所述的颅内动脉瘤3D模型更加精细，更符合实体模型，表面更加光滑，而且能显示微小的分支血管，能为手术提供更多重要的参考。
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1为本实施例的基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，包括如下步骤：
步骤101、选择颅内动脉瘤患者，经DSA检查获取原始的影像数据，影像数据以DICOM格式通过PACS软件系统输出；
步骤102、将输出的影像数据（DICOM格式）导入到专业的医学3D模型重建系统MIMICS中（本实施例选用mimics17的版本），MIMICS软件系统对影像数据进行处理，实现脑血管数据重建；
步骤103、在脑血管数据重建的过程中，将数据分为两部分，一部分是密度较高的颅骨部位数据，另外一部分为造影剂效果重建出来的DSA脑血管数据，MIMICS软件系统自动提取DSA脑血管数据；
步骤104、通过MIMICS软件系统中的Thresholding的阈值功能提取模型的类型，因为阈值区间范围越大，取得的类型密度越高，所以颅骨比较容易重建模型，而对于脑血管来讲就比较困难。DSA脑血管数据的提取区间需要更加的精确，区间更加小，太大提取不到需要的模型，区间太小有可能忽略必要的模型数据，本实施例的取值阈值区间范围为Min 3947－Max 10527。
步骤105、通过选择DSA脑血管数据，除去头颅颅骨部分数据，根据阈值调整，调整到DSA脑血管数据（Min 3947－Max 10527），通过不断的重复操作获取最佳的DSA脑血管数据，选定好需要的DSA脑血管数据模型进行3D模型创建；
步骤106、3D模型创建之后，得到的模型效果是凹凸不平的。因此初建的模型各方面还需要修剪（包括圆润度、修剪必要的打印模型等），通过另外一个专业的3D模型修建工具Geomagic（本实施例用到的是12版本）来完成修剪。通过Geomagic软件设置调整模型数据，修整或者裁剪实际打印的模型，去除不需要部分，裁剪得到我们需要的那部分模型。裁剪可以分为平面和曲线裁剪，使得整个3D的模型更加完美；
步骤107、将处理后的D模型数据以3D打印设备通用的STL格式导出，最后通过3D打印机打印制作脑血管和颅内动脉瘤模型，分析动脉瘤形态、瘤体朝向、瘤颈大小，与载瘤动脉、分支血管情况。同时还可以对特定部位的细微结构进行放大重建，再通过3D打印设备建立解剖模型，并进行模拟手术，为传统开颅手术和血管内介入手术提供重要参考。
与现有颅内动脉瘤3D模型打印相比，本发明所述的颅内动脉瘤3D模型更加精细，更符合实体模型，表面更加光滑，而且能显示微小的分支血管，能为手术提供更多重要的参考。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (5)
1.基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，其特征在于包括如下步骤：
1）获取原始的DSA影像数据并输出；
2）将输出的影像数据导入到医学3D模型重建系统中，并对上述影像数据进行处理，实现脑血管数据重建；
3）在脑血管数据重建的过程中，将数据分为颅骨部位数据和DSA脑血管数据，3D模型重建系统自动提取DSA脑血管数据；
4）通过3D模型重建系统的阈值功能提取模型的类型，通过重复操作获取最佳的DSA脑血管数据，并选定需要的DSA脑血管数据模型进行3D模型创建；
5）3D模型创建之后，对得到的模型进行修剪处理；
6）将修剪处理后的3D模型数据以3D打印设备相匹配的格式导出，最后通过3D打印机打印制作脑血管和颅内动脉瘤模型。
2.如权利要求1所述的基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，其特征在于：在步骤1）中，所述影像数据以DICOM格式通过PACS软件系统输出。
3.如权利要求1所述的基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，其特征在于：在步骤2）中，所述3D模型重建系统采用MIMICS软件系统。
4.如权利要求1所述的基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，其特征在于：在步骤4）中，通过3D模型重建系统的Thresholding的阈值功能提取模型的类型，Thresholding阈值区间范围为Min 3947－Max 10527。
5.如权利要求1所述的基于DSA数据的颅内动脉瘤3D模型打印方法，其特征在于：在步骤5）中，所述修剪处理包括修整和/或裁剪，所述裁剪分为平面裁剪和曲线裁剪。
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