CN109483901A

CN109483901A - 一种医疗模型的制作方法

Info

Publication number: CN109483901A
Application number: CN201811287605.8A
Authority: CN
Inventors: 鱼峰; 王晶; 卢秉恒; 赵纪元
Original assignee: National Institute Corp of Additive Manufacturing Xian
Current assignee: National Institute Corp of Additive Manufacturing Xian
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-03-19

Abstract

本发明涉及一种医疗模型的制作方法，包括1)模型数据提取；2)对器官三维模型和组织三维模型进行定位分析；3)形成壳体实体模型与组织结构实体模型；4)根据壳体实体模型，制作该壳体实体模型的硅胶模具；5)将硅胶模具开模，将组织结构实体模型植入硅胶模具的型腔中；6)利用硅胶模具技术对硅胶模具的型腔进行浇注，形成整体医疗模型；7)开模，将医疗模型取出的步骤。该方法采用分步3D打印并结合硅胶浇注技术，实现了医疗模型的低成本制作，解决了现有医疗模型制作成本高的技术问题。

Description

一种医疗模型的制作方法

技术领域

本发明属于医疗模型制作技术领域。

背景技术

医疗模型主要用于手术规划、医生教育及医疗器械原型制作。

医疗模型对于医疗的帮助很大，例如肿瘤手术，如果能在术前对肿瘤的大小、位置以及周围关系有客观准确的认识，将有助于最佳手术方案的制定和更有效的医患沟通，降低手术风险，提高成功率。

目前医疗模型的制作使用彩色3D打印，用不同的颜色对器官的不同部位或病灶点进行区分，打印出来的模型便于对患者进行病情讲解和术前谈话，可以提高患者对手术并发症的理解,有利于构建良好的医患关系。

目前用于医疗模型制作的彩色3D打印设备是基于树脂粘结剂喷射技术的全彩3D打印机设备，该设备在用于医疗模型制作时的缺点是：耗材价格高昂，对外服务报价约在10～15元/克；且材料受限于设备厂家供给专用耗材种类。

发明内容

为了解决现有医疗模型制作成本高的技术问题，本发明提供一种医疗模型的制作方法。

本发明的技术解决方案是：

一种医疗模型的制作方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)对感兴趣区域的器官外部轮廓及位于该器官内的组织进行模型数据提取，根据器官的外部轮廓模型数据建立器官三维模型，根据该器官内的组织模型数据建立组织三维模型；

2)对器官三维模型和组织三维模型进行定位分析，找出二者合并时的定位结构，如果没有合适的定位结构，需要在组织三维模型上增加定位结构；

3)依据定位结构，将器官三维模型和组织三维模型进行合并，修复，抽壳，并将抽壳后的三维模型进行3D打印，形成壳体实体模型；

将具有定位结构的组织三维模型进行3D打印，形成组织结构实体模型；

4)根据壳体实体模型，制作该壳体实体模型的硅胶模具；

5)将硅胶模具开模，将组织结构实体模型植入硅胶模具的型腔中；

6)利用硅胶模具技术对硅胶模具的型腔进行浇注，形成整体医疗模型；

7)开模，将医疗模型取出。

进一步地，为节省成本，步骤3)中形成壳体实体模型的3D打印为单色3D打印。

进一步地，在满足制作使用强度性能要求的情况下，为降低耗材成本，步骤3)所形成的壳体实体模型的壁厚为1～3.5MM。

进一步地，为了便于对器官的不同部位或病灶点进行区分，步骤3)中组织结构实体模型的打印采用全彩打印，或者：

组织结构实体模型的打印采用单色打印后，再涂上色彩。

进一步地，步骤4)壳体实体模型的硅胶模具的制作方法包括以下步骤：

4.1)将壳体实体模型抛光；

4.2)制作硅胶模具盒；

4.3)将抛光后的壳体实体模型放入模具盒中，并使得模具盒的边缘与壳体实体模型的边缘相距10～20MM；

4.4)浇注硅胶；

4.5)硅胶固化后，开模，取出硅胶模具。

进一步地，步骤1)中模型数据提取采用的是MIMICS软件。MIMICS为医学二位图像转三维数据处理软件，可用上海昕健医疗Arigin3D软件等替代。

进一步地，步骤3)中器官三维模型和组织三维模型的合并，修复及抽壳采用的是MAGICS软件。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

1、本发明医疗模型的制作方法，采用分步3D打印并结合硅胶浇注技术，将感兴趣的组织采用彩色3D打印或者在3D打印之后再涂色，其余部位采用硅胶浇注，实现了医疗模型的低成本制作，原材料价格为50～200元/千克，制作成本与全彩3D打印相比大为降低，具有很好的经济效益。

2、本发明医疗模型的制作方法，医疗模型的主体部分实质上是通过硅胶浇注技术来完成，硅胶浇注技术所使用的浇注材料的种类与全彩3D打印材料相比更广泛，如……聚氨酯、硅胶、树脂，材料种类的对医疗模型的制作带来以下好处：

2.1、浇注材料的增多，使得模型材质的选择增多，可根据对模型材质的一些性能要求，如：软硬度、撕裂强度、透明度等进行选择，以满足不同的模拟需求，如乳腺肿瘤超声检测手术模拟教具，需要材料可视化、硬度,撕裂强度接近皮肤、超声阻抗系数等需求。

2.2、可以选择成本相对较低，又能满足使用要求的材料。

附图说明

图1为本发明医疗模型制作方法的流程图；

图2为本发明实施例步骤1)所形成的组织三维模型；

图3为本发明实施例步骤3)肝脏三维模型和组织三维模型合并后的外观视图；

图4为对应的本发明实施例步骤3)所形成的壳体实体模型。

具体实施方式

以下结合附图1-4以肝脏器官为例，对本发明进行说明。

肝脏模型的制作方法，包括以下步骤：

1)利用MIMICS软件通过阈值分割、区域增长对感兴趣区域的肝脏外部轮廓及位于该肝脏内的组织进行数据提取，根据肝脏外部轮廓数据建立肝脏三维模型，根据该器官内的组织数据建立如图2所示的组织三维模型；

2)对肝脏三维模型和组织三维模型进行定位分析，找出二者合并时的定位结构，如果没有合适的定位结构，需要在组织三维模型上增加定位结构，在本实例中，组织三维模型为不规则结构，可以凭借自身的结构特点进行定位，无需添加定位结构；

3)如图3所示，依据定位结构，将肝脏三维模型和组织三维模型通过MAGICS软件进行合并，修复，抽壳，并将抽壳后的三维模型进行3D打印，形成如图4所示的1～3.5MM的壳体实体模型；

将具有定位结构的组织三维模型进行3D打印，形成组织结构实体模型。

4)根据壳体实体模型，制作该壳体实体模型的硅胶模具；硅胶模型的型腔形状为壳体实体模型的形状；

5)将硅胶模具硫化完全、开模，取出壳体实体模型，将组织结构实体模型植入硅胶模具的型腔中；

6)利用硅胶模具技术对硅胶模具的型腔进行浇注，形成整体肝脏模型；

7)开模，将肝脏模型取出。

步骤6)中的浇注材料可为硅胶或树脂或聚氨酯。

步骤3)中组织结构实体模型的打印可以采用全彩打印；也可以采用单色打印，在单色打印后，再涂上色彩，在上色时，可采用刷涂、浸渍粘结剂表面固化成型，形成染料包裹，防止固液相互溶。

Claims

1.一种医疗模型的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

4)根据壳体实体模型，制作该壳体实体模型的硅胶模具；

7)开模，将医疗模型取出。

2.根据权利要求1所述的医疗模型的制作方法，其特征在于：

步骤3)中形成壳体实体模型的3D打印为单色3D打印。

3.根据权利要求1或2所述的医疗模型的制作方法，其特征在于：

步骤3)中组织结构实体模型的打印采用全彩打印，或者组织结构实体模型的打印采用单色打印后，再涂上色彩。

4.根据权利要求3所述的医疗模型的制作方法，其特征在于：

步骤3)所形成的壳体实体模型的壁厚为1～3.5MM。

5.根据权利要求4所述的医疗模型的制作方法，其特征在于：

步骤4)所述制作该壳体实体模型的硅胶模具方法包括以下步骤：

4.1)将壳体实体模型抛光；

4.2)制作硅胶模具盒；

4.4)浇注硅胶；

4.5)硅胶固化后，开模，取出硅胶模具。

6.根据权利要求5所述的医疗模型的制作方法，其特征在于：

步骤1)中模型数据提取采用的是MIMICS软件。

7.根据权利要求6所述的医疗模型的制作方法，其特征在于：

步骤3)中器官三维模型和组织三维模型的合并，修复及抽壳采用的是MAGICS软件。