CN111265287A - 一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3d打印导板装置 - Google Patents

一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3d打印导板装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，包括穿刺进针组件和辅助定位组件。辅助定位组件包括胸骨上窝识别装置、前正中线识别装置、胸骨角识别装置、剑突识别装置、锁骨上缘识别装置、肋弓识别装置和后正中线识别装置；穿刺进针组件包括穿刺进针套管和套管底部的辅助进针平面，与胸廓相贴合。该3D打印导板装置在原有3D打印术前定位导板基础之上增加识别体表骨性标志组件满足从前部、侧面或后部进针的要求，不受肺部的呼吸运动的影响，可提高使用导板经皮肺穿刺的准确性，辅助术前定位及穿刺活检，使经皮肺穿刺摆脱对CT扫描的依赖并降低患者所受的辐射剂量。

Description

一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置
技术领域
本发明涉及医疗辅助器械技术领域，尤其涉及一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置。
背景技术
经皮肺穿刺是一项应用于肺部结节术前定位及无法手术切除的肺部肿块活检的临床检查手段。
自上世纪九十年代电视辅助胸腔镜手术(VATS)广泛应用于临床以来，这一手术方式现已成为胸外科手术的标准术式。与传统开胸手术相比，VATS可减少肺功能损伤、降低术后疼痛并缩短住院时间。对于早期肺癌的患者来说，VATS下行肺叶楔形切除术可尽可能多地保留肺实质，因此正成为越来越多医生的首选术式。
随着低剂量CT(LDCT)在肺部肿瘤筛查中的普及应用，越来越多的性质待定的肺部小结节被大量识别，而VATS作为一种微创外科手段正可应用于这些肺部小结节的性质诊断与手术治疗。为确定目标结节的位置及合适的手术切缘，传统方法是手术中医生通过观察及碰触明确切除区域，但这一操作的准确性高度依赖于操作者的经验，而一旦无法对结节进行准确定位，肺叶部分切除术将不可避免的转为解剖性切除术，甚至无法经VATS完成而需转为开胸手术。为克服这一临床问题，多种方式的术前定位手段已被开发出来。
目前报道的的术前定位手段主要包括以下四种：①物理标记法，即在电子计算机断层扫描(CT)引导下使用带钩钢丝、微弹簧圈等物理标记物经皮肺穿刺确定结节位置；②染色剂法，即在CT配合下通过细针注射对肺实质进行染色以便术中区分，较常使用的染色剂包括亚甲蓝、墨水及碘油等；③超声辅助法，即在胸腔镜手术中使用超声波确定结节位置；④分子靶向法，即使用特定的分子靶向剂聚集在肿瘤细胞内以确定切除范围。
目前应用较为广泛的术前定位方法为CT引导下物理标记法，这一方法通过术前经皮穿刺置入标记物确定结节位置、划定切除范围，其成功率可达95％以上。但无论是使用带钩钢丝还是微弹簧圈进行术前定位，这种方法需依赖于CT扫描，而这在某种程度上会使操作流程复杂化，同时还不可避免地使患者受到更多辐射。
此外，对于一些影像学检查怀疑恶性的肺部肿瘤，CT引导下经皮肺穿刺活检是明确诊断的重要手段。穿刺活检获得的肿瘤脱落细胞及肿瘤组织经涂片或包埋进行液基细胞学检查后，可明确肺部肿瘤的病理亚型及肿瘤基因突变情况，为下一步治疗方案的制订提供基本信息。
CT引导下穿刺活检是目前应用最为广泛的活检手段，但因其依赖于CT显像，部分操作者受限于经验需反复扫描确认进针路径及深度，因此会增加患者所受辐射剂量并延长操作时间。这种方法的穿刺活检精准度仍有待提高。
3D打印技术目前已广泛应用于医疗卫生领域，因可针对不同患者进行个性化设计而极具发展前景。通过获取患者术前扫描CT影像，构建个性化三维图像，可对经皮肺穿刺患者进针路径进行模拟，设计最佳进针孔道。而后选取三维图像上比较显著的骨性标志作为标记，设计基于骨性标志、包含进针孔并紧贴胸壁的3D打印导板，可提高经皮穿刺术前定位及活检的精准度、减少患者所受辐射剂量并缩短操作时间。
早期设计的3D打印导板并无确定体表标志组件，导致在实际定位过程中导板位置受呼吸运动影响改变较大。由于患者个性化三维成像的构建是基于术前扫描CT这一静态图像，据此设计的定位导板放置在患者胸廓上后，因存在肺部的呼吸运动这一动态的影响因素，常导致实际进针孔道与初始设计路径存在偏差。当结节位置稍偏下靠近膈肌时，这种偏差会更加明显。因此，通过增加体表标志识别组件，尽可能减少呼吸运动影响所致肺部结节位置的变化，提高穿刺进针精准度。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，在原有3D打印术前定位导板基础之上增加识别体表骨性标志组件，用于识别的骨性标志包括两侧锁骨前上缘及间隙、胸骨上窝、胸骨角、前正中线、剑突及两侧肋弓。对于由侧面或背部进针的患者，还需增加对后正中线识别的组件。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面提供一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，所述装置采用3D打印技术一体成型，主要由辅助定位组件、穿刺进针组件和辅助定位组件及穿刺进针组件连接臂组成；其中：
辅助定位组件包括主体和设置于主体上的呈“X”状结构分布的上下缘结构，整体向内弯曲；由上至下，位于主体上的分别为胸骨上窝识别装置、前正中线识别装置、胸骨角识别装置和剑突识别装置；位于上缘结构的是呈两侧对称的锁骨上缘识别装置；位于下缘结构上的是呈两侧对称的肋弓识别装置；
连接臂为主体向外延伸的呈“D”状的结构；
穿刺进针组件包括穿刺进针套管和套管底部的辅助进针平面，与胸廓相贴合。
进一步地，当从前部或部分从侧面进针，所述穿刺进针组件位于所述连接臂的右上角。
进一步地，当从侧面或后部进针时，所述装置还包括通过连接凹槽与连接臂扣和固定的后部结构，所述后部结构包括后部主体、所述后部主体向外延伸形成的呈三角状的后部连接臂和位于后部主体中间的后正中线识别装置；
所述穿刺进针组件位于所述后部连接臂斜边向胸廓侧部延伸部分。
进一步地，穿刺进针套管位于呈扇形辅助进针平面的中心，穿刺定位时使用的金属鞘管由此置入。
进一步地，套管底部辅助进针平面有一扇形缺口，与套管紧密相邻，在将导板依据骨性体表标志置于患者胸廓上后，操作者可用一手手指通过此缺口再次确认目标肋间隙位置，确保穿刺套管正对目标肋间隙以顺利进针。此外，亦可经此扇形缺口对皮肤进行消毒及局部麻醉，并辅助确定定位针头由套管中央进入。
进一步地，锁骨上缘识别装置的位置结构与两侧锁骨前上缘相一致。
进一步地，胸骨上窝识别装置向下凹陷，用以确定胸骨上窝位置，辅助固定导板。
进一步地，前正中线识别装置为主体正中一纵向长方形镂空结构，其位置与患者皮肤上标记前正中线的记号线相对应。
进一步地，胸骨角识别装置为主体正中偏上一横向长方形镂空结构，其位置与患者皮肤上标记胸骨角的记号线相对应。
进一步地，剑突识别装置为主体下缘向上凹陷，辅助固定导板装置下缘。
进一步地，肋弓识别装置两侧对称呈“八”字形，呈一定角度弯向胸廓侧下，根据患者扫描影像个性化定制，装置下缘与肋弓下缘位置一致。
进一步地，后正中线识别装置为后部主体正中一纵向长方形镂空结构，其位置与依据脊柱棘突所标记的后正中线位置相对应。
进一步地，所述3D一体打印的材质选自金属、ABS树脂、光敏树脂、聚乳酸、聚乙烯醇或尼龙。
进一步地，所述3D一体打印的材质优选为液态光敏树脂。
本发明的第二方面提供了上述基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置的应用。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置在原有3D打印术前定位导板基础之上增加识别体表骨性标志组件，用于识别的骨性标志包括两侧锁骨前上缘及间隙、胸骨上窝、胸骨角、前正中线、剑突及两侧肋弓，部分从侧面进针及后部进针的患者需增加识别后正中线装置。通过增加骨性标志识别装置，减少受肺部呼吸运动这一动态因素的影响，可提高使用导板进行经皮肺穿刺的准确性，未来或可使肺部结节术前定位及穿刺活检摆脱对CT扫描的依赖，减少患者所受的辐射剂量。
附图说明
图1为本发明一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置的结构示意图，此时患者取平卧位进针；
图2为本发明一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置的结构示意图，此时患者取侧卧位进针，图为前面观；
图3为本发明一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置的结构示意图，此时患者取侧卧位进针，图为侧面观；
图4为本发明应用实施一中辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置和患者体表形貌的数字模拟示意图，此时患者取平卧位进针；
图5为本发明应用实施一中患者进行术前定位前(A)、摆放辅助穿刺导板(B)及穿刺进针后(C)CT扫描对比示意图；
图6为本发明应用实施二中辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置和患者体表形貌的数字模拟示意图，此时患者取侧卧位进针，图为前面观；
图7为本发明应用实施二中辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置和患者体表形貌的数字模拟示意图，此时患者取侧卧位进针，图为后面观；
图8为本发明应用实施二中患者进行穿刺活检前(A)、摆放辅助穿刺导板(B)及穿刺进针后(C)CT扫描对比示意图；
其中，1-锁骨上缘识别装置；2-胸骨上窝识别装置；3-前正中线识别装置；4-胸骨角识别装置；5-剑突识别装置；6-肋弓识别装置；7-连接臂；8-穿刺进针套管；9-辅助进针平面；10-穿刺进针组件；11-后正中线识别装置；12-后部连接臂；20-辅助定位组件；21-主体；22-后部主体；30-连接凹槽。
具体实施方式
本发明提供了一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，在原有3D打印术前定位导板基础之上增加识别体表骨性标志组件。
下面结合实施例和附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一
本实施例为基于体表标志辅助经皮肺穿刺术前定位的3D打印导板装置的结构，这一装置应用于由前部及部分由侧部进针取平卧位进行术前定位的患者。
如图1所示，该装置采用3D打印技术一体成型，主要由辅助定位组件20、穿刺进针组件10和连接臂7组成。辅助定位组件20包括主体21和设置于主体21上的呈“X”状结构分布的上下缘结构，整体向内弯曲；由上至下，位于主体21上的分别为胸骨上窝识别装置2、前正中线识别装置3、胸骨角识别装置4和剑突识别装置5；位于上缘结构的是呈两侧对称的锁骨上缘识别装置1；位于下缘结构上的是呈两侧对称的肋弓识别装置6。
连接臂7为主体21向外延伸的呈“D”状的结构；
穿刺进针组件10位于主体21向外延伸的呈“D”状结构右上角，包括穿刺进针套管8和辅助进针平面9，与胸廓相贴合。
穿刺进针套管8：配合进针金属鞘一起使用，其角度及长度是根据进针路径设计而成。穿刺定位前需导出患者的二维CT扫描影像，随后将图像导入3D设计软件(MimicsResearch 20.0)。首先使用圆柱状模型在二维CT扫描平面上初始设计进针路径，随后对CT影像进行三维重建，清晰显示患者胸廓骨性标志及目标肺部结节，根据圆柱状模型与患者胸廓骨性标志的相对位置调整进针角度及深度，使圆柱状模拟针道自接近肋间隙正中处进针。
此圆柱状模型代表穿刺针进针孔道，穿刺进针套管为空间上包绕此圆柱状模型的中空柱形结构，其空间角度即由模拟进针模型决定。常规穿刺套管口至辅助进针平面的距离为2cm。功能：将经过消毒的进针金属鞘置于进针套管内后，可限定进针路径，辅助定位。
辅助进针平面9：进针套管底部为辅助进针平面，其上有一扇形缺口，与套管紧密相邻，可辅助确定目标肋间隙位置及定位针头入针情况，并可经此缺口对皮肤进行消毒及局部麻醉。
锁骨上缘识别装置1：两侧对称，个性化定制，位置结构与两侧锁骨前上缘相一致。功能：确定锁骨上缘位置，行术前定位时固定导板上端。
胸骨上窝识别装置2：主体21上缘向下凹陷，便于识别胸骨上窝。功能：确定胸骨上窝位置，辅助固定导板。
前正中线识别装置3：主体21正中一纵向长方形镂空结构，其位置与患者皮肤上标记前正中线的记号线相对应。功能：确定前正中线，固定导板位置。
胸骨角识别装置4：主体21正中偏上一横向长方形镂空结构，其位置与患者皮肤上标记胸骨角的记号线相对应。功能：确定胸骨角位置。
剑突识别装置5：主体21下缘向上凹陷，便于识别剑突。功能：确定剑突位置，辅助固定导板下缘。
肋弓识别装置6：两侧对称呈“八”字形，呈一定角度弯向胸廓侧下部，根据患者扫描影像个性化定制，装置下缘与肋弓下缘位置一致。功能：确定肋弓位置，行术前定位时固定导板下端。
连接臂7：由辅助定位组件中的锁骨上缘识别装置1向侧面延伸，直至与穿刺进针组件相连，贴于胸廓表面。功能：连接辅助定位组件与穿刺进针组件，固定导板结构。
在实际操作过程中，该装置在原有3D打印术前定位导板基础之上增加识别体表骨性标志组件。用于识别的骨性标志包括两侧锁骨前上缘及间隙、胸骨上窝、胸骨角、前正中线、剑突及两侧肋弓，据此可提高使用导板进行术前定位的准确性。
本实施例利用基于体表标志设计的3D打印导板装置进行肺部结节的定位，其具体的步骤包括：
步骤1，设计并打印导板：获取患者的术前扫描CT影像，导入MimicsResearch20.0软件进行三维重建。首先使用圆柱状模型在二维CT扫描影像上设计初始进针路径，设计时应注意避开肋骨并从接近肋间隙中点处进针。接着对患者胸廓进行三维重建，调整圆柱状模型与胸廓的相对位置，确认进针路径避开肋骨适合进针，由此确定进针的角度与深度。进一步，使穿刺进针管道的三维模型位置与模拟进针路径相匹配，将穿刺进针组件置于体表使进针路径从管道内通过。
接着基于患者胸廓骨性标志(胸骨上窝、胸骨角、前后正中线、两侧肋弓等)于体表设计相应的导板辅助定位组件。
接着沿患者体表设计穿刺进针组件与辅助定位组件的连接臂。
接着修改并完善导板结构，于空白处添加患者姓名、进针深度等信息。使用液态光敏树脂经立体平版打印后即可得到固态导板结构。
步骤2，放置导板：完成肺部结节定位前患者、医生及操作用具的准备。患者取平卧位，使用记号笔标记出胸骨角及前正中线的位置。将导板置于患者胸廓，使胸骨角及前正中线识别装置位置与记号笔标记位置相同，分别从胸骨上窝、剑突识别装置位置找到两骨性标记并校准导板位置，接着嘱患者深吸气，观察导板与胸廓贴合情况，同时确认肋弓及锁骨上缘识别装置位置准确。通过辅助进针平面旁扇形缺口校准穿刺进针套管正对目标肋间隙。使用胶布固定导板。
步骤3，进针：确定导板位置无误后，使用碘伏棉签经辅助进针平面旁扇形缺口对进针点周围区域进行消毒。而后使用针筒抽取0.5％利多卡因10ml，经此缺口皮下注射施行局部麻醉。将金属进针鞘管置入穿刺进针套管内，调节定位针长度至穿刺深度。使用穿刺定位针首先刺入皮下，接着嘱患者深吸气，经鞘管快速进针至目标深度，而后患者可自由呼吸。行CT扫描确定穿刺针进针情况。
步骤4，完成定位：若穿刺针进针路径与目标结节间距离不大于2cm则认为术前定位成功。释放定位穿刺针针芯内钢丝，拔出穿刺针，轻轻取下导板，于进针处覆盖无菌纱布并固定，完成定位。
应用实施例一
实施例一中所述基于体表标志辅助取平卧位患者经皮肺穿刺术前定位的3D打印导板装置的临床应用。
男性患者一名，年龄72岁，体检发现左肺上叶磨玻璃结节一个，拟行手术前穿刺定位。导出患者手术前CT扫描影像(如图5-A)，使用MimicsResearch 20.0软件进行三维重建，如图4所示。使用圆柱状模型模拟初始进针路径，确定进针路径避开肋骨且从接近肋间隙正中处进针，肺部结节的体表投影位于左侧锁骨中线第二、三肋骨之间，拟取平卧位自左侧前胸壁进针。
利用MimicsResearch 20.0软件绘制导板装置草图，其辅助定位组件主体及设置于主体呈“X”状结构分布的上下缘结构与患者胸壁贴合，通过连接臂连接侧部的穿刺进针组件；辅助定位组件主体自上而下为按照胸廓骨性标志设计的两侧锁骨上缘及间隙、胸骨上窝、胸骨角、前正中线和两侧剑突的识别装置，穿刺进针组件位于辅助定位组件主体向外延伸的呈“D”状结构部分；以结节在躯体表面的穿刺点为进针点，以两者之间的连线为进针角度，以目标穿刺进针道深部至穿刺进针组件外口的距离为进针深度，设计穿刺进针孔道及金属进针鞘管。全部设计完成后，生成三维数字模型文件。将生成的三维数字模型导入打印机驱动程序，经过分层解析和内部结构计算后，以液态光敏树脂作为3D打印原料，用热熔融分层堆积的方法打印出经皮肺穿刺术前定位辅助装置模型。将打印好的术前定位辅助装置整体经医院供应室环氧乙烷消毒后，包装于无菌袋内备用，进针金属鞘管经高温高压灭菌后，包装于无菌袋内备用。
患者取平卧位于CT机检查床上，充分暴露胸廓，助手以记号笔标记出患者胸骨上窝、胸骨角及前正中线的位置；将装置从无菌袋内取出，依据体表标志摆放导板，嘱患者深吸气确认导板与患者胸廓贴合，接着一手指通过穿刺进针孔道旁扇形缺口确认穿刺孔道正对肋间隙，而后使用胶带固定导板。由胸外科医生检查各体表识别装置定位准确，导板摆放不受异常外力影响；胸外科医生核对患者信息，确认进针深度；经第一次CT扫描确定导板位置摆放理想，适合进针，如图5-B所示。助手沿穿刺进针孔道旁扇形区域行常规术前消毒，胸外科医生带无菌手套，自无菌包装中取出进针金属鞘管，置入穿刺套管中，取穿刺定位针一根，首先刺入皮下，而后嘱患者深吸气，沿金属进针鞘管中心的孔道快速进针至目标深度。释放定位钩，拔出穿刺针，而后行第二次CT扫描(图5-C)证实穿刺钩在距离结节2cm范围内，进针路径准确，符合经皮肺穿刺术前定位要求，经皮肺穿刺术前定位操作成功。取下导板，覆盖无菌纱布。完成术前定位后观察半小时无并发症表现后，将患者送回病房等待手术。第二次CT扫描示。
实施例二
本实施例为基于体表标志辅助经皮肺穿刺活检的3D打印导板装置的结构。这一装置应用于由后部及部分由侧部进针取侧卧位进行穿刺活检的患者。
如图2、图3所示，该装置采用3D打印技术一体成型，主要由辅助定位组件20、连接凹槽30、穿刺进针组件10、连接臂7和后部连接臂12组成。辅助定位组件由前后两部分通过连接凹槽30相连的结构组成。其中，前部结构与平卧位进针患者辅助定位组件结构类似，包括主体和设置于主体上的呈“X”状结构分布的上下缘结构，整体向内弯曲；由上至下，位于主体21上的分别为胸骨上窝识别装置2、前正中线识别装置3、胸骨角识别装置4和剑突识别装置5；位于上缘结构的是呈两侧对称的锁骨上缘识别装置1；位于下缘结构上的是呈两侧对称的肋弓识别装置6。
辅助定位组件的后部结构包括后部主体22和连接后部结构与前部结构的三角形状结构的后部连接臂12，其主体正中为后正中线识别装置11。前后两部分辅助定位组件由连接凹槽30扣合固定。
穿刺进针套管8：其设计流程与平卧位术前定位所用导板穿刺进针套管设计一致。
辅助进针平面9：进针套管底部为辅助进针平面，其上有一扇形缺口，与套管紧密相邻，功能与术前定位设计辅助进针平面一致。
锁骨上缘识别装置1、胸骨上窝识别装置2、前正中线识别装置3、胸骨角识别装置4、剑突识别装置5、肋弓识别装置6、辅助定位组件及穿刺进针组件连接臂7结构及功能与术前定位设计相应装置一致。
后正中线识别装置11：辅助定位组件后部结构主体正中一纵向长方形镂空结构，其位置与依据患者脊柱棘突标记的后正中线相对应。功能：确定后正中线，固定导板位置。
在实际操作过程中，该装置在原有3D打印术前定位导板基础之上增加识别体表骨性标志组件。用于识别的骨性标志包括两侧锁骨前上缘及间隙、胸骨上窝、胸骨角、前正中线、剑突、两侧肋弓及后正中线，据此可提高使用导板进行经皮肺穿刺活检的准确性。
利用本实施例提供的基于体表标志设计的3D打印导板装置进行经皮肺穿刺活检，患者由后部或部分由侧面取侧卧位穿刺，其具体的步骤包括：
步骤1，设计并打印导板：获取患者的术前扫描CT影像，导入MimicsResearch20.0软件进行三维重建。设计导板过程中选取的骨性标志应包括两侧锁骨上缘及间隙、胸骨上窝、胸骨角、前正中线、两侧肋弓及前后正中线，其余步骤与经皮肺穿刺术前定位设计流程一致。
步骤2，放置导板：完成经皮肺部穿刺活检前患者、医生及操作用具的准备。患者取侧卧位，使用记号笔标记出胸骨上窝、胸骨角、前正中线及后正中线的位置。连接导板前后两片，置于患者胸廓，使前部结构胸骨角及前正中线识别装置位置与记号笔标记位置相同，并从胸骨上窝、剑突识别装置位置找到两骨性标记并校准导板位置，同时确认肋弓及锁骨上缘识别装置位置准确，接着使后部结构后正中线识别装置位置与记号笔标记位置相同。接着嘱患者深吸气，观察导板与胸廓贴合情况。通过辅助进针平面旁扇形缺口校准穿刺进针套管正对目标肋间隙，并使用胶布固定。
步骤3，进针：确定导板位置无误后，使用碘伏棉签经辅助进针平面旁扇形缺口对进针点周围区域进行消毒。而后使用针筒抽取0.5％利多卡因10ml，经此缺口皮下注射施行局部麻醉。将金属进针鞘管置入穿刺进针套管内，调节穿刺针长度标记于目标穿刺深度。使用穿刺针首先刺入皮下，接着嘱患者深吸气，经鞘管快速进针至目标深度，而后患者可自由呼吸。行CT扫描确定穿刺针进针情况。
步骤4，穿刺活检：若活检针击中目标肿块则可通过针吸或钳取进行活检。如仅需进行细针穿吸细胞学检查，则取出穿刺针针芯并连接50ml针筒，施予一定负压吸取肿瘤细胞涂片或经包埋后进行液基细胞学检查，吸取一定量脱落细胞后连同针筒将穿刺针快速拔出，同时覆盖无菌纱布，轻轻取下辅助导板。若需钳取一定肿瘤组织，可先将活检针刺入皮下达目标深度，而后拔出针芯，将组织钳刺入目标深度，叩击触发装置钳取一定肿瘤组织送检。
应用实施例二
实施例二中所述基于体表标志辅助取侧卧位患者经皮肺穿刺活检的3D打印导板装置的临床应用。
男性患者一名，年龄69岁，体检发现左肺下叶软组织团块，恶性可能，拟行经皮肺穿刺活检明确病理亚型。导出患者CT扫描影像(如图8-A)，使用MimicsResearch 20.0软件进行三维重建，如图6、图7所示。使用圆柱状模型模拟初始进针路径，确定进针路径避开肋骨且从接近肋间隙正中处进针，进针孔道位于左侧第七、第八肋之间，拟取侧卧位自左侧胸壁进针。
利用MimicsResearch 20.0软件绘制导板装置草图，其辅助定位组件由前后两部分组成，前部结构由正中主体及设置于主体呈“X”状结构分布的上下缘结构组成，后部结构由正中主体及设置于主体旁呈三角形的连接臂组成，前后两部分通过凹槽扣合连接，与患者胸壁贴合，穿刺进针组件位于连接臂向上部延伸处；辅助定位组件前部主体自上而下为按照胸廓骨性标志设计的两侧锁骨上缘及间隙、胸骨上窝、胸骨角、前正中线和两侧剑突的识别装置，后部主体正中为后正中线识别装置。以模拟进针孔道的圆柱状模型在躯体表面的穿刺点为进针点，以进针点、穿刺点之间的连线为进针角度，以目标穿刺进针道深部至穿刺进针组件外口的距离为进针深度，设计穿刺进针孔道及金属进针鞘管。全部设计完成后，生成三维数字模型文件。将生成的三维数字模型导入打印机驱动程序，经过分层解析和内部结构计算后，以液态光敏树脂作为3D打印原料，用热熔融分层堆积的方法打印出经皮肺穿刺术前定位辅助装置模型。将打印好的术前定位辅助装置整体经医院供应室环氧乙烷消毒后，包装于无菌袋内备用，进针金属鞘管经高温高压灭菌后，包装于无菌袋内备用。
患者取侧卧位于CT机检查床上，充分暴露胸廓，助手以记号笔标记出患者胸骨上窝、胸骨角、前正中线及后正中线位置；将装置从无菌袋内取出，连接前后两部分，自前部依据体表标志摆放导板，再通过后正中线确认导板位置，嘱患者深吸气确认导板与胸廓相贴合，接着一手指通过穿刺进针孔道旁扇形缺口确认穿刺孔道正对目标肋间隙，而后使用胶带固定导板。由内科医生检查各体表识别装置定位准确，导板摆放不受异常外力影响；内科医生核对患者信息，确认进针深度；经第一次CT扫描确定导板位置摆放理想，适合进针，如图8-B所示。助手沿穿刺进针孔道旁扇形区域行常规术前消毒，胸外科医生带无菌手套，首先进行皮下局部麻醉，接着自无菌包装中取出进针金属鞘管，置入穿刺套管中，取穿刺活检针一根，首先刺入皮下，而后嘱患者深吸气，沿金属进针鞘管中心的孔道快速进针至目标深度。而后行第二次CT扫描(如图8-C)证实穿刺进针路径准确，活检针击中目标肿块，符合穿刺活检要求。接着内科医生取出活检针针芯，连接50ml针筒并施予一定负压，抽吸肿瘤脱落细胞，当抽吸到目标量肿瘤组织液后，连同穿刺针一起迅速拔出，同时覆盖无菌纱布。抽吸到的肿瘤组织可进行涂片或经过包埋后送检液基细胞学。完成穿刺活检后观察半小时无并发症表现后，方将患者送回病房。
由上述实施例可知，本发明提供的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置在原有3D打印辅助穿刺导板基础之上增加识别体表骨性标志组件，用于识别的骨性标志包括两侧锁骨前上缘及间隙、胸骨上窝、胸骨角、前正中线、剑突、两侧肋弓及后正中线。通过增加骨性标志识别装置，减少受肺部呼吸运动这一动态因素的影响，可提高使用导板进行术前定位的准确性，未来或可使肺部结节术前定位及经皮肺穿刺活检摆脱对CT扫描的依赖，减少患者所受的辐射剂量。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，所述装置采用3D打印技术一体成型，其辅助定位组件(20)、穿刺进针组件(10)和连接臂(7)组成，其中：
所述辅助定位组件(20)包括主体(21)和设置于所述主体(21)上的呈“X”状结构分布的上下缘结构，整体向内弯曲；由上至下，位于所述主体(21)上的分别为胸骨上窝识别装置(2)、胸骨中线识别装置(3)、胸骨角识别装置(4)和剑突识别装置(5)；位于上缘结构的是呈两侧对称的锁骨上缘识别装置(1)；位于下缘结构上的是呈两侧对称的肋弓识别装置(6)；
所述连接臂(7)为所述主体(21)向外延伸的呈“D”状的结构；
所述穿刺进针组件(10)包括穿刺进针套管(8)和辅助进针平面(9)，与胸廓相贴合。
2.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助肺结节定位的3D打印导板装置，其特征在于，当从前部或部分从侧面进针，所述穿刺进针组件(10)位于所述连接臂(7)的右上角。
3.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助肺结节定位的3D打印导板装置，其特征在于，当从侧面或后部进针时，所述装置还包括通过连接凹槽(30)与连接臂(7)扣和固定的后部结构，所述后部结构包括后部主体(22)、所述后部主体(22)向外延伸形成的呈三角状的后部连接臂(12)和位于后部主体(22)中间的后正中线识别装置(11)；
所述穿刺进针组件(10)位于所述后部连接臂(12)斜边向胸廓侧部延伸部分。
4.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，所述穿刺进针套管(8)配合进针鞘一起使用，其角度及长度是根据进针路径设计而成；所述辅助进针平面(9)位于所述穿刺进针套管(8)底部，其上有一扇形缺口，与所述穿刺进针套管(8)紧密相邻，可辅助确定目标肋间隙位置及定位针头入针情况，并经所述缺口对皮肤进行消毒及局部麻醉。
5.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，所述锁骨上缘识别装置(1)的位置结构与两侧锁骨前上缘相一致。
6.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，所述胸骨上窝识别装置(2)向下凹陷，用以确定胸骨上窝位置，辅助固定导板。
7.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，所述胸骨中线识别装置(3)为所述主体(21)正中一纵向长方形镂空结构，其位置与皮肤上标记胸骨中线的记号线相对应。
8.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，胸骨角识别装置(4)为所述主体(21)正中偏上一横向长方形镂空结构，其位置与皮肤上标记胸骨角的记号线相对应。
9.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，所述剑突识别装置(5)位于所述主体(21)下缘，向上凹陷，辅助固定导板装置下缘。
10.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，所述肋弓识别装置(6)两侧对称呈“八”字形，呈一定角度弯向胸廓侧下，根据扫描影像个性化定制，所述肋弓识别装置(6)下缘与肋弓下缘位置一致。
11.根据权利要求3所述的基于体表标志辅助肺结节定位的3D打印导板装置，其特征在于，所述后正中线识别装置(11)为后部主体(22)正中一纵向长方形镂空结构，其位置与依据脊柱棘突所标记的后正中线位置相对应。
12.根据权利要求1所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置，其特征在于，所述3D一体打印的材质选自金属、ABS树脂、光敏树脂、聚乳酸、聚乙烯醇或尼龙。
13.一种如权利要求1-12任一项所述的基于体表标志辅助经皮肺穿刺的3D打印导板装置的应用。
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