CN219143632U - 一种多用途3d打印经皮肾脏仿真手术模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，包括：底座、弧形导板、手臂支撑器、肾脏模型、限位器；所述底座上表面设有弧形卡槽，弧形导板和手臂支撑器可拆卸的卡接在该弧形卡槽中，所述底座上表面还设有承载槽，所述肾脏模型可拆卸的卡接在该承载槽内，所述限位器套接于弧形导板上；该装置由3D打印构建一肾脏仿真模型，通过肾脏模型和导向板的配合能实际构建患者肾脏及其肾脏周围环境，用于手术医生术前模拟手术操作，以便提升后续手术操作中的准确性，同时模拟手术操作于该过程中与患者沟通，便于患者理解手术进程于疾病相关的并发症，减少医患的矛盾冲突，提升患者满意度。

Description

一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型

技术领域

本实用新型属于医疗技术领域，具体涉及一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型。

背景技术

经皮肾镜碎石取石术(Percutaneousnephrolithotomy，PCNL)是治疗上尿路结石的主要术式之一，伴随PCNL技术及B超、肾镜等仪器设备的改进极大地促进了其适应症扩展，包括孤立肾、马蹄肾合并结石以及完全性鹿角形结石等，目前已基本取代了开刀手术，成为了泌尿外科医师治疗结石的一大利器。虽然PCNL发展已较为成熟，但术中术后出血、感染、结石残留等并发症常有发生。且对于年轻医师而言，缺乏针对性的、成本偏低的模具进行练习，导致PCNL培养周期较长；对于手术医师而言，缺乏低成本、个性化的术前手术模拟工具，实际手术可能存在较大误差而影响精准取石；对于患者而言，二维层面的B超、CT等影像学数据不能很好的展示患者的疾病、手术过程以及相应的并发症，患者满意度低，从而影响医患和谐。

因此，针对PCNL的各个环节，设计一种多用途的3D打印经皮肾脏仿真手术模型，可以很好的解决上述问题，同时也为医学事业的发展提供了新的创新元素。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型设计了一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，通过3D打印的形式，构建契合患者肾脏及其所处位置的模型，以便术前通过模型来模拟手术操作，或是将该模型用于年轻医生的教学培养训练以及医患沟通等。同时该装置还配备相应的辅助练习器件，以提升其练习效果，满足操作需求。

为了达到解决上述技术问题的技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，包括：底座、弧形导板、手臂支撑器、肾脏模型、限位器；

所述底座上表面设有弧形卡槽，弧形导板和手臂支撑器可拆卸的卡接在该弧形卡槽中，所述底座上表面还设有承载槽，所述肾脏模型可拆卸的卡接在该承载槽内，所述限位器套接于弧形导板上；

进一步的，所述弧形导板上开设有导向孔；

进一步的，所述弧形卡槽侧面固定设有橡胶条；

进一步的，所述手臂支撑器包括支撑脚，以及铰连接在支撑脚头端的承载板；

进一步的，所述支撑脚呈“7”字型；

进一步的，所述承载板的上表面为圆弧凹面；

本实用新型的有益效果是：

1、该装置由3D打印构建一肾脏仿真模型，通过肾脏模型和导向板的配合能实际构建患者肾脏及其肾脏周围环境，用于手术医生术前模拟手术操作，以便提升后续手术操作中的准确性，同时模拟手术操作于该过程中与患者沟通，便于患者理解手术进程中与疾病相关的并发症，减少医患的矛盾冲突，提升患者满意度。

2、该装置设有手臂支撑器和限位器，用于年轻医生的手术教学培养，手臂支撑器用于训练前期稳定操作者的手臂，帮助其找到经皮穿刺过程中肢体的支撑形式，此后去除手臂支撑器，采用限位器稳定训练操作者穿刺时于人体的相对位置，最后完全去除手臂支撑器和限位器一类复制构件，操作者直接在弧形导板的导向承载下，练习经皮穿刺；该装置不仅给新手医生提供了一手术模拟训练基础，同时在该装置的逐级递减的训练形式下，便于其快速掌握手术技能，缩减培养周期。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型的整体结构示意图；

图2是一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型的又一整体结构示意图；

图3是一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型的训练实施示意图；

图4是一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型的训练实施示意图；

图5是一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型的训练实施示意图；

图6是一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型的底座及其附属结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-底座，11-承载槽，12-弧形卡槽，121-橡胶条，2-弧形导板，21-导向孔，3-手臂支撑器，31-支撑脚，32-承载板，4-肾脏模型，5-限位器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

参阅图1至图2所示，一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，包括：底座1、弧形导板2、手臂支撑器3、肾脏模型4、限位器5；

所述底座1上表面设有弧形卡槽12，弧形导板2和手臂支撑器3可拆卸的卡接在该弧形卡槽12中，所述底座上表面还设有承载槽11，所述肾脏模型4可拆卸的卡接在该承载槽11内，将肾脏模型4和底座1分开，以减小制作过程中材料的浪费，从而缩减整个装置制备的成本，所述限位器5套接于弧形导板2上；

所述弧形导板2上开设有导向孔21，用于穿刺器件的承载导向；

所述弧形卡槽12侧面固定设有橡胶条121，以便压紧卡接在弧形卡槽12中的弧形导板2、手臂支撑器3，稳定其不轻易发生移位；

所述手臂支撑器3包括支撑脚31，以及铰连接在支撑脚31头端的承载板32；

所述支撑脚31呈“7”字型；

所述承载板32的上表面为圆弧凹面，以便撑托限位操作者的操作手臂。

实施例2

本实施列为基于上述实施例1中一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型的制备流程：

1、设备

PHILIPS64排螺旋CT；比利时MaterialiseMimics20.0三维重建软件；Materialise3-maticMedical12.0建模软件；Prismlab RP400D3D打印机(材料：光敏树脂RP-405-WA06B)。

2、三维可视化模型构建

采集CTU四期(平扫期、动脉期、静脉期以及排泄期)薄层数据图像，以DICOM(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine)格式保存后将影像数据导入Mimics20.0重建软件系统，结合阈值分割(Thresholding)、区域生长(Regiongrowing)、布尔运算(Boolean)与人工分割修饰等多种方法进行图像分割与重建，重建内容包括肾结石、肾脏(皮质+髓质)、集合系统、肾动静脉及与之相联系的部分腹主动脉及下腔静脉、部分脊柱、11、12肋骨、腰部皮肤，各部分结构使用不同颜色加以区分，重建完成后将组织结构组合成一体化数字肾内结构三维模型。

3、肾脏3D打印模型构建

以右侧为例，组合右侧肾脏(背侧面经肾门处切除)、结石、集合系统、肾动、静脉及与之相联系的部分腹主动脉及下腔静脉、部分脊柱、11、12肋骨，同时于腹侧勾画制作厚2.5cm方形底座，以及肾脏、动静脉、骨骼等较大物体的支撑柱体，切取右腰部覆盖肾脏部分皮肤，“C”形嵌入底座约2/3厚度，使用布尔运算将皮肤与底座相减(Minus)，制作凹槽。右腰部皮肤制作为3块模板，依据同济SVOF原则：短距原则(Short)、高点原则(Vertex)、钝角原则(Obtuse)、穹隆原则(Fornix)，分别规划上、中、下盏的相对最佳皮肾通道。以上盏为例，添加直径6mm(F18)圆柱，长度超出皮肤1cm，移动圆柱使之与皮肾通道重合，使用布尔运算将圆柱与皮肤相减后使皮肤镂空，继而以该圆孔为中心，制作9个(3x3，正方形)直径6mm圆孔，同法制作中、下盏通道。上盏与下盏模板于上述“C”形皮肤上制作后对半切开，单独呈一模板，中盏模板复制“C”形皮肤后单独制作，切除多于皮肤。模型制作完后，3块模板分别转换STL(Stereo Lithography)格式，剩余部分组合为一体后转换为STL格式用于实物模型打印。

4、打印方法

应用3-matic将3块模板及组合肾脏模型添加支撑结构后，使用PrismlabRP400D3D打印机(材料：光敏树脂RP-405-WA06B)分别打印3块模板及组合肾脏模型，模型成型后去支撑修饰调节，再使用UV(紫外线)炉二次固化定型，然后参照数字模型对三维模型上色。

其次，于三维建模软件中构建对应上述模型的手臂支撑器3和限位器5模型，采用上述相同的方式进行3D打印构建其整体。

实施例3

本实施例为一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型运用于年轻医生手术训练实施形式；

参阅图2至图5所示，一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，包括：底座1、弧形导板2、手臂支撑器3、肾脏模型4、限位器5；

所述底座1上表面设有弧形卡槽12，弧形导板2和手臂支撑器3可拆卸的卡接在该弧形卡槽12中，所述底座上表面还设有承载槽11，所述肾脏模型4可拆卸的卡接在该承载槽11内，将肾脏模型4和底座1分开，以减小制作过程中材料的浪费，从而缩减整个装置制备的成本，所述限位器5套接于弧形导板2上；

一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型用于手术初始训练，包括：底座1、弧形导板2、手臂支撑器3、肾脏模型4、限位器5，如图2所示；

一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型用于手术中期训练，如包括：底座1、弧形导板2、手臂支撑器3、肾脏模型4，如图3所示；或包括：底座1、弧形导板2、肾脏模型4、限位器5，如图4所示；

一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型用于手术后期训练，包括：底座1、弧形导板2、肾脏模型4，如图5所示；同时此一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，包括：底座1、弧形导板2、肾脏模型4，用于手术前模拟手术操作过程。

实施例4

基于上述实施例，本实施例给出一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型的其他用途，包括：

(1)模拟经皮肾镜碎石取石术、经皮肾穿刺、经皮肾穿刺造瘘术。

(2)碎石后结石钳取训练(在3D打印模型中将结石单独打印为较小可活动模型，或不打印，直接使用真实结石，使用肾镜钳进行训练)

(3)最佳经皮肾穿刺通道评估(使用者利用肾镜通过不同的通道模仿碎石训练，感受不同通道的角度，使用者姿势协调性等，评估碎石取石最佳通道)

(4)用于医患沟通(模型直观，操作肉眼可见)

(5)经皮肾穿刺导板(通过制作个性化皮肤，设计穿刺通道，作为导板引导穿刺)

(6)手术规划(通过结石在肾脏模型中的位置、结石负荷等规划单一穿刺通道或多通道碎石)

(7)教育教学(用于教学活动、年轻医师培训等)

(8)用于肾穿刺活检取材训练(模型中将肾窦充分表现出，用于肾脏内科进行病理取材训练)

(9)用于不同体位下(俯卧位、侧卧位、斜仰卧截石位等)碎石取石训练。

综上所述，该装置由3D打印构建一肾脏仿真模型，通过肾脏模型和导向板的配合能实际构建患者肾脏及其肾脏周围环境，用于手术医生术前模拟手术操作，以便提升后续手术操作中的准确性，同时模拟手术操作于该过程中与患者沟通，便于患者理解手术进程中与疾病相关的并发症，减少医患的矛盾冲突，提升患者满意度。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，包括：底座、弧形导板、手臂支撑器、肾脏模型、限位器；

所述底座上表面设有弧形卡槽，弧形导板和手臂支撑器可拆卸的卡接在该弧形卡槽中，所述底座上表面还设有承载槽，所述肾脏模型可拆卸的卡接在该承载槽内，所述限位器套接于弧形导板上。

2.根据权利要求1所述的一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，所述弧形导板上开设有导向孔。

3.根据权利要求1所述的一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，所述弧形卡槽侧面固定设有橡胶条。

4.根据权利要求1所述的一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，所述手臂支撑器包括支撑脚，以及铰连接在支撑脚头端的承载板。

5.根据权利要求4所述的一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，所述支撑脚呈“7”字型。

6.根据权利要求4所述的一种多用途3D打印经皮肾脏仿真手术模型，其特征在于，所述承载板的上表面为圆弧凹面。

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