ES2523419B1

ES2523419B1 - Method of manufacturing an anatomical model for medical study and analysis.

Info

Publication number: ES2523419B1
Application number: ES201331303A
Authority: ES
Inventors: Oscar ARES RODRIGUEZ; Alberto ARES RODRIGUEZ; Jordi CATALA MARCH; Carlos SERRANO RAMIRO
Original assignee: COT MAN S L P; COT MANAGEMENT SLP
Current assignee: COT MAN S L P; COT MANAGEMENT SLP
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-09-08
Anticipated expiration: 2034-04-01
Also published as: ES2523419A1

Abstract

Método de fabricación de un modelo anatómico y un elemento para el estudio y análisis médico.#La invención propone el desarrollo de un método de fabricación de un modelo anatómico, como puede ser una pieza ósea, a partir de una estructura presente en el interior de un ser (vivo o muerto), como podría ser un hueso de un ser humano, cuya reproducción es útil para el estudio, y/o análisis para distintas aplicaciones.Method of manufacturing an anatomical model and an element for medical study and analysis # The invention proposes the development of a method of manufacturing an anatomical model, such as a bone piece, from a structure present inside a being (alive or dead), such as a bone of a human being, whose reproduction is useful for study, and / or analysis for different applications.

Description

DESCRIPTION

Method of manufacturing an anatomical model for medical study and analysis.

OBJETO DE LA INVENCIÓN 5 OBJECT OF THE INVENTION 5

La presente solicitud de patente de invención tiene por objeto el registro de un método de fabricación de un modelo anatómico que incorpora notables innovaciones y ventajas. The purpose of the present invention patent application is to register a method of manufacturing an anatomical model that incorporates notable innovations and advantages.

Más concretamente, la invención propone el desarrollo de un método de fabricación de un 10 modelo anatómico, como puede ser una pieza ósea, a partir de una estructura presente en el interior de un ser (vivo o muerto), como podría ser un hueso de un ser humano, cuya reproducción es útil para el estudio, y/o análisis para distintas aplicaciones. More specifically, the invention proposes the development of a method of manufacturing an anatomical model, such as a bone piece, from a structure present inside a being (living or dead), such as a bone of a human being, whose reproduction is useful for study, and / or analysis for different applications.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 15 BACKGROUND OF THE INVENTION 15

Es bien sabida la importancia que tiene antes de realizarse una operación quirúrgica, por ejemplo, aquellas relacionadas con lesiones óseas, el hecho de conocer con profundidad las deformaciones producidas o anomalías presentes en el exterior del hueso con la finalidad de llevar a cabo la operación de la forma más precisa y adecuada según el pronóstico. En el 20 estado de la técnica, es conocida la fabricación de modelos óseos estándar, es decir, modelos óseos que en ningún caso corresponden con un paciente concreto los cuales se llevan a cabo mediante el empleo de moldes. It is well known how important it is before performing a surgical operation, for example, those related to bone lesions, the fact of knowing in depth the deformations produced or anomalies present outside the bone in order to carry out the operation of the most accurate and appropriate way according to the forecast. In the state of the art, it is known to manufacture standard bone models, that is, bone models that in no case correspond to a specific patient which are carried out through the use of molds.

Además, el solicitante no tiene conocimiento de la existencia de una invención que disponga de 25 todas las características que se describen en esta memoria. In addition, the applicant is not aware of the existence of an invention that has all the features described herein.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar un método que se 30 configura como una novedad dentro del campo de aplicación y resuelva los inconvenientes anteriormente mencionados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación. The present invention has been developed in order to provide a method that is configured as a novelty within the field of application and resolves the aforementioned drawbacks, also providing other additional advantages that will be apparent from the accompanying description. then.

Es por lo tanto un objeto de la presente invención proporcionar un nuevo método de fabricación 35 de un modelo anatómico, como puede ser una pieza ósea, a partir de una estructura presente en el interior de un ser (vivo o muerto), como por ejemplo un hueso de un ser humano, cuya reproducción es útil para el estudio, y/o análisis para distintas aplicaciones, que comprende las siguientes etapas: It is therefore an object of the present invention to provide a new method of manufacturing an anatomical model, such as a bone piece, from a structure present inside a being (living or dead), such as a bone of a human being, whose reproduction is useful for study, and / or analysis for different applications, comprising the following stages:

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- Exploración mediante diagnóstico por imagen, tal como un TAC (Tomografía Axial Computarizada), rayos X, ecografía o técnica similar de una estructura anatómica para obtener un modelo informatizado tridimensional de la región parcial o completa de una estructura anatómica; - Exploration by diagnostic imaging, such as a CT (Computed Axial Tomography), X-ray, ultrasound or similar technique of an anatomical structure to obtain a three-dimensional computerized model of the partial or complete region of an anatomical structure;

- Selección mediante el empleo de un software específico de la estructura anatómica 45 a replicar; - Selection by using a specific software of the anatomical structure 45 to be replicated;

- Conseguir a partir de un software específico de una superficie liviana a partir de una malla procedente de la imagen tridimensional seleccionada; y - Obtain from a specific software of a light surface from a mesh from the selected three-dimensional image; Y

- Formación de un modelo de réplica (1) en tres dimensiones mediante la utilización de una impresora tridimensional de la estructura anatómica, estando hecho de 50 cualquier material adecuado para la impresión tridimensional. - Formation of a replica model (1) in three dimensions by using a three-dimensional printer of the anatomical structure, any material suitable for three-dimensional printing being made of 50.

Gracias a estas características, se facilita a los profesionales de la salud (médicos, enfermeras, fisioterapeutas, osteopatas, etc), veterinaria y otros profesionales dedicados a la intervención terapéutica o enseñanza, como pueden ser los cirujanos el pre-operatorio ya que mediante un proceso mejorado de rápida aplicación, tal como el que se ha escrito anteriormente, que no requiere el uso de plantillas o moldes, por lo que se reduce el tiempo de fabricación y al mismo 5 tiempo los costes. El hecho de utilizar una impresora del tipo tridimensional además permite que pueda realizarse en cualquier lugar, por lo que tampoco requiere herramientas o material especializado. Thanks to these characteristics, it is provided to health professionals (doctors, nurses, physiotherapists, osteopaths, etc.), veterinarians and other professionals dedicated to therapeutic intervention or teaching, such as pre-operative surgeons, since through a Improved process of rapid application, such as the one written above, which does not require the use of templates or molds, so manufacturing time is reduced and at the same time costs. The fact of using a three-dimensional type printer also allows it to be carried out anywhere, so it does not require specialized tools or material.

Debe mencionarse que esta invención está particularmente referida a la fabricación de piezas 10 no protésicas, y en ningún caso con aquellas que están fabricadas con material biológico dado que la finalidad de la pieza o modelo obtenido no está prevista para ser insertada en el interior del cuerpo. It should be mentioned that this invention is particularly related to the manufacture of non-prosthetic parts 10, and in no case with those that are manufactured with biological material since the purpose of the piece or model obtained is not intended to be inserted inside the body .

Opcionalmente y según otro aspecto de la presente invención, incluye una etapa posterior de 15 aplicar un tratamiento superficial al modelo de réplica. Optionally and according to another aspect of the present invention, it includes a subsequent step of applying a surface treatment to the replica model.

En una realización particularmente preferida, el tratamiento superficial opcional consiste en crear una capa exterior sobre la superficie del modelo de réplica derivada de la exposición de esta a vapores de acetona, aportando una mayor resistencia y acabado brillante a la pieza 20 obtenida. En esta memoria se entiende que el término acetona incluye cualquier tipo de acetona, tal como por ejemplo, acetona de poliéster, acetona de éter, acetona. In a particularly preferred embodiment, the optional surface treatment consists of creating an outer layer on the surface of the replica model derived from the exposure of this to acetone vapors, providing greater strength and glossy finish to the piece 20 obtained. It is understood herein that the term "acetone" includes any type of acetone, such as, for example, polyester acetone, ether acetone, acetone.

Es también otro objeto de la presente invención proporcionar un elemento previsto para el estudio y análisis médico, por ejemplo, para un pre-operatorio o bien con fines docentes, que 25 se caracteriza por el hecho de que presenta un cuerpo sólido obtenido a partir del método anteriormente descrito, presentando dicho cuerpo sólido un contorno exterior que presenta la misma configuración exterior que una pieza o parte ósea de un ser vivo, tal como puede ser un mamífero. Debe mencionarse que el término “ser vivo” no implica específicamente que el ser a tratado esté en un estado vivo o muerto. 30 It is also another object of the present invention to provide an element intended for medical study and analysis, for example, for a pre-operative or for teaching purposes, which is characterized by the fact that it has a solid body obtained from the The method described above, said solid body having an outer contour having the same exterior configuration as a bone part or part of a living being, such as a mammal. It should be mentioned that the term "living being" does not specifically imply that the being being treated is in a living or dead state. 30

Preferentemente, el cuerpo sólido presenta un tratamiento superficial a partir del uso de vapores procedentes de una composición líquido con una base de acetona que aporta una mayor brillantez que mejora la visualización de posibles alteraciones o irregularidades óseas, por lo que permite al médico realizar un estudio o análisis mejor del hueso o parte ósea a tratar 35 en el paciente. Preferably, the solid body has a surface treatment from the use of vapors from a liquid composition with an acetone base that provides greater brilliance that improves the visualization of possible bone abnormalities or irregularities, thus allowing the doctor to conduct a study or better analysis of the bone or bone part to be treated in the patient.

Otras características y ventajas del método de fabricación objeto de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan, en los cuales: 40 Other features and advantages of the manufacturing method object of the present invention will be apparent from the description of a preferred but not exclusive embodiment, which is illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques esquematizado de una realización del método de fabricación de acuerdo con la presente invención; 45 Figure 1.- Shows a schematic block diagram of an embodiment of the manufacturing method according to the present invention; Four. Five

Figura 2.- Muestra una imagen captada a partir de un TAC realizado en un paciente; Figure 2.- It shows an image captured from a CT scan performed on a patient;

Figura 3.- Muestra una imagen captada del programa utilizado en la segunda etapa del método de acuerdo con la invención; y Figure 3.- Shows a captured image of the program used in the second stage of the method according to the invention; Y

Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva de un elemento que simula la región ósea obtenida con el método de la invención. 50 Figure 4.- Shows a perspective view of an element that simulates the bone region obtained with the method of the invention. fifty

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT

A la vista de las mencionadas figuras y, de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación. 5 In view of the aforementioned figures and, according to the numbering adopted, an example of a preferred embodiment of the invention can be observed therein, which comprises the parts and elements indicated and described in detail below. 5

Así, tal como se aprecia se describe un método de fabricación de un modelo de pieza ósea a partir de un hueso presente en el interior de un paciente, en este caso particular una región de un fémur de un ser humano, que tiene como finalidad la obtención de un modelo de réplica previsto para el estudio y análisis de patologías con fines preventivos y/o docentes ya que 10 permite representar con fiabilidad y precisión una irregularidad real, tal como una fractura, presente en un paciente a tratar. Este hecho permite a un especialista o médico observar en tres dimensiones la forma concreta y precisa del hueso o parte de hueso a estudiar o analizar con detalle. Thus, as can be seen, a method of manufacturing a bone piece model is described from a bone present inside a patient, in this particular case a region of a femur of a human being, whose purpose is the Obtaining a replication model intended for the study and analysis of pathologies for preventive and / or educational purposes since 10 allows to represent with reliability and precision a real irregularity, such as a fracture, present in a patient to be treated. This fact allows a specialist or doctor to observe in three dimensions the concrete and precise shape of the bone or part of bone to be studied or analyzed in detail.

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Más en particular, el presente método comprende una primera etapa (10) donde se realiza una exploración a un paciente que sufre una fractura de meseta tibial que presenta un hundimiento del platillo tibial externo y extensión diafisaria, mediante diagnóstico por imagen, tal como a partir de un TAC (Tomografía Axial Computarizada), ecografía o técnica similar mediante dispositivos conocidos de una región ósea, para obtener un modelo informatizado 20 tridimensional de la región parcial o completa de la región ósea que presenta la fractura. En la figura 2 puede verse a partir del TAC realizado en el paciente tres planos, correspondiendo la imagen superior izquierda una visión en corte sagital donde se observa el trazo de fractura metafiso-diafisaria de postero cranel a antero caudal; la imagen inferior izquierda es una visión en corte frontal donde puede observarse el trazo del hundimiento del platillo tibial externo y 25 trazo de fractura donde se aprecia la prolongación diafisaria con dirección craneal externo hacia caudal interno y; la imagen de la derecha es una visión en corte axial donde se observa un trazo de fractura transversal con trayectoria de medial hacia lateral que a su vez presenta un trazo antero-posterior a nivel del platillo tibial externo, observándose también conminución de la cabeza del peroné. 30 More particularly, the present method comprises a first stage (10) where an examination is performed on a patient suffering from a tibial plateau fracture that presents a sinking of the external tibial plateau and diaphyseal extension, by means of imaging diagnosis, such as starting from of a CT (Computed Axial Tomography), ultrasound or similar technique using known devices of a bone region, to obtain a three-dimensional computerized model of the partial or complete region of the bone region presenting the fracture. In Figure 2, three planes can be seen from the CT scan performed on the patient, the upper left image corresponding to a vision in sagittal section where the metaphyseal-diaphyseal fracture line of the cranial post-caudal antero is observed; the lower left image is a frontal view where the line of the sinking of the external tibial plateau and a fracture line where the diaphyseal prolongation with external cranial direction towards internal flow and; The image on the right is an axial sectional view where a transverse fracture line with a medial to lateral trajectory is observed, which in turn presents an anteroposterior line at the level of the external tibial plateau, also showing a decrease in the head of the fibula. . 30

A continuación, en una segunda etapa (20) se selecciona mediante el empleo de un software, como por ejemplo, mediante el uso del programa OsiriX (programa bien conocido en el campo médico que permite la visualización de imágenes radiológicas en 2D o 3D) la región ósea que desea ser replicada o modelada, que está indicada con una línea continua de trayectoria 35 ovalada en la figura 3. Será evidente que pueden también utilizarse otros programas conocidos por aquellos expertos en la materia, como el software 3D-Doctor. Then, in a second stage (20), it is selected through the use of software, such as the use of the OsiriX program (a program well known in the medical field that allows the visualization of 2D or 3D radiological images). bone region that wishes to be replicated or modeled, which is indicated by a continuous line of oval path 35 in Figure 3. It will be evident that other programs known to those skilled in the art, such as 3D-Doctor software, can also be used.

Posteriormente, en una etapa (30) se consigue a partir del software una superficie liviana a partir de una malla procedente de la imagen tridimensional seleccionada de modo que en una 40 etapa posterior (40) se obtiene un modelo de réplica (1) en tres dimensiones, como puede verse en la figura 4, mediante la utilización de una impresora tridimensional, tal como una impresora modelo Objet 260 CONNEX de la firma STRATASYS. El material utilizado para la obtención del modelo de réplica (1) puede ser cualquier material polimérico de los utilizados comúnmente para la fabricación de prototipos obtenidos a partir de máquinas de impresión 45 tridimensional. En esta realización, el material utilizado es, por ejemplo, ABS (acrilonitrilo butadieno estireno). Subsequently, in a stage (30) a light surface is obtained from the software from a mesh from the selected three-dimensional image so that in a subsequent stage (40) a replica model (1) is obtained in three dimensions, as can be seen in figure 4, by using a three-dimensional printer, such as an Object model 260 CONNEX printer from STRATASYS. The material used to obtain the replica model (1) may be any polymeric material commonly used for the manufacture of prototypes obtained from three-dimensional printing machines. In this embodiment, the material used is, for example, ABS (acrylonitrile butadiene styrene).

En otra etapa posterior (50) el modelo de réplica (1) obtenido anteriormente es sometido a un tratamiento superficial mediante la exposición del modelo a vapores de acetona, consiguiendo 50 así una capa exterior (11) con una base de acetona sobre la superficie del modelo de réplica (10) de escaso espesor. In another subsequent stage (50) the aforementioned replica model (1) is subjected to a surface treatment by exposing the model to acetone vapors, thus obtaining an outer layer (11) with an acetone base on the surface of the replica model (10) of small thickness.

Para generar esta capa exterior (11) se vierte una cantidad predeterminada de acetona líquida en un recipiente y se calienta a una temperatura predeterminada, mediante el empleo de medios de calentamiento convencionales, por lo que no se va a entrar en mayor detalle en su descripción, de tal modo que se coloca el modelo de réplica dentro del recipiente pero sin contactar directamente con las paredes de éste ni con la acetona líquida durante un periodo de 5 tiempo. Así, los vapores producidos por la evaporación de la acetona por efecto del calor se impregnan en la superficie exterior del modelo de réplica aportando una mayor brillantez y asemejándose más a la parte ósea a ser analizada. To generate this outer layer (11) a predetermined amount of liquid acetone is poured into a container and heated to a predetermined temperature, by means of the use of conventional heating means, so that it is not going to go into greater detail in its description , so that the replica model is placed inside the container but without directly contacting its walls or liquid acetone for a period of 5 times. Thus, the vapors produced by the evaporation of acetone due to heat are impregnated on the outer surface of the replica model, providing greater brilliance and being more similar to the bone part to be analyzed.

Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los 10 materiales empleados en la fabricación del elemento de la invención podrán ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación. The details, shapes, dimensions and other accessory elements, as well as the materials used in the manufacture of the element of the invention may be conveniently replaced by others that are technically equivalent and do not depart from the essentiality of the invention or the scope defined by the claims included below.

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Claims

1. Method of manufacturing an anatomical model, such as a bone piece from a bone present inside a mammal, characterized by the fact that it comprises the steps:

a) Scan by imaging diagnosis, such as a CT (Computed Axial Tomography), ultrasound or similar technique of an anatomical structure to obtain a three-dimensional computerized model of the partial or complete region of an anatomical structure; 10

b) Selection through the use of software the anatomical structure to be replicated;

c) Obtain from a software a light surface from a mesh from the selected three-dimensional image; Y

d) Formation of a replica model (1) material in three dimensions by using a three-dimensional printer of the anatomical structure. fifteen

2. Method of manufacturing an anatomical model according to claim 1, characterized in that a surface treatment is applied to the replica model.

3. Method of manufacturing an anatomical model according to claim 2, characterized in that the surface treatment consists in applying an outer layer (11) from the exposure of vapors of an acetone base on the surface of the model of replica (1).

4. Method of manufacturing an anatomical model according to claim 1, characterized in that the anatomical structure is a bone part or piece. 25