TWM561302U - 醫用術前模擬模型 - Google Patents

Abstract

本創作為一種醫用術前模擬模型，包括：一器官件，係模擬一患者之器官；以及至少一組織件，係模擬該患者之器官組織，且與該器官件相互結合。本創作的醫用術前模擬模型，可確實反映該病患之器官之病理特徵，令醫療團隊可確實的針對不同病理狀況的器官擬定手術方式，進行預演切割，增加手術成功率。

Description

醫用術前模擬模型

本創作係關於一種醫用模型，特別是一種客製化之醫用術前模擬模型。

按，醫學模型為模擬人體之器官、組織或系統之樣貌而按比例製作出的模型，例如：心臟、肝臟、皮膚及骨骼等。醫學模型往往使用在醫院、學校等場合，除了展示之外、還具有重要的教學的功能，是醫學教育中培養人才不可或缺的教具。

傳統手術中，往往使用二維影像搭配醫學模型，並利用醫生之臨床經驗進行手術的規劃。然而，以肝臟手術來舉例，切除腫瘤需精確掌握腫瘤與血管間的距離，並掌握肝臟殘留比例，以避免手術後發生肝衰竭的情況。但現有之醫療器官模型規格過於單一且簡略，無法反映病患個體間的器官之病理特徵差異，亦無法執行精確的預演切割，因此無法滿足臨床上之需求。

因此，如何改善現有醫療模型所具有的缺點，已成為目前極需克服的問題。

本創作為解決習知技術之問題所採用之技術手段為提供一種醫用術前模擬模型，包括：一器官件，係具有一患者之器官之形狀；以及至少一組織件，係具有一器官組織之形狀，且與該器官件相互結合。

在本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該器官件與該組織件結合成型為該醫用術前模擬模型的過程係先取得該患者之器官之影像資料，並自該影像資料中取得一3D資訊，該3D資訊包括該器官之外形資訊與該器官內部或表面之至少一器官組織之形狀資訊，並將該3D資訊轉換為一加工指令，並依據該加工指令，分別成型出一對應該器官之器官外形陰模及一對應該器官組織之該組織件，而後將該器官外形陰模與該組織件組合，並在該器官外形陰模與該組織件間填充一第一填充物，令該第一填充物依據該器官外形陰模的模腔形狀形成該器官件並與該組織件相結合，最後移除該器官外形陰模，進而成為該醫用術前模擬模型。

在本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該組織件係由3D列印而成。

在本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該器官外形陰模係由3D列印而成，且該器官外形陰模之模腔具有與該器官相同之形狀。

在本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該器官外形陰模係依據該加工指令所成型之一器官模體所翻模出的陰模。

在本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該器官模體係由CNC加工而成型，而具有與該器官 相同之形狀。

在本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該器官外形陰模包含一上模及一下模，且該上模及該下模係可相互結合形成該器官外形陰模。

本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該器官件的材質為矽膠。

本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中當該器官為該患者之肝臟時，該器官件係具有與該患者之肝臟相同之形狀，而當該器官組織為肝臟血管時，該組織件為一具有該患者肝臟血管之形狀的血管模型。

本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該組織件更包括一具有該患者肝臟腫瘤之形狀的腫瘤模型，該腫瘤模型係與該血管模型相組合。

本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型與該血管模型具有不同顏色。

本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型係與該血管模型為一體成型。

本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型更具有一貫穿之通孔，該血管模型係穿過該通孔與該腫瘤模型進行組合。

本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型之外部係有一熱塑模包覆。

本創作的一實施例中係提供一種醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型的材質與該器官件相同。

透過本創作之技術手段，提供一種經客製化的醫用術前模擬模型。該醫用術前模擬模型可精確呈現個別病患之器官病理特徵，令醫療團隊可確實的針對不同病理狀況的器官擬定手術方式，進行預演切割，增加手術成功率。

故本創作應已充分符合新穎性及進步性等法定新型專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件新型專利申請案，以勵創作，至感德便。

100‧‧‧醫用術前模擬模型

1‧‧‧器官件

2‧‧‧組織件

2a‧‧‧血管模型

2b‧‧‧腫瘤模型

3‧‧‧器官外形陰模

31‧‧‧上模

311‧‧‧凸件

32‧‧‧下模

321‧‧‧定位孔

S1‧‧‧影像擷取步驟

S2‧‧‧設計步驟

S3‧‧‧模體成型步驟

S4‧‧‧組合步驟

S5‧‧‧填充步驟

S6‧‧‧脫模步驟

第1a圖係為本創作之醫用術前模擬模型之一實施例圖。

第1b圖係為本創作之醫用術前模擬模型之一另一實施例圖

第2圖係為本創作之醫用術前模擬模型之成型方法流程圖。

第3a圖係為本創作之醫用術前模擬模型之成型過程之器官外形陰模與組織件之一實施例圖。

第3b圖係為本創作之醫用術前模擬模型之成型過程之器官外形陰模與組織件之另一實施例圖。

以下根據第1a圖至第3b圖，而說明本創作的實施方式。該說明並非為限制本創作的實施方式，而為本創作之實施例的一種。

首先，請參見第1a圖。第1a圖係揭露了一種醫用術前模擬模型，包括：一器官件1，以及至少一組織件2，該組織件2係與該器官件1相互結合。

該器官件1係具有一患者之器官之形狀，而該組織件2係具有一器官組織之形狀，並與該器官件1相互結合。

接著，請參閱第2圖。本實施例中，該器官件1與該組織件2結合成型為該醫用術前模擬模型100的過程至少包括：一影像擷取步驟S1、一設計步驟S2、一模體成型步驟S3、一組合步驟S4、一填充步驟S5及一脫模步驟S6。

首先，在該影像擷取步驟S1中，先取得該患者之器官之影像資料。

在一個實施例中，該影像資料為由能夠進行3D掃描的醫療影像儀器對該病患之器官進行掃描而取得的資料，例如：電腦斷層掃描CT或核磁共振造影MRI。在一個實施例中，該影像資料符合醫療數位影像傳輸協定(DICOM)。

接著進行設計步驟S2，自該影像資料中取得一3D資訊，該3D資訊包括該器官之外形資訊與該器官內部或表面之至少一器官組織之形狀資訊，並將該3D資訊轉換為一加工指令。

在設計步驟S2中，經由軟體操作、醫療團隊評估、設計變更，由該3D資訊中取得與產生該器官之3D外形與該器官組織之3D形狀的資料、電腦模型或設計圖，並轉換為一加工機台的加工指令以待加工。

設計步驟S2牽涉到醫療影像儀器、醫療影像處理軟體、電腦輔助設計(CAD)軟體、電腦輔助製造(CAM)軟體以及最終的加工機台之間，各種不同機台與軟體介面之間所用之資料形式與檔案格式轉換。

該加工指令包括有足夠使所選用的加工機台依據該資料、電腦模型或設計圖成型出實體物品的任何形式之程式指令、資料或其他相關設定。在一個實施例中，該加工指令包含了尺寸、公差。在一個實施例中，該加工指令包含了STL格式的檔案。在一個實施例中，該加工指令為透過CAD軟體或CAM軟體完成的電腦模型。

相關的醫療影像處理軟體舉例來說可為：Fiji、OsiriX等。相關的CAD與CAM軟體舉例來說可為：AutoCAD、Solidworks、Pro/E、Catia、MasterCAM、UG等。相關的加工機台例如：使用SLA(Stereolithography)、DLP(Digital Light Processing)或FDM(Fused Deposition Modeling)原理的3D列印機器，或是CNC機台。相關領域之通常知識者可自行使用自身熟知的各種軟體、程式與加工機台進行設計、檔案格式轉換與加工成型，故以上所舉例之軟體、檔案格式與加工機台並不對本創作造成限定。

接著進行模體成型步驟S3，依據該加工指令，分別成型出一對應該器官之器官外形陰模3及至少一對應該器官組織之組織件2。

本案之任一實施例中，該器官皆以該患者之肝臟為例，但並不以此為限。

請參見第3a圖所示，為該器官外形陰模3及該組織件2的一個實施例。該器官外形陰模3為一陰模，內部具有對應該器官形狀之模腔。該器官外形陰模3為具有該肝臟外形的殼體，其內部之模腔形狀與該病患之肝臟相同。本實施例中，該器官外形陰模3係由3D列印的方式所成型。該器官件1係在該器 官外形陰模3與該組織件2組合之後，在該器官外形陰模1與該組織件2間填充一第一填充物，之後移除該器官外形陰模1所成型。

在另一個實施例中，係以CNC機台依據該加工指令車出一與該器官形狀相同的器官模體(作為一陽模)，再依據該器官模體翻出一陰模，以該陰模作為該器官外形陰模3。本實施例中，該器官模體的材質為ABS樹脂，該陰模(即該器官外形陰模3)的材質為矽膠。目前實務上，關於該器官外形陰模3的製作，以CNC加工及翻模相較於直接使用3D列印有價格上的優勢。

該器官外形陰模3的模腔大小、該器官模體的大小及該組織件2的大小，可依實務需求於設計步驟S2中依比例放大縮小，或者依該患者之器官等比例製作，並將該比例包含於該加工指令中。

本實施例中，該器官組織為患者之肝臟血管。該組織件2包括一與該病患之肝臟血管形狀相同的血管模型2a，該血管模型2a如同真實的肝臟血管般為中空。本實施例中，該血管模型2a係由3D列印而成。較佳地，該血管模型2a為3D列印一體成型，與傳統採拼接方式組裝成的血管模型相比，較有利於進行穿刺練習及流體動力學分析。

進一步地，請參閱第1b圖及第3b圖。本實施例中，該組織件2更包括一具有該患者肝臟腫瘤之形狀的腫瘤模型2b，該腫瘤模型2b係與該血管模型2a相組合。以反映真實情況下腫瘤係透過血管供應養分的狀況。較佳地，該腫瘤模型2b係以一熱塑膜包覆，能夠以較擬真的方式呈現出腫瘤的包膜特 性。

在一個實施方式中，該血管模型2a及該腫瘤模型2b係以3D列印一體成型地印製出。特別地，可利用不同顏色的原料列印出該血管模型2a及該腫瘤模型2b，以方便識別。在一個實施例中，3D列印所使用的原料為PLA(Polylactide，聚乳酸)。

在另一個實施例中，以3D列印成型出具有與該患者器官之腫瘤形狀相同之模腔之陰模後，若列印出的陰模內部較為粗糙時，則可使用拋光方式讓模腔表面較為光滑，反之則無需拋光，其中若先以FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉積成型)原理的3D列印成型出具有與該患者肝臟腫瘤形狀相同之模腔之陰模後，則可以丙酮之方式對該模腔表面進行拋光。而後灌注一第二填充物於該模腔內而形成該腫瘤模型2b。該腫瘤模型2b的成型亦可使用其他原理的3D列印技術，目前實務上，使用FDM技術之3D列印具有價格優勢。

因此，當該腫瘤模型2b未與該血管模型2a以一體成型方式製成時，可藉由兩種方式將該血管模型2a及該腫瘤模型2b組合成一體。一種是先將該血管模型2a部份截斷，再將該腫瘤模型2b結合於該血管模型2a截斷之部位，以令該腫瘤模型2b與該血管模型2a組合成一體；另一種是在該腫瘤模型2b中成型一貫穿之通孔，再將該血管模型2a穿過該通孔與該腫瘤模型2b進行組合。

接著進行該組合步驟S4，將該器官外形陰模3與該組織件2組合。將該加工成型的器官外形陰模3打開，將該組織件2置入該器官外形陰模3後密合，以待注膠。本實施例中， 該器官外形陰模3包含一上模31及一下模32，該上模31設有凸件311，該下模32設有定位孔321，而使該上模31與該下模32可相互插合定位。

接著進行該填充步驟S5，在該器官外形陰模3與該組織件2間填充一第一填充物，令該第一填充物依據該器官外形陰模3的模腔形狀形成該器官件1並與該組織件2相結合，成為一種依照該患者之器官而客製化的醫用術前模擬模型100。本實施例中，該第一填充物的材質為接近肝臟質地的矽膠，具有硬度(Shore)40至50的範圍。較佳地，該第一填充物為透明不做任何染色。

較佳地，該第二填充物的材質與該第一填充物的材質相同。較佳地，該第二填充物的材質與該第一填充物具有不同顏色，使該器官件1與該腫瘤模型2b具有不同顏色以利識別。本實施例中，該第一填充物與該第二填充物為相同材質的矽膠。為了使成型後的該腫瘤模型2b帶有顏色而較易識別，選擇地，可先於該矽膠中添加染劑再注入該陰模，或者於灌膠成型後再噴漆或染色。較佳地，該腫瘤模型2b與該血管模型2a分別採用不同之顏色。

最後，進行該脫模步驟S6，移除該器官外形陰模3，如第1a圖及第1b圖所示，由該第一填充物形成該器官件1。該器官件1具有與該患者之器官相同之外形，且該器官件1與該組織件2相結合，成為一種依照該患者之器官而客製化的醫用術前模擬模型100。本實施例中，該器官件1具有與該病患肝臟相同的外形，該組織件2包括該血管模型2a與腫瘤模型2b，分別具有與該病患肝臟血管及肝臟腫瘤相同的外形，兩者在該器官件1中的位置，等同於該病患之肝臟血管與肝臟腫瘤在肝臟 中的位置。

綜合上述實施方式，本創作之醫用術前模擬模型係針對不同的患者取得其欲手術的器官之術前病理外形影像而製作，因此可確實的依病患的器官狀況客製化，並供醫療團隊針對欲進行手術的病患之器官進行確實的手術預演與規劃，增加手術成功率與熟練度，使手術時間縮短，減少暴露於輻射劑量的時間。在手術過程中，當腹腔鏡等外科手術器具無法呈現出需要手術之位置時，該醫用術前模擬模型亦可做為一輔助工具，有助醫生較精確地掌握手術位置。

以上所述僅為本創作之較佳可行實施例，非因此即侷限本創作之專利範圍，舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均理同包含於本創作之範圍內，合予陳明。

Claims (16)

1. 一種醫用術前模擬模型，包括：一器官件，係具有一患者之器官之形狀；以及至少一組織件，係具有一器官組織之形狀，且與該器官件相互結合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之醫用術前模擬模型，其中該器官件與該組織件結合成型為該醫用術前模擬模型的過程係先取得該患者之器官之影像資料，並自該影像資料中取得一3D資訊，該3D資訊包括該器官之外形資訊與該器官內部或表面之至少一器官組織之形狀資訊，並將該3D資訊轉換為一加工指令，並依據該加工指令，分別成型出一對應該器官之器官外形陰模及一對應該器官組織之該組織件，而後將該器官外形陰模與該組織件組合，並在該器官外形陰模與該組織件間填充一第一填充物，令該第一填充物依據該器官外形陰模的模腔形狀形成該器官件並與該組織件相結合，最後移除該器官外形陰模，進而成為該醫用術前模擬模型。
3. 如申請專利範圍第2項所述之醫用術前模擬模型，其中該組織件係由3D列印而成。
4. 如申請專利範圍第2項所述之醫用術前模擬模型，其中該器官外形陰模係由3D列印而成，且該器官外形陰模之模腔具有與該器官相同之形狀。
5. 如申請專利範圍第4項所述之醫用術前模擬模型，其中該器官外形陰模包含一上模及一下模，且該上模及該下模係可相互結合形成該器官外形陰模。
6. 如申請專利範圍第2項所述之醫用術前模擬模型，其中該器官外形陰模係依據該加工指令所成型之一器官模體所翻模出的陰模。
7. 如申請專利範圍第6項所述之醫用術前模擬模型，其中該器官模體係由CNC加工而成型，而具有與該器官相同之形狀。
8. 如申請專利範圍第7項所述之醫用術前模擬模型，其中該器官外形陰模包含一上模及一下模，且該上模及該下模係可相互結合形成該器官外形陰模。
9. 如申請專利範圍第2項所述之醫用術前模擬模型，其中該器官件的材質為矽膠。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之醫用術前模擬模型，其中當該器官為該患者之肝臟時，該器官件係具有與該患者之肝臟相同之形狀，而當該器官組織為肝臟血管時，該組織件為一具有該患者肝臟血管之形狀的血管模型。
11. 如申請專利範圍第10項所述之醫用術前模擬模型，其中該組織件更包括一具有該患者肝臟腫瘤之形狀的腫瘤模型，該腫瘤模型係與該血管模型相組合。
12. 如申請專利範圍第11項所述之醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型與該血管模型具有不同顏色。
13. 如申請專利範圍第11項所述之醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型係與該血管模型為一體成型。
14. 如申請專利範圍第11項所述之醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型更具有一貫穿之通孔，該血管模型係穿過該通孔與該腫瘤模型進行組合。
15. 如申請專利範圍第11項所述之醫用術前模擬模型，其中該腫瘤模型之外部係有一熱塑模包覆。
16. 如申請專利範圍第11項所述之醫用術前模擬模型，其中該 腫瘤模型的材質與該器官件相同。