[发明专利]腓骨近端骨肿瘤病灶清除导向器制备装置及方法

权利要求书

1.一种腓骨近端骨肿瘤病灶清除导向器制备装置，其特征在于：包括患者CT扫描影片（1）、骨骼重建装置（2）、导向器构建装置（3）、3D打印机（4），所述骨骼重建装置（2）的输入端设置有CT扫描影片读取端口（2.1），所述患者CT扫描影片（1）设置在CT扫描影片读取端口（2.1）内，骨骼重建装置（2）内设置有CT扫描影片数据分析模块（2.2），所述CT扫描影片数据分析模块（2.2）输出端连接所述导向器构建装置（3）的输入端，所述导向器构建装置（3）的输出端连接所述3D打印机（4）的输入端。

2.一种利用权利要求1所述的腓骨近端骨肿瘤病灶清除导向器的制备方法，包括以下步骤：

（一）、获取患者的CT影像数据并刻盘：

首先记录寰枢椎患者姓名，住院号及入院时间，从本院CT室的PACS系统中获得该患者CT0.5mm厚度的薄层扫描数据，包括TOP像资料，将资料刻录光盘，数据导入DVO-3DP工作平台后首先进行元数据确认，证实点云数据符合目标要求后，设定三维工作平面；然后使用阈值计算工具进行阈值的选取，选择系统自带的“骨性结构”获得骨性结构的划分，此时若结构划分不清晰，则返回阈值计算工具手动选择所需要的阈值，如果目标结构划分清晰，则进入蒙皮生成，生成原始蒙皮；获得原始蒙皮后确认结构完整性，若完整性不足则进入阈值计算重新进行阈值划分，若结构完整则使用区域增补工具获取拟重建结构区域，对已获得的拟重建结构区域的点云数据进行相邻连接重组后生成三维重建模型；

（二）、对初步生成的三维重建模型首先使用网格化及平滑处理工具进行处理：

平滑工具中包含：基础平滑，收缩补偿及合并单元，修补重叠，分别可以是使网格化后的三维重建网格在平滑度，三角面片的错角及重叠等参数上优化，经过处理后的三维重建模型保存为精细三维模型，再使用精简工具，包括：点精简，边缘精简，区域精简工具，对精细模型进行编辑，在局部点，边缘及选定区域中选择删除，添加，编辑后使用模型检测器检查模型的三角漏洞，畸变，检测通过后在精细模型的基础上获得尽可能少的三角面而提高精度的精简精细模型，检测如果失败则返回精简三维模型重新进行精简编辑，最后将精简精细模型进行旋转观察解剖特征，无缺失及遗漏后保存重建模型，完成三维建模；

（三）、进入虚拟手术模块，根据需要对精简精细模模型进行切割及变换：

切割工具包含：线切割，面切割及三维切割，分别可以进行骨肿瘤可视化虚拟手术步骤，如：标记截骨线，截骨及分离，复位骨肿瘤块前准备等，变换工具中的:移动，旋转，分离，合并，镜像及叠加减功能，可以模拟真实手术步骤中复位，融合，减压等手术步骤，在虚拟空间中获得满意的骨肿瘤复位后，使用绘制工具或导入已有的植入物数字文件进行虚拟固定，绘制工具中包括了：点，线，圆，圆锥及圆柱，还有不规则体及曲线的绘制，便于植入物的设计，首先绘制或导入直径为3.0mm-4.0mm导针，模拟手术置钉，确定导针置入长度深度及方向完成虚拟手术后评价手术效果，检查是否解剖复位，椎管压迫是否解除，肢体长度或关节面高度是否恢复正常,骨肿瘤损伤程度以及周围软组织，包括动脉，神经安全性，手术效果满意后使用测量工具，测量三维空间中的长度，角度便于标记，并留存为手术参数；

（四）、进入导向器设计模块：

打开精简精细模型，首先根据拟设计的导向器大小，轮廓，绘制直线轮廓及曲线轮廓，构成初级导向面，使用拉伸工具，将绘制完毕的初级导向面拉伸至合适的尺寸，拉伸完毕后沿对应椎体上缘绘制曲线结构相同的拉伸曲线，使用替换工具将初级导向面拉伸后获得的结构体上方面替换为特征性拉伸曲线，达到去遮挡的作用，然后使用调整相交量工具获得准备曲面的初级导向体，将虚拟手术模块中保存的手术参数，如：导针，骨肿瘤模型等导入后，获得导向器内导向孔的位置信息，调整初级导向体的位置，使用旋转及移动工具与骨肿瘤模型匹配，然后使用集运算工具，包括：交集计算，减集计算，并集计算的工具获得特征性曲面，保存为标准导向器；

（五）进入可打印处理模块，首先获得虚拟打印平台，根据3D打印机的长*宽*高参数设定，导入骨肿瘤及导向器模型，使用模型判定工具，需要支撑的模型进行下一步支撑设计，不需要支撑的模型则直接保存为.stl文件，供3D打印机打印，需要支撑的模型进入支撑定义，按照顺序依次选择支撑角度，分布密度及底直径，接触直径的设定，设定完毕生成支撑并与拟打印的模型合并，生成可打印的精简精细模型及可打印导向器的.stl文件，供3D打印机打印；

（六）、对导向器及骨肿瘤模型实体文件进行“数据切片”形成代码,将骨肿瘤及导向器.stl格式文件导入3D打印机配套软件进行Platform移动旋转，确保支撑有效物体能可靠打印，计算打印材料，时间及挤出机速度等参数调整，使用代码生成器对骨肿瘤及导向器“切片”形成.gode文件并保存SD卡；

（七）、代码导入准工业级3D打印机制作导向器及骨肿瘤模型，安装PLA丝料，加热挤出头，调整打印平面，确认打印温度，时间及供料管通畅，开始打印，骨肿瘤模型及导向器打印完毕后手动去除模型支撑，将二者进行匹配，使用手术器械进行模拟手术，确认置钉安全性，准确性及匹配性评估，对导向器及骨肿瘤模型进行消毒便于术中导向使用。