[发明专利]一种基于三维重建技术的髋臼侧模型和导板的制备方法

权利要求书

1.一种基于三维重建技术的髋臼侧模型和导板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将患者术前的髋关节三维CT数据进行加工后建立数字化三维数据模型，重建髋臼侧三维骨性结构，还原疾病原始状态；

其中，对髋关节三维CT数据进行加工后建立数字化三维数据模型的具体操作为：图像导入→阈值划分→三维重建模型生成→计算机辅助设计→3D打印；

步骤二、通过分析髋臼位置、评估髋臼状态、明确髋臼周围骨量和计算髋臼周围骨厚度，制定髋臼磨锉和髋臼螺钉置入方案，并对术前髋臼侧骨性模型、术中磨臼导板、术中髋臼螺钉导板和术后髋臼侧骨性模型进行三维建模；

步骤三、使用3D打印机制作术前髋臼侧骨性模型、术中磨臼导板、术中髋臼螺钉导板和术后髋臼侧骨性模型；

其中，制作模型的材料采用医用高分子材料，具体为尼龙材料FS3200PA；

步骤四、上述术前髋臼侧骨性模型、术中磨臼导板、术中髋臼螺钉导板和术后髋臼侧骨性模型整合并检验，若不合格则重新设计，若合格则将术前髋臼侧骨性模型、术中磨臼导板、术中髋臼螺钉导板和术后髋臼侧骨性模型消毒后投入手术；

所述步骤一中，对髋关节三维CT数据进行加工后建立数字化三维数据模型的具体操作包括如下步骤：

1)图像导入：

利用mimics和E-3D支持DICOM标准的薄层扫描图像的三维重建软件；将病人通过CT或者MRI检查后的图像数据，导出为DICOM格式的图像；

2)阈值划分：

CT扫描图像的灰度值反应的是组织对于X线的不同衰减系数；阈值分割方法是基于灰度图像的一种计算操作，在设定阈值范围内的组织被保留，其他的被去除；

3)三维重建模型生成：

在MIMICS和E-3D软件中，则是通过三维基元的体数据来描述物体，通过CT断层扫描设备得到病患的体数据后，通过阈值分割来得到物体的三维蒙板，基于三维蒙板计算三维模型的过程就是三维重建；

4)计算机辅助设计：

根据病患三维模型的实际情况，进行虚拟手术设计；通过CAD，3-matic或MAGICS辅助工具设计出合适的术前髋臼侧骨性模型、术中磨臼导板、术中髋臼螺钉导板和术后髋臼侧骨性模型，参与到手术过程，辅助医生进行手术；

5)3D打印：

3D打印技术也叫增量制造，指由数字模型直接驱动的，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸、砂可粘合材料，在快速成形设备里通过逐层叠加的方式来构造物理实体的技术；把三维重建好的术前髋臼侧骨性模型、术后髋臼侧骨性模型以及设计好的术中磨臼导板、术中髋臼螺钉导板放入快速成型设备，最终得到1:1的实体。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维重建技术的髋臼侧模型和导板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，骨量和骨厚度的具体测量方法为：

因三维重建后的数字模型在阈值分割时，有部分骨松质没有提取，因而最终得出的三维模型会有很多空洞；通过三维软件对模型进行修复，补洞后可以选择需要测量的地方测量三维模型的体积，从而得出骨量；

通过MAGICS三维软件，直接选择模型的前后壁的两个点，两点之间的距离就是骨厚度。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维重建技术的髋臼侧模型和导板的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，具体的检验标准为：所有术前髋臼侧骨性模型、术中磨臼导板、术中髋臼螺钉导板和术后髋臼侧骨性模型在3D打印出来的第一时间将接受产品与设计图是否吻合的检测，采用人工判断，如果产品的形状、结构、质地性状不合格，则进行再加工和改进，严重不合格者则调整设计参数后重新制作产品；

将术前髋臼侧骨性模型、术中磨臼导板、术中髋臼螺钉导板和术后髋臼侧骨性模型依次进行手术模拟试验，观察各导板与各模型之间是否能正确顺畅地组合，如果有不顺利的情况，则再加工，或重新制作。