[发明专利]利用数字化空间重构及3D打印技术制备的切取导板

说明书

本发明涉及医学领域，公开了一种利用数字化空间重构及3D打印技术制备切取导板及确定所切取软组织替代皮瓣体积的方法，包括：1）CT扫描，建立三维模型；2）确定切除病灶区域，提取修复曲面；3）将曲面转换为平面；4）3D打印切取导板。利用该切取导板能够在供区精确切取替代皮瓣。确定替代皮瓣体积的方法包括：a）CT扫描，建立三维模型；b）确定切除病灶区域，计算切除部位体积；c）将替代皮瓣添加浸没于无害液体中，计算体积增量；d）对替代皮瓣的皮下软组织进行修剪，获得精确体积。本发明提出了软组织缺损修复体的容积也需要数字化评估。替代皮瓣容积的精确评估可使修复体术后的外观获得更加丰满的效果。

技术领域

本发明涉及医学治疗领域，尤其涉及一种利用数字化空间重构及3D打印技术制备切取导板及确定所切取软组织替代皮瓣体积的方法。

背景技术

在肿瘤切除后，需要对切除软组织留下的空间进行填充修复，而修复复杂的软组织缺损对外科医师而言极具挑战。目前修复软组织缺损的主要方式包括带蒂皮瓣、游离皮瓣及人工替代物。目前要求在肿瘤切除边界安全的前提下需要保留更多的具有功能的周边软组织，尽量恢复重建后的器官外形、功能及组织容积。同时，在面对肿瘤切除术后大面积缺损涉及多个软组织亚区的病例时往往缺乏精确的术前设计和术中应变。另一方面，在利用皮瓣修复软组织缺损时，需要尽量减少供区的缺损与损伤。在切取替代皮瓣时，需要将切取导板放置于皮瓣供区表面，借助切取导板的轮廓实现皮瓣的精准切取。因此切取导板的尺寸精准性决定了是否能够尽量减少供区的缺损与损伤。虽然目前也有一些研究试图解决这些问题，但始终无法达到皮瓣受区与供区的精准一致性。为了达到这些目的，需要尽可能精确的术前设计，术中执行及术后评估。

数字化医学的应用可以帮助我们解决这些问题。目前基于数字化医学辅助的骨组织修复技术已经趋于成熟。如申请号为CN201710052022.6的中国专利公开了一种头盖骨替代物多自由度3D打印方法，采用熔融沉积成型技术打印出具有一定生物性能和力学性能的头盖骨替代物。包括：对头盖骨进行三维成像，得到头盖骨的几何尺寸原始数据；建立头盖骨的三维模型；将三维模型按照头盖骨形状进行分层，转化为截面数据；选择打印材料；设置打印参数；进行多自由度3D打印。打印时沿经线和纬线方向交替打印,每一层都按照头盖骨的轮廓方向进行打印。本发明采用多自由度机械手装置，可以实现任意角度和任意运动轨迹的3D打印，提高头盖骨替代物的力学性能。本发明可以精确控制打印过程中每一层的形状和打印方向，提高打印精度，实现具有特定力学性能的头盖骨替代物的快速制造。

但是，数字化空间重构及3D打印技术在软组织精确修复中的应用却进展缓慢，目前数字化技术应用于游离软组织瓣的应用主要集中在皮瓣的穿支血管定位上，而未见本发明提出主要技术指标的相关报道，主要原因是软组织的空间形态具有可让性，术前采集的数据与术中存在不确定性。

申请号为CN201510205200.5的中国专利公开了一种基于三维打印技术的个体化精准乳房假体制造方法。该方法是在术前根据患者的乳腺医学影像数据对待切除的肿瘤进行分析定位，确定切除部分的形状大小位置，建立三维数字化肿瘤模型，综合考虑乳房重建时患者肿瘤根治和个性化整体美容需求，依据已建立的肿瘤模型和乳房塑形黄金法，优化设计乳房假体三维模型，选择符合乳房手感质地的生物相容性材料，利用生物三维打印技术打印成形。

但是该专利所要打印的是乳房假体，是用于填充在皮下组织的而非软组织表面，两者的区别在于，3D打印的乳房假体是一个三维模型，可以直接填充，无需借助切取导板。并且植入物为假体，存在潜在的排异风险，以及远期的破裂、吸收、位置转移等一系列严重医学问题。而采用自体软组织血管化移植由于缺损部位充填的是自体组织，不存在以上问题。此外，软组织表面虽然也是三维模型（部分皮层表面如鼻部、颌部、嘴部凹凸不平），但是用于替代的皮瓣供区一般为软组织皮层，切取的替代皮瓣却是一个近似平面的曲面，切取导板的形状尺寸也应该贴合供区表面，呈近似平面或平面。因此，如何精准确定切取导板的尺寸成为了一个技术难题（在现有技术中，目前一般并不通过建立三维模型，而是主要凭借医生的个人经验来制备切取导板及进行皮瓣切取，这对于手术者个人要求较高，对于经验尚欠的新手是一个挑战）。