[发明专利]一种颅缝早闭手术模拟系统及其方法

说明书

本发明公开了一种颅缝早闭手术模拟系统及其方法，包括：操作台主体及立体颅骨模型；所述操作台主体上部设置有模型固定装置，所述立体颅骨模型与所述模型固定装置连接；所述立体颅骨模型的内部设有模拟手术层，所述模拟手术层由外往内依次由模拟骨质层、模拟出血点层及模拟力反馈层组成，所述模拟出血点层由循环液体结构组成，所述模拟力反馈层由监测切割点受到的压力大小的微型传感器阵列组成。本发明提供针对特定病患的个性化的手术规划，使复杂的颅骨重建手术可视化，可以让医生们进行术前规划，进行实物手术预演，并不断调整优化手术方案，使颅骨重塑后更加美观，并降低手术风险。

技术领域

本发明涉及手术模拟技术领域，特别涉及一种颅缝早闭手术方模拟系统及其方法。

背景技术

颅缝早闭症，是不同部位的颅缝过早闭合，导致颅骨生长发生改变，影响了头颅和脑的正常发育，从而产生的一组疾病的统称。在某些病例中，颅腔有足够空间适应脑部发育，但是会造成头颅畸形和面部特征异常。在另外一些病例中，颅腔狭小不能适应脑部正常发育，会导致颅内压增高，造成视力缺陷、睡眠障碍、吞咽困难或智力发育障碍和智力低下等。

对于所有类型的颅缝早闭而言，目前手术是治疗的唯一办法，通过手术介入，医生力求规范颅骨的形状从而使颅顶正常发育。如果颅缝早闭不加以治疗，头颅畸形将逐步恶化，患者的外貌和正常功能将受到极大影响。

目前的手术治疗方案主要有颅缝再造手术或颅骨部分切除减压术两种。经过手术治疗，不仅患者的外貌可以恢复正常，而且颅内压增高、视力减弱和精神障碍等均可得到不同程度的改善。手术有两个重要的目的：一是要把患者畸形的颅骨全部拆卸，松解被压迫的大脑；二是对颅骨进行分割，逐个塑成需要的形状，再重新拼接，这个过程就像玩拼图一样。其中，最为关键的技术就是对原有颅骨进行重新设计即分割、切除和拼合从而达到整形和治疗的效果。

每一例颅缝早闭症的矫形手术都是独一无二的，但以前进行颅骨矫形手术全靠术中解剖后按实际情况凭经验实施，到底效果如何只能等手术结束，头皮缝合完后才能看出来。当前主要依靠三维CT来判断颅顶畸形的状况，并凭着医生的经验在二维CT片上或纸上设计切割形状和路线，然后在手术过程中根据实际情况进行实地调整切割形状、路线及拼接方式。这种常规的方法存在着很多的问题：有些颅骨重建不一定需要将所有的颅骨进行切割拼接，只对部分颅骨进行切割分离拼接，因此很难在术前做好方案的设计；颅骨重建涉及到三维空间的定位问题，在二维平面上很难完整的考虑到颅骨重建过程中各骨瓣间的三维空间关系；由于缺乏有效手段，手术方案不能有效的转移到手术的实施过程中，对切割下来的骨瓣不能得到最佳的利用，很难得到骨瓣之间准确的拼接关系，因此很难达到术前方案所设计的预期整形结果；由于手术方案在手术过程中不能够充分实施，因此手术过程中无法实现术前方案中所规划的对重要位置及解剖结构的保护；手术过程中不能够做到细致、精确，从而会对颅骨出现过度的切割，对骨瓣带来了很大的损伤不易于术后的愈合，存在出血的可能；手术时间长，对患者的血供、血压、代谢产生影响，增加了手术的不确定因素，加大了手术风险。

在手术过程中为了能够精确的实施手术方案必须准确的切割头骨，这就需要对切割位置进行准确定位，由于头颅内部结构复杂，血管神经交错，在切割颅骨时应该谨慎小心，避开重要血管和神经，因此在设计切割路线的时候就应该充分考虑到这些问题。有些医院通过虚拟现实技术，借助计算机技术模拟手术环境，医生通过适当装置对三维虚拟界面进行交互模拟手术，但目前该技术实时性、体验感差，而且系统设计复杂。

发明内容

为了解决上述背景中的技术问题，本发明中披露了一种颅缝早闭手术模拟系统及其方法。

本发明的技术方案是这样实施的：本发明提供一种颅缝早闭手术模拟系统包括：操作台主体及立体颅骨模型；所述操作台主体上部设置有模型固定装置，所述立体颅骨模型与所述模型固定装置连接；所述立体颅骨模型的内部设有模拟手术层，所述模拟手术层由外往内依次由模拟骨质层、模拟出血点层及模拟力反馈层组成，所述模拟出血点层由循环液体结构组成，所述模拟力反馈层由监测切割点受到的压力大小的微型传感器阵列组成。