[发明专利]一种用于肾结石手术模拟教学的3D肾脏模型打印方法

摘要

本发明开了一种用于肾结石手术模拟教学的3D肾脏模型打印方法，使用MIMICS软件利用CTU的平扫期获得高密度的结石三维重建模型、通过动静脉增强期获得肾脏皮质及动静脉血管的三维重建模型、通过肾盂分泌增强期获得肾盂及输尿管的三维重建模型，从而获得包括肾皮质、肾髓质、肾动静脉、肾盂肾盏、输尿管的肾脏三维重建模型，并最终通过将各个部分的三维重建模型组合在一起获得一个完整的肾脏三维重建模型。本发明有效解决了现有经皮肾镜碎石术作为有效和安全的微创手术，医师选择最佳穿刺点是手术中的难点和关键点，若通过二维图像在脑海中形成三维立体图形，这不仅要求长时间的训练，还很容易漏掉一些小的解剖结构。

主权项

一种用于肾结石手术模拟教学的3D肾脏模型打印方法，使用MIMICS软件利用CTU的平扫期获得高密度的结石三维重建模型、通过动静脉增强期获得肾脏皮质及动静脉血管的三维重建模型、通过肾盂分泌增强期获得肾盂及输尿管的三维重建模型，从而获得包括肾皮质、肾髓质、肾动静脉、肾盂肾盏、输尿管的肾脏三维重建模型，并最终通过将各个部分的三维重建模型组合在一起获得一个完整的肾脏三维重建模型；上述方法包括如下步骤：1）患者常规进行CT尿路造影，CT尿路造影包括平扫期、动静脉期、排泄期；在平扫期，结石及肋骨的灰度值较高，明显区分于结石周围软组织；在动静脉期，主动脉、肾动静脉及肾脏皮质的灰度值较高，明显区分于肾盂肾盏及输尿管；在排泄期，肾盂肾盏及输尿管因为造影剂的原因也成较高灰度值，区分于其他软组织，CT尿路造影数据采用Dicom格式保存，并通过光盘刻录数据；2） 将步骤1中储存CT尿路造影数据的光盘导入装有Mimics软件的电脑中，使用Mimics软件中的阈值选取技术，分别对CT尿路造影中三个期中表现为高灰度值的结石及肋骨、肾脏皮质及动静脉、肾盂肾盏及输尿管进行灰度值选取，并获得它们的灰度值范围,具体数据分别如下：结石及肋骨灰度值范围226～1607Hu、肾脏皮质及动静脉灰度值范围112～1171Hu、肾盂肾盏及输尿管灰度值范围226～1627Hu；3）利用Mimics软件的区域增长技术依次对步骤2中三个期根据确定的密度值范围选取多个层面的解剖结构使之成为一个完整的器官，对于因密度问题没有被选中的肾脏部分进行手动添加，最后点击Mimics软件中Calculate 3D from Mask按钮分别三维重建出被选中的密度值范围内的器官图形；4）通过Mimics软件的多层编辑修饰、透明化、光滑处理技术修饰所有Mask的光滑度、透明度，删除肾脏以外的图形，分别得到CT尿路造影三个期的图形为Msak1、Mask2、Mask3，再将Msak1、Mask2、Mask3组成一个完整的肾脏，在组合好的肾脏中，去除肾脏髓质部分以更加直观地显示肾脏内部结构；5）将重建好的3D肾脏模型保存，保存的格式为STL格式；6）将步骤5中的STL格式文件导入3D打印机中，调试好3D打印机后由3D打印机自动打印出来完整的3D肾脏模型。