3D改良多功能微创手术辅助导板、设计方法、操作方法

摘要

本发明属于3D微创手术设备技术领域，公开了一种3D改良多功能微创手术辅助导板、设计方法、操作方法，以穿刺点为中心，设计穿刺导板底座及带角度尺的可调角度的穿刺通道；穿刺底座与穿刺通道整合，利用3D转化技术确定并打印基底节区脑出血及丘脑出血经额穿刺导板。3D改良多功能微创手术辅助导板包括：带角度尺的可调角度的穿刺通道；所述穿刺通道固定在穿刺导板底座上。所述穿刺通道内径5mm。本发明利用3D打印转化技术，设计制备一款3D改良多功能微创穿刺手术导板，解决脑出血紧急微创手术的需求，及满足临床多元化需求。

说明书

技术领域

本发明属于3D微创手术设备技术领域，尤其涉及一种3D改良多功能微创手术辅助导板、设计方法、操作方法。

背景技术

目前，基底节区及丘脑解剖位置在CT影像OM线上4-6cm层面。

基底节区脑出血及丘脑出血微创穿刺手术平面即为此平面，目前更多采用经额穿刺，安全宜操作，效果良好。

相关论文：3D打印技术辅助额前穿刺术治疗高血压性丘脑出血破入脑室《中国临床神经外科杂志》(2020.01)；

相关专利：基于3D打印的个性化经额穿刺引流辅助导板专利号：ZL 2019 20941094.0.

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

脑出血微创手术徒手穿刺，精准无保障，尤其是丘脑出血，穿刺不准确导致效果差，甚至再损伤。

神经导航可保障微创穿刺的准确性，但价格昂贵，大部分基层医院不具备此条件；神经内镜辅助血肿清除可部分解决此类问题，但是临床亦存在创伤稍大、设备昂贵、技术要求较高，低年资医生无法完全掌握实施。

3D打印技术转化，个体化打印辅助导板辅助微创穿刺手术能有效保障手术精准，但是导板制备需要一定的准备时间，对丘脑出血合并急性脑积水及脑疝早期病人时间不允许，另只能个体化应用无法满足多元化需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种3D改良多功能微创手术辅助导板、设计方法、操作方法。

本发明是这样实现的，一种3D改良多功能微创手术辅助导板的设计方法，包括：

以穿刺点为中心，设计穿刺导板底座及带角度尺的可调角度的穿刺通道；

穿刺底座与穿刺通道整合，利用3D转化技术确定并打印基底节区脑出血及丘脑出血经额穿刺导板。

进一步，所述设计穿刺导板底座及带角度尺的可调角度的穿刺通道前，需进行：

确定穿刺平面为OM线上5cm，确定常规穿刺点为此平面中线左右旁开2.5cm处。

进一步，所述穿刺通道内径5mm。

本发明的另一目的在于提供一种3D改良多功能微创手术辅助导板，包括：

带角度尺的可调角度的穿刺通道；

所述穿刺通道固定在穿刺导板底座上。

进一步，所述穿刺通道位于穿刺导板底座中心。

进一步，所述穿刺通道内径5mm。

所述3D改良多功能微创手术辅助导板的设计方法具体包括：

(1)进行薄层螺旋CT扫描；

(2)将扫描获得的DCIOM图像数据导入医学建模软件MIMICS中，按照不同的CT阈值范围将所需不同的组织进行提取建模，脑内出血阈值范围60～80Hu，颅骨280～1500Hu，皮肤-80～100Hu；

(3)在mimics中将建好的模型从外向内进行半透明显示，设计穿刺针道，结合横断位、矢状位、冠状位平面图像，避开脑功能区；

(4)将针道数据和各模型数据导入到医工结合建模软件3-matic中，按照前额皮肤面拟合设计厚度3.5mm的长方形平台，以针道穿过前额皮肤点为中心在平台上镂空边长40mm的正方形并在周边设置参考刻度，在平台的上下两侧设置直径40mm半圆形固定架，并设置角度刻度，在双侧固定装置内缘镂空同圆心的空隙，镂空角度为160度，以针道轴线为同心线生成直径5mm的圆柱形穿刺针，以穿刺针为轴心设置同轴心的内径5mm，外径10mm的空心穿刺导向柱，在与双侧固定装置对应位置设置同轴心导柱固定装置，配合在固定装置的镂空间隙内，并设置对准箭头辅助调整旋转刻度，在双侧固定装置上方设置螺栓配合装置，通过拧紧螺栓固定导柱固定装置；在平台左右中线上设置堆成的圆柱形辅助固定柱，以中线为切割面将平台和穿刺导向柱分成两部分，将各部分模型导出为STL文件用于3D打印；

(5)将上述装置的STL文件导入到光敏树脂3D打印机进行打印，将打印好的模型进行低温等离子消毒备用。

(6)手术：按照术前测量信息，标记患者前额穿刺点，做好皮肤切开和颅骨钻孔，将导板装置组合好，按照穿刺点将其固定在皮肤上，按照术前测量的穿刺角度调整穿刺导向柱的角度，通过拧紧两侧的螺栓固定装置锁紧固定，将穿刺引流管通过空心导向柱向颅内穿刺，到达测量的深度有积血流出穿刺成功，将固定穿刺装置平台固定柱上的固定装置取下，导板装置分成两部分取下，方便引流管固定。

本发明的另一目的在于提供一种3D改良多功能微创手术辅助导板的操作方法，包括：

在影像工作平台或CT片上确定穿刺角度和深度，然后在导板上调整穿刺通道至相应的角度。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述3D改良多功能微创手术辅助导板的穿刺引流设备。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

本发明利用3D打印转化技术，设计制备一款3D改良多功能微创穿刺手术导板，解决脑出血紧急微创手术的需求，及满足临床多元化需求。

本发明穿刺导板平面和穿刺通道格式化/通用化，穿刺通道带角度尺可调整穿刺角度实现个性化血肿穿刺。

本发明根据丘脑脑出血常见部位及解剖定位，固定导板的穿刺平面及穿刺通道；根据不同丘脑出血形态及血肿位置在CT影像测量穿刺角度和深度，利用导板自带的角度尺调整穿刺角度，完成个体化血肿穿刺，保障穿刺的精准。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的3D改良多功能微创手术辅助导板示意图。

图中：1、穿刺通道；2、穿刺导板底座。

图2是本发明实施例提供的术前测量穿刺角度图。

图3是本发明实施例提供的术前测量穿刺深度图。

图4是本发明实施例提供的穿刺术后复查提示精准穿刺图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种3D改良多功能微创手术辅助导板、设计方法、操作方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明提供一种3D改良多功能微创手术辅助导板的设计方法，包括：

以穿刺点为中心，设计穿刺导板底座及带角度尺的可调角度的穿刺通道；

穿刺底座与穿刺通道整合，利用3D转化技术确定并打印基底节区脑出血及丘脑出血经额穿刺导板。

所述设计穿刺导板底座及带角度尺的可调角度的穿刺通道前，需进行：

确定穿刺平面为OM线上5cm，确定常规穿刺点为此平面中线左右旁开2.5cm处。

如图1所示，本发明提供一种3D改良多功能微创手术辅助导板，包括：

带角度尺的可调角度的穿刺通道1；

所述穿刺通道固定在穿刺导板底座2上。

所述穿刺通道1位于穿刺导板底座中心。

所述穿刺通道1内径5mm。

在本发明中，确定穿刺平面为OM线上5cm，确定常规穿刺点为此平面中线左右旁开2.5cm处。

以穿刺点为中心，设计穿刺导板底座及带角度尺的可调角度的穿刺通道，内径5mm(满足临床常用14F穿刺引流管)

穿刺底座与穿刺通道整合，利用3D转化技术确定并打印基底节区脑出血及丘脑出血经额穿刺导板。

工作原理：

在影像工作平台或CT片上确定穿刺角度和深度，然后在导板上调整穿刺通道至相应的角度，深度为术前测量的深度即可。

根据丘脑脑出血常见部位及解剖定位，固定导板的穿刺平面及穿刺通道；根据不同丘脑出血形态及血肿位置在CT影像测量穿刺角度和深度，利用导板自带的角度尺调整穿刺角度，完成个体化血肿穿刺，保障穿刺的精准。

下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步描述。

实施例

1.脑出血患者进行薄层螺旋CT扫描，头部左右摆正、CT激光定位线经过头部OM线，扫描层厚小于2mm，扫描范围从头顶至鼻尖；

2.将扫描获得的DCIOM图像数据导入医学建模软件MIMICS中，按照不同的CT阈值范围将所需不同的组织进行提取建模，脑内出血阈值范围60～80Hu，颅骨280～1500Hu，皮肤-80～100Hu；

3.在mimics中将建好的模型从外向内进行半透明显示，设计穿刺针道从前额经过皮肤到达血肿中心，结合横断位、矢状位、冠状位平面图像，避开重要的脑功能区。前额穿刺针位置按照中线旁开2-3mm，OM线上5mm；

4.将针道数据和各模型数据导入到医工结合建模软件3-matic中，按照前额皮肤面拟合设计厚度3.5mm的长方形平台，以针道穿过前额皮肤点为中心在平台上镂空边长40mm的正方形并在周边设置参考刻度，在平台的上下两侧设置直径40mm半圆形固定架，并设置角度刻度，在双侧固定装置内缘镂空同圆心的空隙，镂空角度为160度，以针道轴线为同心线生成直径5mm的圆柱形穿刺针，以穿刺针为轴心设置同轴心的内径5mm，外径10mm的空心穿刺导向柱，在与双侧固定装置对应位置设置同轴心导柱固定装置，配合在固定装置的镂空间隙内，并设置对准箭头辅助调整旋转刻度，在双侧固定装置上方设置螺栓配合装置，通过拧紧螺栓固定导柱固定装置。在平台左右中线上设置堆成的圆柱形辅助固定柱，以中线为切割面将平台和穿刺导向柱分成两部分，将各部分模型导出为STL文件用于3D打印；

5.将上述装置的STL文件导入到光敏树脂3D打印机进行打印，将打印好的模型进行低温等离子消毒备用；

6.手术：按照术前测量信息，标记患者前额穿刺点，做好皮肤切开和颅骨钻孔，将导板装置组合好，按照穿刺点将其固定在皮肤上，按照术前测量的穿刺角度调整穿刺导向柱的角度，通过拧紧两侧的螺栓固定装置锁紧固定，将穿刺引流管通过空心导向柱向颅内穿刺，到达测量的深度有积血流出穿刺成功，将固定穿刺装置平台固定柱上的固定装置取下，导板装置分成两部分取下，方便引流管固定。

下面结合具体实验对本发明技术方案作进一步描述。

本发明进行穿刺实验。

术前测量穿刺角度如图2，术前测量穿刺深度如图3。

穿刺术后复查提示精准穿刺如图4所示。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。