先天性心脏病手术中通用性血流动力学优化三维立体补片的模具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种制备治疗先天性心脏病的通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具，由上模具和下模具组成，上模具底座和下模具底座为长方体，上模具底座的下表面设有上模具边缘凸起，上模具底座的下表面凹陷形成模具凹面，上模具底座设有1条自上而下通向模具凹面的通道和1条自上而下通向模具凹面附近的通道，上模具底座的4个角各设有1条自上而下的通道，下模具底座的上表面设有下模具边缘凹槽，下模具底座的上表面形成模具凸面。其优点表现在：不同于目前使用的二维补片，本实用新型专利技术的模具制备的心包补片是三维立体的、通用的、拟合了血流动力学。

Mould for general hemodynamic optimization of three-dimensional patch in congenital heart disease surgery

The utility model relates to a three-dimensional die for preparing universal hemodynamic optimized three-dimensional patches for congenital heart disease, which consists of an upper die and a lower die. The upper die base and the lower die base are cuboids. The lower surface of the upper die base is provided with a raised edge of the upper die, and the lower surface of the upper die base is depressed to form a die concave surface. The upper die base is provided with a top-up die base. The lower passage leading to the concave surface of the die and the upper passage leading to the concave surface of the die from top to bottom, each of the four corners of the upper die base has a top-down passage, the upper surface of the lower die base has a concave groove at the edge of the lower die, and the upper surface of the lower die base forms a convex surface of the die. The advantages of the utility model are as follows: unlike the two-dimensional patch currently used, the pericardial patch prepared by the mould of the utility model is three-dimensional, universal and fits the hemodynamics.

【技术实现步骤摘要】
先天性心脏病手术中通用性血流动力学优化三维立体补片的模具
本技术涉及医疗器械
，具体地说，是先天性心脏病手术中通用性血流动力学优化三维立体补片的模具。
技术介绍
先心病及补片应用：近年来最新医学资料表明，先天性心脏病(以下简称“先心病”)是婴幼儿中的常见病、多发病。在我国，先心病发病率约占出生婴儿的8‰～12‰，已成为新生儿死亡的首要病因。据统计，我国每年约有15万左右的新增先心病病人，其中复杂先心病患者约占30～40％。随着医学科技的进步，许多婴幼儿、新生儿时期的先心病包括复杂心脏畸形目前已经可以获得根治，国内每年约有3～4万患儿接受先心病手术治疗。其中，部分复杂先心病亚型由于血管及流出道狭窄或者梗阻等，需要自体心包补片扩大狭窄的血管或者流出道进行外科治疗。在以往的临床工作中，血管补片植入位置、形状、大小和角度的选择主要依据手术者临床经验来判断和决定的。由于缺乏客观、准确的判断方法，术后可能会发生补片扭曲、变形、成角，导致残余梗阻的发生。而这些却可以通过计算机辅助模拟最优血流动力学的通用性血管补片设计及3D打印模具加工心包补片成型技术来加以解决。即根据大范围的调查研究，以大部分亚洲人群的心血管发育形态为模板，进行血流动力学计算机模拟，确定适合多数患者血管形态的通用性血管补片的血流动力学最优设计方案，以及根据此方案进行通用性3D打印模具，最终实现心包补片成型技术。计算血流动力学：近年来，随着计算机技术的不断发展，以数值模拟为基础，结合流动三维可视化技术发展起来的计算血流动力学(ComputationalHemodynamics)为定量分析血流动力学参数变化，体外研究血流运动轨迹以及客观定量评估、设计补片方案提供了可能。计算血流动力学利用医学临床影像资料，如超声(Ultrasound,US)、核磁共振(MagneticResonance,MRI)，电子计算机X射线断层扫描(ComputedTomography,CT)图像，通过对血管形态学、血流动力学、心功能等多方面信息进行精确测量，依据患者自身解剖和生理特点，通过求解赋予患着的生理信息(如脉动压力、血流)为边界条件的血流控制方程来模拟近似真实体内环境的血液流动情况，进而可评估患者补片植入前后右室流出道血流动力学特性的改变，为医师更直观地研究补片的植入位置、形状、大小和角度的选择，及补片材料特性等因素对血流动力学的影响提供重要的手段。
技术实现思路
本技术的目的是，提供一种制备治疗先天性心脏病的通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具。为实现上述目的，本技术采取的技术方案是：一种制备治疗先天性心脏病的通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具，所述的制备治疗先天性心脏病的通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具由上模具和下模具组成，上模具底座和下模具底座为长方体，上模具底座的下表面设有上模具边缘凸起，上模具底座的下表面凹陷形成模具凹面，上模具底座设有1条自上而下通向模具凹面的通道和1条自上而下通向模具凹面附近的通道，上模具底座的4个角各设有1条自上而下的通道，下模具底座的上表面设有下模具边缘凹槽，下模具底座的上表面形成模具凸面。模具凹面与通用性血流动力学优化的三维立体补片的上表面匹配，模具凸面与通用性血流动力学优化的三维立体补片的下表面匹配，通用性血流动力学优化的三维立体补片的形状为头端小、尾端大、头端向一侧弯曲的曲面。本技术优点在于：1、不同于目前使用的二维补片的模具，本技术的模具制备的心包补片是三维立体的。2、本技术的模具制备的心包补片是通用的，适合大部分人群使用。3、本技术的模具制备的心包补片拟合了血流动力学。附图说明附图1是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具的立体示意图。附图2是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的上模具的立体示意图。附图3是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的上模具的仰视图。附图4是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的下模具的立体示意图。附图5是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的下模具的俯视图。附图6是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的上模具的立体示意图。附图7是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的上模具的仰视图。附图8是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的下模具的立体示意图。附图9是本技术的一种通用性血流动力学优化的三维立体补片的下模具的俯视图。具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本技术作进一步描述。附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：1、上模具11、上模具底座12、上模具边缘凸起13、模具凹面14、通道2、下模具21、下模具底座22、下模具边缘凹槽23、模具凸面24、通道实施例1(1)采集数据获取三维数字化模型根据较大范围的调查研究，主要采集亚洲人群的心血管发育形态为统计样本。通过获取患者的临床MRI影像资料，以及超声血流测量信息。通过MRI扫描获取一系列二维DICOM图像数据用以后续进行解剖结构的三维重建。通过心脏超声扫描获取各管腔内随时间变化的血流速度信息。将DICOM格式的图像数据导入高度集成的医学图像处理软件Materialise-中，对由MRI扫描产生的图像数据进行预处理，通过筛选选取补片植入区域完好的图像，重建三维数字肺动脉图像。(2)分析个体化虚拟手术研究确定补片设计利用大样本量的患者医学影像数据进行数据统计，并结合患者解剖特点设计适合大多数患者的通用性补片植入方案，如统一的植入位置、形状、大小和角度。利用CAD技术实施虚拟补片植入，进行血流动力学定量评估与可视化显示，完成计算结果的分析，根据其血流动力学特征进行优化。利用计算流体动力学方法，确立准确模拟血管补片植入后血流运动计算模型，对三维重建补片植入区域血管模型进行血流动力学模拟和分析。运用基于有限控制容积法则的计算流体动力学分析软件Ansys-Fluent14.0进行血流模拟。通过计算机C语言编程用户自定义函数(UDF)进行计算控制，实现脉动血流三维流场考虑呼吸作用、血管阻力，血管弹性等生理条件下的血流动力学准确模拟，并将计算结果进行可视化处理与比较，对通用性补片植入位置、形状、大小和角度等情况进行综合评价，确定最适合大多数患者最佳血流动力学的补片形态及手术实施方案。(3)利用3D打印技术制作补片成型模具，探索患者个体化补片固定方法结合3D打印技术，制作经虚拟手术设计最适合大多数患者的通用性补片设计方案成型模具，与临床手术医师共同探讨手术操作可行性与操作特点，结合血流动力学分析结果，确定符合大多数患者血流动力学条件的最优手术植入方案。基于临床已有利用戊二醛对补片的固定方法，结合3D打印补片成型模具，探索数字设计符合大多数患者血管生理特性的通用性补片成型技术，开展随访与术后临床数据采集，对术后患者可能产生的并发症进行预测，为相关医学人员提供参考。实施例2选取一例需要进行补片移植的先心病患儿，手术过程中需应用自体心包补片扩大狭窄的右室流出道和肺动脉(包括分支)，从而解除流出道梗阻，达到手术根治的目的。采集患儿术前影像资料，通过MRI和心脏超声方法获取进行计算血流动力学分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备治疗先天性心脏病的通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具，其特征在于，所述的制备治疗先天性心脏病的通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具由上模具和下模具组成，上模具底座和下模具底座为长方体，上模具底座的下表面设有上模具边缘凸起，上模具底座的下表面凹陷形成模具凹面，上模具底座设有1条自上而下通向模具凹面的通道和1条自上而下通向模具凹面附近的通道，上模具底座的4个角各设有1条自上而下的通道，下模具底座的上表面设有下模具边缘凹槽，下模具底座的上表面形成模具凸面。

【技术特征摘要】
1.一种制备治疗先天性心脏病的通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具，其特征在于，所述的制备治疗先天性心脏病的通用性血流动力学优化的三维立体补片的模具由上模具和下模具组成，上模具底座和下模具底座为长方体，上模具底座的下表面设有上模具边缘凸起，上模具底座的下表面凹陷形成模具凹面，上模具底座设有1条自上而下通向模具凹面的通道和1条自上而下通向模具凹面附近的通道，上模具底座的4个角各设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷猛，张海波，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心，
类型：新型
国别省市：上海,31