一种用于维持标本皮支链形态的3D打印支架的制备方法技术

本发明专利技术申请公开了一种用于维持标本皮支链形态的3D打印支架的制备方法，对标本进行多次扫描，获取多个数据集；利用MIMICS软件将各数据集进行处理并得到蒙版；将带有分割线的蒙版导入3D打印软件；使用3D打印设备，打印出支架。本方法，基于数字化解剖与3D打印技术，制成与标本软组织形态完全匹配的皮肤支架，支撑承托维持标本皮肤原有形态，避免产生高密度组织与异质材料伪影，以便于实施对红色氧化铅乳胶灌注的新鲜标本有序分离、切割的皮肤及浅筋膜进行支撑与microCT扫描，使得外科医生与解剖研究人员可以有序地对皮支链造影扫描数据进行分析与图像融合，对大范围的皮瓣穿支与皮支链结构、不同解剖部位皮支链之间的差异与关系获得更全面的了解。获得更全面的了解。获得更全面的了解。

【技术实现步骤摘要】
一种用于维持标本皮支链形态的3D打印支架的制备方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及数字化人体解剖教学领域，具体涉及一种用于维持标本皮支链形态的3D打印支架的制备方法。

技术介绍

[0003]皮瓣的选取与应用在修复整形外科是一种常用的手术技能。供区损伤小，受区术后功能恢复良好，外形美观是外科医生不断的追求，虽然皮瓣切取手术技术日趋完善，但是随着三维可视化数字解剖学技术及微创外科的发展，外科医生与解剖研究人员对皮瓣设计的要求也日趋严谨，希望更直观地呈现皮瓣的血管形态，更精确地剖析穿支区域及血管分布规律，帮助学生更好地理解各部位穿支与皮支链的解剖特征，更重要是最终可帮助医生更好地进行皮瓣移植的手术规划、模拟手术、术中快速精准操作。1988 年，美国 Kroll 等首先使用了“穿支蒂皮瓣”（perforator
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based flap）的名称。在其后几年内Koshima 等紧跟英文医学文献连续发表了多篇“穿支蒂皮瓣”的论文，1989年，Koshim和Soeda的无腹直肌的腹壁下动脉皮瓣标志着皮瓣研究的逐步受到重视，1994年，Allen和Treece提出“穿支皮瓣”这一术语，2003 年穿支皮瓣命名共识的发表，引起世界学者的广泛重视。 2014 年第十六届国际穿支皮瓣大会于在我国宁波市召开，标志着我国的穿支皮瓣研究工作进入了世界前列。供区损伤小，受区术后功能恢复良好，外形美观的要求使超薄皮瓣受到了关注，特别是适用于面部、颏部、颈部和手这些十分强调外观的解剖部位，超薄皮瓣是穿支皮瓣领域的另外一项新进展。超薄皮瓣非常薄以至于通过保留的非常薄的脂肪层可以看到真皮下血管网，与典型的穿支皮瓣相比超薄皮瓣可以切取得更长、更大并非常方便实施皮瓣超灌注。现已证实，一个比较薄的随意型皮瓣的成活面积会大于一个比较厚的随意型皮瓣，通过对皮瓣进行显微解剖，揭示出脂肪层内穿支血管分支情况的准确细节，脂肪组织对于真皮下血管网上方皮肤的成活来说并不是必须的，甚至有盗血作用，对于整个皮瓣的成活甚至是有害的。皮瓣显微修薄要求外科医生熟知穿支血管的分支分布和走行规律，过多显露、剥离穿支血管及其分支会造成血管痉挛，甚至管腔内血栓形成造成皮瓣坏死。因此，为外科医生提供详细的穿支血管影像学信息极大地方便了皮瓣的显微修薄技术，提高手术成功率。并且通过穿支、皮支链血管的图像融合，在清楚显示皮肤穿支情况的基础上，也可以展示出血管体区穿支的来源及走形。研究表明，血管体区之间的沟通方式有，血管口径逐渐变小的choke吻合，或血管口径不发生改变的真性血管吻合，无瓣膜的静脉血管(血液可双向流动的静脉或血液可以摆动流动的静脉)的位置界定了静脉血管的边界。相邻血管体区之间相互联系的理论具有重要的临床意义，是设计皮瓣的重要理论基础，有关皮瓣延迟手术的研究显示，皮瓣延迟切取可造成choke血管扩张，从而使相邻的血管体区以真性血管吻合的形式相连接。对血管体区理论的掌握和理解，将有助于外科医生更加深入地理解皮瓣的分类方法和成活机制，灵活地设计不同类型的组织瓣。随着三维可视化的发展，解剖学走向了新
的高度，数字解剖学可用于展示人体体表及内部组织结构与功能特征，穿支皮瓣的三维数据采集方法主要有三维扫描(Ｘ线、激光、超声、CT、MRI等) 、连续(断层)切片等形式为了清晰地显示皮肤的细小血管血管标识是关键连续(断层)切片可采用“中国数字人”血管标识技术对局部细小动脉的标识可精确到0.2mm。CT血管造影(CTA)或应用微泡增强多普勒超声均可检测到管径0.3mm的穿支血管。杨大平 ,唐茂林等曾采用改良氧化铅
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明胶灌注技术进行动脉灌注后，将每个口径大于0.5mm 的穿支血管进行解剖并记录，拍摄X线片以显示皮肤内血管的形态和分布。将X线片扫描制成数字化血管造影图进行定量数据分析包括全身各部位的穿支血管的数量、口径、类型及其供应区域的面积，但此实验方法铺平皮肤过程中使皮肤与穿支血管结构失去了原有的三维形态。CT扫描可以维持皮肤三维形态，但若采用对解剖标本直接扫描，由于检测对象含有骨骼、深部大血管等高密度对象而使得重建图像中出现伪影，降低了断层图像中周围组织的清晰度，影响穿支血管造影图像的质量，对穿支血管结构的判断带来很大的困难。伪影主要表现为由大投影数据引起的从高密度区域发出的条状伪影，由x射线能谱硬化引起的杯状伪影和多个金属之间的暗带区域。人们提出许多方法来校正伪影，其中最常提到的是对引起伪影的投影值进行插值。Lewitt和Bates提出了用一种特殊的函数进行插值的方法，后来又提出了Chebyahev多项式的差值法。Kalender等人只采用线性插值，Lonn和Crawford在线性插值的基础上添加了一些辅助处理。ZHAO Shiying等人提出了对投影数据的小波系数线性插值的方法。林宙辰等采用多项式插值。此外，也有采用迭代算法进行图像重构，比如Medoff等提出迭代滤波反投影法和WANG G等人提出的迭代代数重建法。XIA Dan还提出了一种局部迭代的混合算法。但各种减伪影方法仍难以满足穿支、皮支链血管造影图像的高质量要求。
[0004]综上所述，目前的穿支、皮支链血管数字化造影技术，经常会发生伪影干扰、存在形态改变等问题，如果要精准分析穿支、皮支链血管的吻合特征则需解决这些问题。

技术实现思路

[0005]医学与计算机技术是跨专业科目，本专利技术通过跨专业技术的结合，提供一种用于维持标本皮支链形态的3D打印支架的制备方法，用解剖技术进行血管灌注标本制作、单独分离出皮肤及浅筋膜，避免CT扫描时穿支、皮支链图像受到骨骼、深部大血管等其它组织信号干扰，用计算机技术制作与深层软组织形态相匹配的3D打印支架，已分离的皮肤及浅筋膜层组织可紧密贴合于支架上，保持皮肤原有形态，也便于切取小皮片进行更精细的microCT扫描，皮片皮支链图像可随时匹配于原位置，图像融合操作更简单快捷，更有利于医学人员对皮肤穿支、皮支链解剖获得从整体到局部细处的全面认识。
[0006]为达到以上目的，提供如下方案：一种用于维持标本皮支链形态的3D打印支架的制备方法，包括以下步骤：S1.对新鲜标本进行灌注后进行第一次螺旋CT扫描，获得数据集1；S2. 剥离标本皮肤及浅筋膜后进行第二次螺旋CT扫描，获得数据集2；S3. 利用MIMICS软件将数据集2连续二维断层图像进行三维重建，选择整体蒙版三维重建后为蒙版1；S4. 批量等比例缩放二维断层图像后选择整体蒙版进行三维重建保存为蒙版2；S5. 配准蒙版1和蒙版2的长轴中线后，去除重叠部分，得到中空的蒙版3；
S6. 根据microCT检查标本大小限制要求对蒙版3进行分割，带有分割线的蒙版3导出为STL格式文件导入3D打印软件；S7. 使用3D打印设备，利用ABS材料进行3D打印，打印出标本3D打印支架。
[0007]进一步，在步骤S2中，分离标本组织为皮肤层及浅筋膜层，沿标本背侧长轴入刀，到达深筋膜后，轴向分离开深筋膜与浅筋膜。
[0008]本专利技术的工作原理及优点在于：本用于维持标本皮支链形态的3D打印支架的制备方法，基于数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于维持标本皮支链形态的3D打印支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.对新鲜标本进行灌注后进行第一次螺旋CT扫描，获得数据集1；S2. 剥离标本皮肤及浅筋膜后进行第二次螺旋CT扫描，获得数据集2；S3. 利用MIMICS软件将数据集2连续二维断层图像进行三维重建，选择整体蒙版三维重建后为蒙版1；S4. 批量等比例缩放二维断层图像后选择整体蒙版进行三维重建保存为蒙版2；S5. 配准蒙版1和蒙版2的长轴中线后，去...

【专利技术属性】
技术研发人员：何藻鹏，秦向征，张琳，李卫，
申请(专利权)人：广州医科大学附属顺德医院佛山市顺德区乐从医院，
类型：发明
国别省市：