基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法技术

本发明专利技术属于医疗技术及设计方法技术领域，更具体地说，尤其是涉及一种基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法。通过采用影像学技术对眼眶进行扫描并获取眼部组织图像；根据所述眼部组织图像重建眼部组织的三维电子模型；依据所述眼部组织的三维电子模型进行眼部组织的3D打印制作眼部组织的3D模型；依据所述眼部组织的3D模型进行条带形状设计及条带走行设计。本发明专利技术具有的优点和积极效果是：可以准确、形象、直观的在术前对高度近视眼球形态进行术前评估，将原本需要在术中进行的条带筛选、条带走行设计、条带形状设计等步骤提前至术前，大幅缩短手术时间，提升手术精准性和安全性，减少全身麻醉相关风险。少全身麻醉相关风险。少全身麻醉相关风险。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法


[0001]本专利技术属于医疗技术及设计方法
，更具体地说，尤其是涉及基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法。

技术介绍

[0002]病理性近视通常伴随进行性眼轴伸长和后巩膜葡萄肿引起的脉络膜血管系统异常为特征，可以导致牵拉性黄斑病变、近视性脉络膜新生血管等严重影响视力的疾病，因此又称为“近视性黄斑病变”或“变性近视”。进行性眼轴增长和超长的眼轴会导致高度近视，因此病理性近视常伴发高度近视的屈光不正。病理性近视常发生于后巩膜葡萄肿，与近视性黄斑病变显著相关，随着葡萄肿的畸形加重，患者的近视性黄斑病变也更加严重，形成葡萄肿
‑
黄斑病变的恶性循环。后巩膜葡萄肿对视网膜造成外部牵引，以至于视网膜无法匹配其过度膨出从而引起近视牵拉性黄斑病变(myopic traction maculopathy,MTM)。后巩膜葡萄肿所产生的被动牵拉力是形成高度近视眼底病变的重要作用力，也成为MTM的解剖基础特征。
[0003]后巩膜加固术发展至今已经有90余年。1972年，Snyder和Thompson对传统后巩膜加固术进行改良，成为了现代后巩膜加固术众多改良术式的基础。2017年，薛安全提出后巩膜收缩术，提升了现代后巩膜加固术的安全性和有效性。后巩膜加固术在缓解后巩膜葡萄肿的外部被动牵拉力、重塑后部巩膜形态、控制眼轴进行性扩张、改善黄斑内微循环以及治疗MTM等方面具有广泛、有效地应用，是临床治疗高度近视性视网膜病变的常用方法。
[0004]后巩膜加固术良好的控制葡萄肿病理性发展的效果，得到眼科医生广泛认可，但该手术术前诊断复杂、术中不确定性以及术后多并发症让这种手术饱受争议。这是由于后巩膜葡萄肿位于眼球最后方，B型超声断面显像、光学相干断层扫描(OCT)等检查设备难以得到后巩膜葡萄肿全貌图，同时由于人眼眼球存在个体性差异，很难直观获得病变区域与眼球准确的相对位置关系。后巩膜加固术术中术野不能充分暴露进一步增加了手术难度。因此，后巩膜加固条带长度、形状、、走行、视神经保护区设计及相对位置常常需要在术中反复进行调试，这让术程存在很多不确定性。
[0005]目前，传统后巩膜加固术术前手术设计仅仅是根据眼轴长度对条带形态进行粗略估计。术中为了实现确认条带与重要组织结构的最优相对位置和避免过度压迫，这需要手术医生反复对条带位置、长度、形状进行调整。这会为手术带来一系列问题：(1)增加手术及全身麻醉时间；(2)需要反复牵拉肌肉，造成频繁的眼心反射；(3)加重术中疼痛，需要增加麻醉负荷剂量；(4)术中条带形状与葡萄肿区域不符，仅包裹部分葡萄肿，对未包裹的葡萄肿造成挤压，增加了巩膜破裂和后巩膜葡萄肿边缘扩张的风险；(5)术中条带形状走行与重要器官组织不匹配，造成压迫和损伤。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种医疗技术及设计方法
，更具体地
说，尤其是涉及一种基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
[0008]采用影像学技术对眼眶进行扫描并获取眼部组织图像；
[0009]根据所述眼部组织图像重建眼部组织的三维电子模型；
[0010]依据所述眼部组织的三维电子模型进行眼部组织的3D打印并制作眼部组织的3D模型；
[0011]依据所述眼部组织的3D模型进行条带模型的第一形状设计及条带模型的走行设计，并测量所述条带模型的走行设计的定位参数；
[0012]依据所述眼部组织的三维电子模型调整后巩膜葡萄肿的高度向球心方向收缩，并通过3D打印制作眼球后巩膜收缩模型；
[0013]依据所述眼球后巩膜收缩模型进行所述条带模型的第二形状设计；
[0014]对比并记录所述第一形状设计与所述第二形状设计。
[0015]进一步地，所述影像学技术包括核磁共振成像(MRI)或电子计算机断层扫描(CT)；
[0016]当采用所述核磁共振成像时，采取斜轴位，扫描模式采用重T2成像，TE时间1000ms；
[0017]当采用所述电子计算机断层扫描时，重建扫描方式标准，设置管电压120kV，管电流200mA，层厚0.625mm，螺距0.938:1。
[0018]进一步地，所述重建眼部组织的三维电子模型采用自动阈值蒙版分割方式及手动蒙版修正方式，可精确标定所需重建的眼部组织的轮廓范围；
[0019]所述眼部组织的三维电子模型包括巩膜、角膜、上直肌、下直肌、内直肌、外直肌、下斜肌、后巩膜葡萄肿区域、眼球壁及视神经；
[0020]所述眼部组织的三维电子模型可只保留肌肉止点，包括外直肌止点、下斜肌止点、上直肌止点、内直肌止点和下直肌止点。
[0021]进一步地，所述条带模型的第一形状设计的步骤包括：
[0022]所述条带模型设置为两端宽2.5
‑
4.5mm；
[0023]所述条带模型中间部位宽13
‑
17mm，长度为1.4
‑
1.6倍眼轴长度的梭形条带。
[0024]进一步地，所述条带模型的走行设计的步骤包括：
[0025]将所述条带模型的两端分别设置为颞上端与鼻下端，同时将所述条带模型的颞上端固定于所述眼部组织的3D模型的上直肌止点颞后方2
‑
3mm，并将此固定点设置为颞上端固定点；
[0026]将所述条带模型穿过所述眼部组织的3D模型的所述外直肌下方、所述下斜肌止点鼻侧和所述下直肌下方包绕所述眼部组织的3D模型；
[0027]将所述条带模型的所述鼻下端预置于所述眼部组织的3D模型的所述下直肌及所述内直肌之间；
[0028]调整所述条带模型走向使所述条带模型完整包绕所述后巩膜葡萄肿区域；
[0029]确定所述条带模型于所述内直肌止点后下方3
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5mm合适的固定点，将此固定点设置为鼻下端固定点，并剪除多余条带，将所述条带模型的所述鼻下端固定在眼球壁处。
[0030]进一步地，修剪所述条带模型的视神经保护区使所述条带模型远离所述视神经周
围4.5
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5.5mm。
[0031]进一步地，所述测量所述条带走行设计的定位参数的步骤包括：
[0032]分别测量所述条带模型两端中点距离所述上直肌及所述内直肌止点近端的相对距离Dsr与Dmr；
[0033]分别测量所述条带模型两端中点距离颞上、鼻下象限角膜缘距离Dst与Din；
[0034]测量颞下方角膜缘沿眼球经线与条带外侧缘距离Dit，并且在条带边缘测量点标记。
[0035]进一步地，依据所述眼部组织的三维电子模型调整后巩膜葡萄肿的高度向球心方向收缩，并通过3D打印制作眼球后巩膜收缩模型的步骤包括：
[0036]将所述眼部组织的三维电子模型中的所述后巩膜葡萄肿高度向球心方向收缩1/9
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：采用影像学技术对眼眶进行扫描并获取眼部组织图像；根据所述眼部组织图像重建眼部组织的三维电子模型；依据所述眼部组织的三维电子模型进行眼部组织的3D打印并制作眼部组织的3D模型；依据所述眼部组织的3D模型进行条带模型的第一形状设计及条带模型的走行设计，并测量所述条带模型的走行设计的定位参数；依据所述眼部组织的三维电子模型调整后巩膜葡萄肿的高度向球心方向收缩，并通过3D打印制作眼球后巩膜收缩模型；依据所述眼球后巩膜收缩模型进行所述条带模型的第二形状设计；对比并记录所述第一形状设计与所述第二形状设计。2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法，其特征在于：所述影像学技术包括核磁共振成像(MRI)或电子计算机断层扫描(CT)；当采用所述核磁共振成像时，采取斜轴位，扫描模式采用重T2成像，TE时间1000ms；当采用所述电子计算机断层扫描时，重建扫描方式标准，设置管电压120kV，管电流200mA，层厚0.625mm，螺距0.938:1。3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法，其特征在于：所述重建眼部组织的三维电子模型采用自动阈值蒙版分割方式及手动蒙版修正方式，可精确标定所需重建的眼部组织的轮廓范围；所述眼部组织的三维电子模型包括巩膜、角膜、上直肌、下直肌、内直肌、外直肌、下斜肌、后巩膜葡萄肿区域、眼球壁及视神经；所述眼部组织的三维电子模型可只保留肌肉止点，包括外直肌止点、下斜肌止点、上直肌止点、内直肌止点和下直肌止点。4.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法，其特征在于，所述条带模型的第一形状设计的步骤包括：所述条带模型设置为两端宽2.5
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4.5mm；所述条带模型中间部位宽13
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17mm，长度为1.4
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1.6倍眼轴长度的梭形条带。5.根据权利要求1
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4任一所述的基于3D打印技术的眼球模型条带设计方法，其特征在于，所述条带模型的走行设计的步骤包括：将所述条带模型的两端分别设置为颞上端与鼻下端，同时将所述条带模型的颞上端固定于所述眼部组织的3D模型的上直肌止点颞后方2
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3mm，并将此固定点设置为颞上端固定点；将所述条带模型穿过所述眼部组织的3D模型的所述外直肌下方、所述下斜肌止点鼻侧和所述下直肌下方包绕所述眼部组织的3D模型；将所述条带模型的所述鼻下端预置于所述眼部组织的3D模型的所述下直肌及所述内...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴頔，魏瑞华，
申请(专利权)人：天津医科大学眼科医院，
类型：发明
国别省市：