專利名稱：一種個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及面部鼻整形人工植入體的制備方法，特別是一種將數(shù)字技術(shù)用于個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法。
目前，主要采用的鼻整形植入體有以下幾種1、成型硅橡膠人工鼻整形假體為目前應(yīng)用最為廣泛的鼻整形植入體，2、成型聚乙烯人工鼻整形假體由美國POREX公司生產(chǎn)。采用固定型號設(shè)計，而且其產(chǎn)品外觀與中國患者也有較大差異。造價昂貴，為目前手術(shù)費(fèi)用的5倍，對于中國患者而言往往難以承受。由于采用聚乙烯材料制作，硬度大而彈性不足。
3、自體肋軟骨切取患者自身或異體肋軟骨，經(jīng)過雕刻、修剪成形。由于需要切除肋軟骨，給患者造成額外損傷與痛苦，且材料來源有限，遠(yuǎn)期有一定程度的吸收變形。
另外，采用加工處理后的異種軟骨等方法也有報道，由于容易出現(xiàn)免疫反應(yīng)和變形等問題而甚少采用。
上述方法存在的共同缺點(diǎn)是1、不論是否為已成型產(chǎn)品，均不能完全符合的每個患者的鼻部解剖形態(tài)，因而需要手術(shù)醫(yī)師在術(shù)中根據(jù)患者的實(shí)際情況進(jìn)行進(jìn)一步具體的加工雕刻；不能實(shí)現(xiàn)植入體的個性化制備。
2、患者術(shù)前無法事先預(yù)知植入體的形狀及手術(shù)效果，手術(shù)結(jié)果完全取決于醫(yī)生的審美觀和雕刻技藝的高低，難以滿足患者的個性化需求。
3、由于需要術(shù)中雕刻，手術(shù)時間較長。
4、由于醫(yī)生雕刻的鼻整形植入體的內(nèi)表面難以與植入層次的解剖形態(tài)完全吻合，術(shù)后有可能因固位不良導(dǎo)致植入體移位，影響手術(shù)效果或造成二次手術(shù)。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，包括步驟1)獲得患者頭部外形的三維原始數(shù)據(jù)；2)將患者頭部外形的三維原始數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重構(gòu)后分別得到患者頭面部外表的三維實(shí)體數(shù)字模型；3)將三維實(shí)體數(shù)字模型的鼻部表面形態(tài)轉(zhuǎn)化為三維曲面并進(jìn)行數(shù)字化編輯、加工和修改，再與原始的頭面部外表的三維實(shí)體數(shù)字模型進(jìn)行擬合，模擬手術(shù)后效果，直至達(dá)到患者滿意、手術(shù)可行的程度；4)將修改后的鼻部三維實(shí)體數(shù)字模型與患者原始頭面部三維實(shí)體數(shù)字模型進(jìn)行比較，獲得修改部分三維空間的鼻植入體的數(shù)字模型；5)將修改部分三維空間的鼻植入體數(shù)字模型按修正參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而成為鼻整形植入體的三維實(shí)體數(shù)字模型；6)對鼻整形植入體的三維實(shí)體數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)字化成型工藝設(shè)計；7)制備個性化鼻整形人工植入體。
所述的步驟1)中的三維原始數(shù)據(jù)的來源選自CT、MRI和三維激光掃描。
所述的步驟5)可進(jìn)一步包括需要時可于鼻整形植入體數(shù)字模型的前端增加鼻小柱支承體。
所述的步驟7)進(jìn)一步為采用快速成型工藝將生物醫(yī)用材料進(jìn)行分層制造，從而直接得到個性化鼻整形人工植入體。
所述的步驟7)進(jìn)一步為將最終設(shè)計完成的鼻整形植入體的三維實(shí)體數(shù)字模型利用數(shù)控軟件生成數(shù)控代碼，將數(shù)控代碼輸入數(shù)控設(shè)備制作模具，再利用模具將生物醫(yī)用材料制成個性化鼻整形人工植入體。
所述的快速成型技術(shù)選自光固快速成型、分層實(shí)體制造快速成型、熔融沉積快速成型、選擇激光燒結(jié)快速成型和三維打印快速成型。
所述的生物醫(yī)用材料選自醫(yī)用硅橡膠、聚氨酯、聚乙烯、羥基磷灰石、聚四氟乙烯和脫細(xì)胞異體真皮粉。
所述的步驟7)中的個性化鼻整形人工植入體的形狀選自包含鼻小柱支承體的L形鼻整形人工植入體、不包含鼻小柱支承體的柳葉形鼻整形人工植入體、以及根據(jù)患者實(shí)際需要的任意形狀的鼻整形人工植入體。
用本發(fā)明所述的方法制得的個性化鼻整形人工植入體可以永久植入體內(nèi)，與傳統(tǒng)方式的成型鼻整形植入體相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、忠實(shí)于原型，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)設(shè)計的精確制備；2、患者可在術(shù)前預(yù)知手術(shù)效果，并按照其個人意愿決定其鼻部外形；3、術(shù)中無需人工雕刻或僅需極小部分的修改，能大大縮短手術(shù)時間，減少患者痛苦；4、術(shù)后外形與計算機(jī)模擬效果極為相近，最大程度地減少了人為因素對手術(shù)效果的影響。
2、將CT層片文件進(jìn)行重構(gòu)，得到患者面部外形的三維實(shí)體數(shù)字模型。
3、對三維實(shí)體數(shù)字模型進(jìn)行必要的篩減、分割，的鼻部表面形態(tài)進(jìn)行數(shù)字化編輯、加工和修改，對手術(shù)后效果進(jìn)行計算機(jī)模擬，直至達(dá)到患者滿意、手術(shù)可行的程度；4、將修改后的鼻部三維實(shí)體數(shù)字模型與患者原始頭面部三維實(shí)體原始數(shù)字模型相比較，獲得修改部分三維空間的實(shí)體數(shù)字模型；5、將修改部分三維空間的實(shí)體數(shù)字模型按修正參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在鼻整形植入體數(shù)字模型的前端設(shè)計鼻小柱支承體，產(chǎn)生鼻整形植入體的三維實(shí)體數(shù)字模型；6、設(shè)計加工模具，沿模型邊緣設(shè)計模具外形、分模面、定位孔；7、規(guī)劃加工途徑，編制數(shù)控代碼；8、將數(shù)控代碼輸送給高精密加工設(shè)備；
9、高精密加工設(shè)備按照數(shù)控指令，在金屬模具原材料上加工出生產(chǎn)模具；10、應(yīng)用所得到的模具，以醫(yī)用硅橡膠為原料，按常規(guī)生產(chǎn)工藝制備出個性化鼻整形硅膠植入體。
2、將CT層片文件進(jìn)行重構(gòu)，得到患者面部外形的三維實(shí)體數(shù)字模型。
3、對三維實(shí)體數(shù)字模型進(jìn)行必要的篩減、分割，的鼻部表面形態(tài)進(jìn)行數(shù)字化編輯、加工和修改，對手術(shù)后效果進(jìn)行計算機(jī)模擬，達(dá)到患者滿意、手術(shù)可行的程度；4、將修改后的鼻部三維實(shí)體數(shù)字模型與患者原始頭面部三維實(shí)體原始數(shù)字模型相比較，獲得修改部分三維空間的實(shí)體數(shù)字模型；5、將修改部分三維空間的實(shí)體數(shù)字模型按修正參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在鼻整形植入體數(shù)字模型的前端設(shè)計鼻小柱支承體，產(chǎn)生鼻整形植入體的三維實(shí)體數(shù)字模型；6、將最終設(shè)計完成的鼻整形植入體加工模具的數(shù)字模型水平放置，沿高度方向分層，層厚為0.3mm，得到各層的二維圖形；7、將分層得到的二維圖形進(jìn)行加工路徑規(guī)劃，編制數(shù)控代碼。
8、將每一層二維圖形的數(shù)控代碼按程序輸入快速成形設(shè)備；9、以醫(yī)用聚氨酯為原材料，由快速成形設(shè)備按輸入的數(shù)控代碼對材料進(jìn)行分層堆積，直接得到個性化鼻整形聚氨酯植入體。
除上述實(shí)施例外，對于面部畸形修復(fù)、整形美容外科所涉及的個性化鼻整形人工植入體均可采用上述方法進(jìn)行數(shù)字化制備，以患者個體的面部外形數(shù)據(jù)為基本設(shè)計依據(jù)，對術(shù)后效果進(jìn)行可視性模擬，并直接得到植入體的數(shù)字模型，應(yīng)用數(shù)字化程序和設(shè)備為每一個患者特制出高度精確、且具有個性化特征的鼻整形人工植入體。采用本發(fā)明的方法制得的鼻整形人工植入體可以植入體內(nèi)，且術(shù)中無需人工雕刻或僅需極小部分的修改，能大大縮短手術(shù)時間，減少患者痛苦，術(shù)后外形與計算機(jī)模擬效果極為相近，最大程度地滿足患者對植入效果的期望。
權(quán)利要求
1.一種個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，其特征在于，包括步驟1)獲得患者頭部外形的三維原始數(shù)據(jù)；2)將患者頭部外形的三維原始數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重構(gòu)后分別得到患者頭面部外表的三維實(shí)體數(shù)字模型；3)將三維實(shí)體數(shù)字模型的鼻部表面形態(tài)轉(zhuǎn)化為三維曲面并進(jìn)行數(shù)字化編輯、加工和修改，再與原始的頭面部外表的三維實(shí)體數(shù)字模型進(jìn)行擬合，模擬手術(shù)后效果，直至達(dá)到患者滿意、手術(shù)可行的程度；4)將修改后的鼻部三維實(shí)體數(shù)字模型與患者原始頭面部三維實(shí)體數(shù)字模型進(jìn)行比較，獲得修改部分三維空間的鼻植入體的數(shù)字模型；5)將修改部分三維空間的鼻植入體數(shù)字模型按修正參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而成為鼻整形植入體的三維實(shí)體數(shù)字模型；6)對鼻整形植入體的三維實(shí)體數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)字化成型工藝設(shè)計；7)制備個性化鼻整形人工植入體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，其特征在于，所述的步驟1)中的三維原始數(shù)據(jù)的來源選自CT、MRI和三維激光掃描。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，其特征在于，所述的步驟5)可進(jìn)一步包括需要時可于鼻整形植入體數(shù)字模型的前端增加鼻小柱支承體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，其特征在于，所述的步驟7)進(jìn)一步為采用快速成型工藝將生物醫(yī)用材料進(jìn)行分層制造，從而直接得到個性化鼻整形人工植入體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，其特征在于，所述的步驟7)進(jìn)一步為將最終設(shè)計完成的鼻整形植入體的三維實(shí)體數(shù)字模型利用數(shù)控軟件生成數(shù)控代碼，將數(shù)控代碼輸入數(shù)控設(shè)備制作模具，再利用模具將生物醫(yī)用材料制成個性化鼻整形人工植入體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，其特征在于，所述的快速成型技術(shù)選自光固快速成型、分層實(shí)體制造快速成型、熔融沉積快速成型、選擇激光燒結(jié)快速成型和三維打印快速成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，其特征在于，所述的生物醫(yī)用材料選自醫(yī)用硅橡膠、聚氨酯、聚乙烯、羥基磷灰石、聚四氟乙烯和脫細(xì)胞異體真皮粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，其特征在于，所述的步驟7)中的個性化鼻整形人工植入體的形狀選自包含鼻小柱支承體的L形鼻整形人工植入體、不包含鼻小柱支承體的柳葉形鼻整形人工植入體、以及根據(jù)患者實(shí)際需要的任意形狀的鼻整形人工植入體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種個性化鼻整形人工植入體的數(shù)字化制備方法，以患者個體的面部外形數(shù)據(jù)為基本設(shè)計依據(jù)，對術(shù)后效果進(jìn)行可視性模擬，并直接得到鼻整形植入體的數(shù)字模型，為每一個患者制備的鼻整形人工植入體均是高度精確和特制的，且有個性化特征，采用本發(fā)明的方法制得的鼻整形人工植入體可以植入體內(nèi)，且術(shù)中無需人工雕刻或僅需極小部分的修改，能大大縮短手術(shù)時間，減少患者痛苦，術(shù)后外形與計算機(jī)模擬效果極為相近，最大程度地滿足患者對植入效果的期望。
文檔編號G06T17/05GK1453749SQ0312346
公開日2003年11月5日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者欒杰, 李彥生, 禇國民, 劉晨 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院整形外科醫(yī)院, 北京工業(yè)大學(xué)