2020年09月18日发布 | 7234阅读

应用3D-Slicer设计脑出血3D手术穿刺导板(续)

吴阳

河南省人民医院豫东分院

达人收藏

随着山东滨州医学院李泽福主任、李珍珍老师团队3D打印脑出血技术全国的培训和推广、3D Slicer社区以黑龙江鹤岗曹玉福主任、解放军82医院束旭俊主任、解放军总医院陈晓雷主任等为代表的对3D Slicer在中国的应用普及,还有中南大学数字医疗与虚拟现实研究中心廖胜辉教授为代表的E3D中文软件在全国的推广应用普及,3D打印技术在脑出血微创治疗中越来越广,他们无形中奠定了Mimics、3D Slicer、E3D等软件在全国临床神经外科应用拓展的代表,共同的爱好汇聚了一大批3D神经外科临床应用、科研、开发爱好者,正是这一大批3D临床专家、学者、计算机工科科研人员无私奉献地推动者3D在中国的发展和应用,诸如西安交通大学附属医院的杜昌旺主任、陕西谢国强主任、河北霍贵通主任、河南刘展王鹏飞杨利民主任、四川邱俊主任、辽宁于德军院长、吉林姜亦坤主任、济南王奎重主任......等等,不能一一道来,致歉!(慎重一下:以上仅代表个人观点,不同观点欢迎交流)。各位主任在3D应用、推广方面各有专长,为3D医学在国内发展做出来自己的贡献、通过向各位主任学习,个人也有所小获,特此致谢!


3D打印脑出血微创治疗因其穿刺精准、微创,部分可代替价值百万级的导航功能,又能减少框架性立体定向仪给家属带来恐惧的视觉冲击,应用于临床教学缩短年轻医生的成长曲线,使脑出血微创穿刺技术逐渐“扁平化”,越来越多的临床神经外科医生以狂热的学习精神涉足计算机、工科等知识,借助计算机工具拓展临床视野、三维学习解剖、临床教学、可视化下手术治疗、虚拟混合现实等技术充分应用于临床,应广大基层神经外科医生的需求,本文重点介绍应用个人在3D-Slicer软件设计脑出血穿刺导板过程的部分思路,希望抛砖引玉,促进3D医学在临床神经外科中应用。


本文3D打印穿刺导板思路揉合学习了3D Slicer 社区 束旭俊主任“如何用3D Slicer实现模型3D打印”、赵端允主任“利用3D Slicer软件制作穿刺导航管3D打印模件”、杨立志主任“3D打印导板的设计”上海仁济刘强强主任“化简为繁/10分钟设计脑出血3D手术导板”以及曹玉福主任及各位3D Slicer社区成员各种血肿建模方法、slicer应用方法等等,详细教程请移步3D Slcers社区及相关微信内容。各位主任设计3D导板过程各有侧重、各有所长,希望3D共同爱好者查阅教程各取所需,共同促进3D医学发展。



一、准备工作

官网https://www.slicer.org/下载3D Slicer软件并安装,安装路径中不能有中文字符,本文在3D Slicer应用中需Curve Maker拓展模块,在安装成功3D Slicer后,应在3D Slicer扩展模块中下载Curve Maker模块



二、血肿模型的建立

1、在电脑端打开3D-Slicer界面


 2、把准备好的患者DICOM数据直接拉入3D-Slicer界面       


3、数据导入成功后,点击工具界面segment editor   


4、应用阈值分割法三维重建血肿


5、利用segmentations分割工具生成血肿Models模型


在Models血肿模型中可自动计算血肿体积19.74ml     



三、面具导板模型的建立

一)利用segment editorMargin中的Grow和逻辑运算模块生成面具模型

       

1、在同等阈值-200至3071状态下增加设置segment_1、segment_2并重新命名为Mo xing_1、Mo xing_2。



2、利用Margin中的Grow膨胀Mo xing_2,可见图中红褐色大于绿色模型。


3、利用Logical operators逻辑运算模块中相减功能得出头颅面具模型。    


二)利用Logical operators逻辑运算模块的复制、相减功能生成面具模型


1、同阈值分割法建立血肿,应用阈值分割法三维重建头颅原始模型


2、可透视化显示颅内血肿形态


3、利用Logical operators逻辑运算模块复制头颅原始模型并扩大。 



4、再次利用Logical operators逻辑运算模块,运算后重建出面具三维模型


运算后结果


放大后不同视角观察



 四、穿刺通道的建立

1、利用Ruler测量出穿刺血肿靶点至穿刺外口的距离,并设计出穿刺路径顺血肿长轴走形在血肿中心(并非如下图所示所有穿刺路径均与矢状面平行、请注意穿刺深度),避开颅内重要结构如额窦、上矢状窦等。


入颅点避开了额窦、上矢状窦



透视化血肿状态下显示穿刺路径走形在血肿中心


2、建立穿刺导管



3、生成空管



4、生成穿刺导板面具



5、修剪需要打印的穿刺导板



6、以STL格式保存于电脑桌面上


7、传输到CURA切片软件


 8、由以上穿刺导板制作过程可以看出,穿刺导板应用Scissors小剪刀剪切修剪导板,其边缘并不规则,可把本节第四步生成穿刺导板面具后提前导出并保存于桌面上。


9、把生成穿刺导板面具的STL导入到Mimics软件中,应用Simulate剪切成规则需要模型。





10、把通过Mimics剪切后的穿刺导板再以STL格式保存到桌面上。


11、穿刺导板镂空:把Mimics剪切后的导板导入E3D软件界面,进行镂空处理后备用。





12、手术消毒备用.....


谨以此文致谢3D路上的各位老师、同道!



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