mimics手术导板制作简单易行

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Mimics软件三维重建结构快速成形技术在骨折治疗中的探索

中文摘要
Ｍｉｍｉｃｓ软件三维重建结合快速成形技术在骨折治疗中的探索
摘
要
随着交通运输业和建筑业的迅猛发展，以及生活水平的不断提升，骨折的发生率日渐增多，手术治疗率逐步增加。以往在手术方案的选择过程中，从最初的手摸体会到ｘ线平片的出现，到ＣＴ、ＭＲＩ断层扫描来辅助手术医师获得对骨折部位的大致了解。Ｍｉｍｉｃｓ软件可以处理断层扫描图像，重建骨折三维模型，软件对模型可以实现多种参数测量，模拟复位操作，建立三维有限元模型进行生物力学分析等。快速成形技术是直接从计算机模型材料逐层或逐点堆积出三维物体，作为计算机辅助制造技术的一种，近十数年来已经成功应用于医学领域的诸多方面，与计算机辅助设计的结合，不但可以制造出人体解剖结构模型，而且可以制造出与人体解剖结构曲面完全匹配的手术导板来指导临床进行个性化、精确化、微创化手术治疗。目的：探讨Ｍｉｍｉｃｓ软件三维重建结合快速成形技术在骨折治疗中的应用，并对其临床效果进行评估。本课题主要以股骨远端、肱骨远端ＡＯ分型中的Ｃ型骨折为研究对象，术前扫描股骨远端、肱骨远端骨折的ＣＴ数据，应用ｍｉｍｉｃｓ软件建立骨折模型，输出ＳＴＬ格式文件至快速成形设备，获得骨折部位ｌ：１实物模型，指导临床制定手术计划。对手术过程中手术时间、出血量、术后关节功能评分等数据进行统计，用统计学方法来证明Ｍｉｍｉｃｓ软件三维重建结合快速成形技术在骨折治疗中的价值。指导手术医师为患者制定个体化的手术方案，降低手术风险，提高患者生活质且里Ｏ方法：自２０１１．９＿－２０１３．７我院创伤急救病区收治的５９例股骨远端骨折患者，
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ｒｅｓｅａｒｃｈ
ａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ：Ｔｈｉｓｉｓ
Ｐ印ｅｒ
ｕｓｅｓ
ｔｈｅ
Ｍｉｍｉｃｓｌ４．０ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ

基于3D打印的骨骼手术导板制作方法与相关技术

本技术介绍了一种基于3D打印的骨骼手术导板制作方法，属于医疗技术领域。

本技术通过获取人体CT扫描Dicom数据，根据人体组织光密度值差异，利用开放式医学影像学软件mimics完成骨骼数据获取并完成人体骨骼虚拟手术，在需要部位制作个性化手术导板；输出STL格式至3D打印机打印，使用聚乳酸(PLA)材料融纤增材的打印方式，获取导板模型，用于辅助临床骨手术。

本技术能够快速、方便、公开共享地利用临床放射数据，建立个性化的骨骼或硬组织模型，制作个性化的手术导板，提高手术精确性，节省手术时间。

技术要求1.一种基于3D打印的骨骼手术导板制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、数据录入：1.1)、数据采集：采集患者的薄层CT或MRI检查所生成的医学数字成像标准数据；1.2)、筛选数据；1.3)、使用Mimics软件录入DICOM数据：打开软件后使用file栏的importimages工具，打开收集到的DICOM数据，根据患者病情或研究需要，勾选研究所需的DICOM数据，完成数据输入，确认模型的三维立体方向，转化为研究模型；2)、数据处理：2.1)、制作骨骼数字模型：在mimics软件中使用segmentation栏的thresholding工具，选取阈值；使用segmentation栏的calculate3D工具，点击options设计参数，在quality中选择custom 选项，根据模型需要对slices和smothing选项进行设定，运算生成模型的数字三维结构，点击aply生成选定区域的蒙皮文件；2.2)、模型区域限定：2.2.1)、三维空间限定：mimics生成骨骼三维数字模型后，点击segmentation栏的cropmask 工具，在软件的冠状位、水平位和矢状位三个窗口分别拖拉标尺，框选所研究的区域，同时反复运算节选后的蒙皮文件，生成新的三维数字模型；2.2.2)、组织结构分离：使用segmentation栏的editmasks工具对蒙皮文件进行分层修改，应用Draw\Erase\Threshold三个选项完成将要打印的骨骼与周围硬组织分离，segmentation栏的regiongrow工具点击分离的骨骼，生成新的蒙皮文件，再次完成三维重建运算，生成新的数字模型；2.3)、模拟外科和导板制作：2.3.1)、模拟截骨，按照术前影像学检查及临床检查设计符合手术要求的截骨线，使用Cut 功能截断下颌骨，分离出需要截除的部分；2.3.2)、制作截骨导板，将截骨后的3D文件在截骨区域边缘选定导板覆盖区域，选定该工作面，并在该选取工作面上生成表面实体，增厚该表面实体，并与下颌骨进行布尔差运算，得到与下颌骨表面贴合紧密的所需导板，根据手术需要，对导板进行相应裁剪，直至复合手术要求；2.4)、模型打印：2.4.1)、STL文件输出：完成骨骼三维数字模型建立后，点击export栏的STL工具，勾选需要输出的模型，outputdirector中选择文件保存的位置，保存到目的文件夹；2.4.2)、STL文件转化：使用Makeware软件，设定打印模型的空间位置、旋转方向和缩放大小；2.5)、按照上述方法制作骨折复位导板2.5.1)、首先在软件中对骨折进行模拟复位，先将各骨折块分离为单独的文件，再将各骨折块按照正常解剖结构进行复位，得到复位后的数字模型。

mimics手术导板制作,简单易行

现在大家使用软件进行术前设计和规划越来越多，很多朋友问我如何做一个模板，是否需要特殊的软件。

一般来说，术中模板用mimics 就可以完成。

我写了一个简单的教程放在下面，供大家参考。

本文同时发表在丁香园骨版zyqazyq
1.建立对应骨骼蒙版mask
2.膨胀mask 数值一般选5，越大模板越厚
点第一个紫色图标
点击apply后可以看到生成的黄色部分
3.用生成模板减去原蒙版
选第二个
注意新蒙版在前，老模板在后
4.三维编辑最新模板蒙版
点击这个图标，注意右侧选择最新模板
5.以图中为例
我选择了肱骨外侧作为术中模板位置，其他部分选择后去除。

注意，模板必须是手
术中能暴露到骨面的部分，否则术中无法放置。

面积一般不小于4平方厘米，并且有骨性突起最好。

注意有没有破面或者不想要的部分，都予以修补或去除。

6.设计导向器，利用一粗一细两个圆柱体设计导向器，粗的作为外径，细的作为导向
孔。

为了保证两圆柱同轴，做好一个后利用复制，修改半径即可。

通常外侧半径4mm 内孔半径1-2mm。

接下来几部
1.用模板减去细圆柱，目的是在模板上打孔
2.用粗圆柱减去细圆柱，目的是生成导向器
3.融合模板和导向器。

4.整体导向器再减去原始骨骼模型。

5.最后用simulation-cut- to orthogonal screen修剪导向器长短。

6.各个方向观察有没有多余的边边角角。

整个过程中不要用光滑功能，模板不需要光滑。

大功告成。

mimics教程(总结)

mimics教程第一单元什么是MimicsMimics是Materialise公司的交互式的医学影像控制系统，即为Materiaise's interactive medical image control system.它是模块化结构的软件，可以根据用户的不用需求有不同的搭配。

下面是这些模块的介绍：MIMICS软件介绍MIMICS是一套高度整合而且易用的3D图像生成及编辑处理软件，它能输入各种扫描的数据（CT、MRI），建立3D模型进行编辑，然后输出通用的CAD（计算机辅助设计）、FEA（有限元分析），RP（快速成型）格式，可以在PC机上进行大规模数据的转换处理。

MEDCAD模块：MEDCAD模块是医学影像数据与CAD之间的桥梁，通过双向交互模式进行沟通，实现扫描数据与CAD数据的相互转换。

在MIMICS的项目中建立CAD项目的方法有以下两种：1. 轮廓线建模：在分割功能状态下，MIMICS自动在分离出的掩模上生成轮廓线，MEDCAD能在给定误差的条件下自动生成一个局部轮廓线模型，进而用于医用几何学CAD模型中。

创建的CAD模型的可能方法：-B样条曲线及曲面-点，线，圆，曲面，球体，圆柱体等所有这些实体均可以iges格式输出到CAD软件中制做植入体，另一个典型的运用是用MEDCAD模块做统计分析，如测量很多不同股骨头的数据，为建立标准股骨头植入体时作参考。

2. 参数化或交互式CAD建模可在2D或3D视图中直接创建CAD对象，或者用参数设置的方式创建（如定义圆心、半径来创建一个圆），创建后可用鼠标进行交互式编辑。

方便设计验证：为验证CAD植入体的设计，MIMICS输入STL文件格式在2D视图及标准视图中显示，或在3D视图中显示，用透明方式显示解剖关系，使用这一方法可以快速实现医学影像数据在CAD设计软件中的调用。

RP-SLICE模块：Rp-slice模块在MIMICS与多数RP机器之间建立SLICE格式的接口，RP-Slice 模块能自动生成RP模型所需的支撑结构。

学习导板制作结果

学习导板制作结果
手术导板的制作结果如下：
通过手术导板来指导种植体植入的位置和方向，初学者最好使用手术导板，有利于在手术中达到准确定位的效果。

手术导板可以利用原托牙制备，也可在模型上制作，现在还有利用CT数据和CAD/CAM技术制作，效果更好。

现介绍模型压膜导板的制作。

（一）在口腔中常规方法制取印模，灌注成石膏模型。

必要时可通过面弓转移正中颌记录，上颌架。

（二）根据恢复功能、外观的需要用树脂牙将缺损、缺失的牙列修复完整。

（三）再次用硅胶印模材取模，用石膏翻制成一个已恢复完整的牙列模型。

用预制的薄塑胶板在热压成形机上气压成形。

或者用自凝塑胶涂布到石膏牙列模型上成形。

（四）将模板从石膏模型取下后，修整磨削对其就位构成障碍的倒凹部分，模板并不一定需要覆盖全牙列，其范围以能够在剩余真牙上取得所需的固位力为度。

（五）根据设计的种植体植入位置与角度，在模板上钻出相当于导向钻直径的孔。

（六）在模型的钻孔中插入与之配套的钻套管芯，然后置入钻套管。

（七）用自凝塑料固定钻套管后，拔除钻套管芯，完成模板制作
自凝塑料固定钻套管后，拔除钻套管芯。

（八）模板制作完成后，应于术前先在患者口腔中试戴，以确认模板能准确就位并具有一定固位力，是否妨碍手术操作，以及模板对手术钻是否具有导向定位作用。

（九）模板调试完成后，使用消毒液浸泡消毒备用。

（十）有全口义齿或复托病例，可在义齿上保留人工牙的唇颊面（包括切缘和部分颊尖），舌侧磨削至形成弧形窗口，以供手术者在不致影响义齿排牙的前提下，根据颌骨条件选择植入部位。

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