應用3D-Slicer設計腦出血3D手術穿刺導板(續)

2021-01-20 腦出血立體定向治療中心

隨著山東濱州醫學院李澤福主任、李珍珍老師團隊3D列印腦出血技術全國的培訓和推廣、3D Slicer社區以黑龍江鶴崗曹玉福主任、解放軍82醫院束旭俊主任、解放軍總醫院陳曉雷主任等為代表的對3D Slicer在中國的應用普及，還有中南大學數字醫療與虛擬實境研究中心廖勝輝教授為代表的E3D中文軟體在全國的推廣應用普及，3D列印技術在腦出血微創治療中越來越廣，他們無形中奠定了Mimics、3D Slicer、E3D等軟體在全國臨床神經外科應用拓展的代表，在他們周圍聚集了一大批3D神經外科臨床應用、科研、開發愛好者，正是這一大批3D臨床專家、學者、計算機工科科研人員無私奉獻地推動者3D在中國的發展和應用，諸如西安交通大學附屬醫院的杜昌旺主任、陝西謝國強主任、河北霍貴通主任、河南劉展、王鵬飛、楊利民主任、四川邱俊主任、遼寧於德軍院長、吉林姜亦坤主任、濟南王奎重主任......等等，不能一一道來，致歉！（慎重一下：以上僅代表個人觀點，不同觀點歡迎交流）。各位主任在3D應用、推廣方面各有專長，為3D醫學在國內發展做出來自己的貢獻、通過向各位主任學習，個人也有所小獲，特此致謝！

3D列印腦出血微創治療因其穿刺精準、微創，部分可代替價值百萬級的導航功能，又能減少框架性立體定向儀給家屬帶來恐懼的視覺衝擊，應用於臨床教學縮短年輕醫生的成長曲線，使腦出血微創穿刺技術逐漸「扁平化」，越來越多的臨床神經外科醫生以狂熱的學習精神涉足計算機、工科等知識，藉助計算機工具拓展臨床視野、三維學習解剖、臨床教學、可視化下手術治療、虛擬混合現實等技術充分應用於臨床，應廣大基層神經外科醫生的需求，本文重點介紹應用個人在3D-Slicer軟體設計腦出血穿刺導板過程的部分思路，希望拋磚引玉，促進3D醫學在臨床神經外科中應用。本文3D列印穿刺導板思路揉合學習了3D Slicer 社區 束旭俊主任「如何用3D Slicer實現模型3D列印」、趙端允主任「利用3D Slicer軟體製作穿刺導航管3D列印模件」、楊立志主任「3D列印導板的設計」上海仁濟劉強強主任「化簡為繁/10分鐘設計腦出血3D手術導板」以及曹玉福主任及各位3D Slicer社區成員各種血腫建模方法、slicer應用方法等等，詳細教程請移步3D Slcers社區及相關微信內容。各位主任設計3D導板過程各有側重、各有所長，希望3D共同愛好者查閱教程各取所需，共同促進3D醫學發展。

一、準備工作

     官網https://www.slicer.org/下載3D Slicer軟體並安裝，安裝路徑中不能有中文字符，本文在3D Slicer應用中需Curve Maker拓展模塊，在安裝成功3D Slicer後,應在3D Slicer擴展模塊中下載Curve Maker模塊。

二、血腫模型的建立：

      1、在電腦端打開3D-Slicer界面

 2、把準備好的患者DICOM數據直接拉入3D-Slicer界面

          

      

       3、數據導入成功後，點擊工具界面segment editor

   

     

      4、應用閾值分割法三維重建血腫            

     

     

     

     5、利用segmentations分割工具生成血腫Models模型

     

    

     在Models血腫模型中可自動計算血腫體積19.74ml

     

三、面具導板模型的建立：

       一）利用segment editorMargin中的Grow和邏輯運算模塊生成面具模型

       1、在同等閾值-200至3071狀態下增加設置segment_1、segment_2並重新命名為Mo xing_1、Mo xing_2。

      

      

      

 2、利用Margin中的Grow膨脹Mo xing_2，可見圖中紅褐色大於綠色模型。

     

     

       3、利用Logical operators邏輯運算模塊中相減功能得出頭顱面具模型。      

     

  

二）利用Logical operators邏輯運算模塊的複製、相減功能生成面具模型

       1、同閾值分割法建立血腫，應用閾值分割法三維重建頭顱原始模型 

  

     

      2、可透視化顯示顱內血腫形態       

      

  

      3、利用Logical operators邏輯運算模塊複製頭顱原始模型並擴大。 

     

       4、再次利用Logical operators邏輯運算模塊，運算後重建出面具三維模型

 

      運算後結果

  

      放大後不同視角觀察


 四、穿刺通道的建立：

     1、利用Ruler測量出穿刺血腫靶點至穿刺外口的距離，並設計出穿刺路徑順血腫長軸走形在血腫中心（並非如下圖所示所有穿刺路徑均與矢狀面平行、請注意穿刺深度），避開顱內重要結構如額竇、上矢狀竇等。


    入顱點避開了額竇、上矢狀竇

  

    透視化血腫狀態下顯示穿刺路徑走形在血腫中心

      2、建立穿刺導管

   

     3、生成空管

   

     4、生成穿刺導板面具


     5、修剪需要列印的穿刺導板


     6、以STL格式保存於電腦桌面上


     7、傳輸到CURA切片軟體

  

  五、題外話：

      1、由以上穿刺導板製作過程可以看出，穿刺導板應用Scissors小剪刀剪切修剪導板，其邊緣並不規則，可把上節第四步生成穿刺導板面具後提前導出並保存於桌面上。

     

      2、把生成穿刺導板面具的STL導入到Mimics軟體中，應用Simulate剪切成規則需要模型。

     

       3、把通過Mimics剪切後的穿刺導板再以STL格式保存到桌面上。

      

      4、穿刺導板鏤空：把Mimics剪切後的導板導入E3D軟體界面，進行鏤空處理後備用。

       5、手術消毒備用.....


     謹以此文致謝3D路上的各位老師、同道！



  科室簡介

作者：吳陽  主任醫師  作者單位：民權縣人民醫院神經外科、河南省天然藥物提取與醫療技術應用工程研究中心

民權縣人民醫院神經外科開放床位80張，內設民權縣顱腦創傷救治中心、腦出血研究所（腦出血微創治療中心）、重症監護室。本科室技術力量雄厚，現擁有蔡司顯微鏡，腦室內鏡、微創鑽顱設備，蛇牌、西山等開顱設備，成功開展顱腦顯微微創技術，立體定向腦出血微創鑽孔、成功應用3D Slicer、Mimics、E3D技術於臨床。科室多人擁有神經創傷重症「5C」證及神經外科專科醫師證書。

民權縣人民醫院神經外科.民權3D列印醫學研究所全面開展數字神經外科、虛擬實境技術、多模態融合技術、3D列印穿刺導板，可應用治療高血壓腦出血微創穿刺治療，腦腫瘤術前精準定位、術前模擬規劃、臨床教學等等，微創治療更精準！3D列印顱骨模型，三叉神經痛微創治療，術前規劃更直觀，穿刺治療更方便，減少術中操作時間，3D列印脊椎術前規劃釘道，顱內腫瘤定位更精準.....，科技結合臨床，個體化治療，3D轉化醫學前景更廣闊!

科室聯繫電話：外二科 0370--3107373

重症醫學科：0370-3107629

作者微信及腦出血立體定向儀治療中心微信公眾號，歡迎掃碼關注！

歡迎賜稿！

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