一種采用3d打印模具制作定制義乳的方法
【專利摘要】一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法，本發(fā)明涉及醫(yī)學制造技術(shù)領(lǐng)域；它的制作步驟如下：數(shù)據(jù)采集：獲取患者健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表特征的MRI、CT掃描斷層數(shù)據(jù)或采用高精度非接觸式激光三維人體掃描儀采集數(shù)據(jù)；模型建立：通過醫(yī)學仿真軟件MIMICS、計算機輔助設(shè)計等軟件對所得的數(shù)據(jù)進行處理，建立義乳三維模型；制作模具：應用Geomagic和CAD等軟件對義乳三維模型進行修改、編輯、抽殼處理，并以合適格式輸出到3D打印機制作實體義乳模具；在義乳模具中灌注硅膠等義乳用材料，固化成型得定制義乳。不僅實現(xiàn)個體差異對個性化義乳的需求，而且，可實現(xiàn)基于現(xiàn)有義乳材料的訂制義乳的低成本、低技術(shù)門檻快速生產(chǎn)，實用性強，易于推廣和普及。
【專利說明】
一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]義乳，又稱假乳或人造乳房，是乳房缺失人群除乳房重置術(shù)外最為理想的替代品。它的主要作用是維持形體美觀、保護患者術(shù)后胸部、維持術(shù)后胸部重量均衡(尤其是對單側(cè)缺失者)以免造成患者肩膀傾斜、脊柱彎曲或肌肉酸痛等癥狀。近年來，隨著高科技的發(fā)展和新材料的研發(fā)義乳向更加人性化、科學化方向邁進，但是，由于女性乳房大小、形狀和體形各有差異，有限的幾種型號和形狀的大眾化義乳難以滿足實際應用需求;且患者的手術(shù)切口、疤痕位置、尺寸和高低等各有不同，現(xiàn)有義乳由于與患者術(shù)口、疤痕摩擦等會造成佩帶不適甚至皮膚破損或感染。因此，如何根據(jù)患者健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)實際情況高效、快速制作個性化義乳不僅可以滿足佩帶者的實際需求，成為了現(xiàn)代醫(yī)學和整形方面亟待解決的問題之一。這對提高其生活質(zhì)量、解決其生理、心理、家庭等問題非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理、使用方便的采用3D打印模具制作定制義乳的方法，不僅實現(xiàn)個體差異對個性化義乳的需求，而且，可實現(xiàn)基于現(xiàn)有義乳材料的訂制義乳的低成本、低技術(shù)門檻快速生產(chǎn)，實用性強，易于推廣和普及。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:它的制作步驟如下:
一、數(shù)據(jù)采集:獲取患者健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表特征的MR1、CT掃描斷層數(shù)據(jù)或采用高精度非接觸式激光三維人體掃描儀采集數(shù)據(jù)；
二、模型建立:通過醫(yī)學仿真軟件MMICS、計算機輔助設(shè)計(CAD)等軟件對步驟一中所得的數(shù)據(jù)進行處理，建立義乳三維模型；
三、制作模具:應用Geomagic和CAD等軟件對義乳三維模型進行修改、編輯、抽殼處理，并以合適格式輸出到3D打印機制作實體義乳模具；
四、在步驟三中制成的義乳模具中灌注硅膠等義乳用材料，固化成型得定制義乳。
[0005]所述的步驟一中的CT掃描斷層數(shù)據(jù)是利用CT機進行連續(xù)斷層掃描獲得其Dicom醫(yī)學數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)，CT機掃描參數(shù)包括掃描層厚、曝光時間和電壓根據(jù)個體差異進行調(diào)整。
[0006]所述步驟一中的高精度非接觸式激光三維人體掃描儀是對病人站立、側(cè)臥、平躺等身位下的健側(cè)乳房、術(shù)側(cè)疤痕進行數(shù)據(jù)采集。
[0007]所述的步驟二模型建立，其特征在于利用多種數(shù)據(jù)源，充分考慮患者個體特征、術(shù)側(cè)體表特征等的基礎(chǔ)上，經(jīng)包括圖像定位、閾值分割、動態(tài)分割、每層圖像經(jīng)選擇性編輯和漏洞處理、去除冗余數(shù)據(jù)、平滑處理等3D計算處理，建立術(shù)側(cè)義乳三維模型。
[0008]所述的步驟三制作模具，其特征在于三維模型處理是在考慮患者乳房和體形特征以及個人喜好等因素，采用Geomagic軟件對三維模型進行修改、編輯和調(diào)整，最后經(jīng)抽殼處理獲取義乳模具三維模型，并以STL文件格式輸出至3D打印機進行義乳模具制作;所述3D打印機包括FDM、SLA、DLP等各種設(shè)備。
[0009]所述的步驟四中的義乳用材料包括硅膠、聚氨酯、水凝膠、天然凝膠等。
[0010]本發(fā)明有益效果為:
1、借助MIR、CT等醫(yī)學影像設(shè)備可快速簡便實現(xiàn)患者健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表特征的數(shù)據(jù)米集；
2、在構(gòu)建數(shù)字模型時，可以根據(jù)不同患者的乳房、體形、術(shù)側(cè)體表等數(shù)據(jù)進行個性化模型的設(shè)計，并可充分考慮使用者的個人喜好，具有可設(shè)計性，可完全滿足佩戴者的要求；
3、借助3D打印技術(shù)，具有快速成型的特點，大大縮短了義乳模具的制備時間，成本低、實用性強，可小批量生產(chǎn)，同時，制備個性義乳所用材料與義乳市場所用材料完全相同，可快速被市場接受，因此易于推廣和普及，具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0011 ]本【具體實施方式】采用的技術(shù)方案是:它的制作步驟如下:
一、數(shù)據(jù)采集:獲取患者健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表特征的MR1、CT掃描斷層數(shù)據(jù)或采用高精度非接觸式激光三維人體掃描儀采集數(shù)據(jù)；
二、模型建立:通過醫(yī)學仿真軟件MMICS、計算機輔助設(shè)計(CAD)等軟件對步驟一中所得的數(shù)據(jù)進行處理，建立義乳三維模型；
三、制作模具:應用Geomagic和CAD等軟件對義乳三維模型進行修改、編輯、抽殼處理，并以合適格式輸出到3D打印機制作實體義乳模具；
四、在步驟三中制成的義乳模具中灌注硅膠等義乳用材料，固化成型得定制義乳。
[0012]所述的步驟一中的CT掃描斷層數(shù)據(jù)是利用CT機進行連續(xù)斷層掃描獲得其Dicom醫(yī)學數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)，CT機掃描參數(shù)包括掃描層厚、曝光時間和電壓根據(jù)個體差異進行調(diào)整。
[0013]所述步驟一中的高精度非接觸式激光三維人體掃描儀是對病人站立、側(cè)臥、平躺等身位下的健側(cè)乳房、術(shù)側(cè)疤痕進行數(shù)據(jù)采集。
[0014]所述的步驟二模型建立，其特征在于利用多種數(shù)據(jù)源，充分考慮患者個體特征、術(shù)側(cè)體表特征等的基礎(chǔ)上，經(jīng)包括圖像定位、閾值分割、動態(tài)分割、每層圖像經(jīng)選擇性編輯和漏洞處理、去除冗余數(shù)據(jù)、平滑處理等3D計算處理，建立術(shù)側(cè)義乳三維模型。
[0015]所述的步驟三制作模具，其特征在于三維模型處理是在考慮患者乳房和體形特征以及個人喜好等因素，采用Geomagic軟件對三維模型進行修改、編輯和調(diào)整，最后經(jīng)抽殼處理獲取義乳模具三維模型，并以STL文件格式輸出至3D打印機進行義乳模具制作;所述3D打印機包括FDM、SLA、DLP等各種設(shè)備。
[0016]所述的步驟四中的義乳用材料包括硅膠、聚氨酯、水凝膠、天然凝膠等。
[0017]本【具體實施方式】有益效果為:它不僅實現(xiàn)個體差異對個性化義乳的需求，而且，可實現(xiàn)基于現(xiàn)有義乳材料的訂制義乳的低成本、低技術(shù)門檻快速生產(chǎn)，實用性強，易于推廣和普及實施例一:
將發(fā)明應用于單側(cè)乳房缺失患者硅膠義乳的制備，其具體步驟如下:
1、數(shù)據(jù)采集:采用CT、MRI機對患者健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表進行連續(xù)斷層掃描獲得其Dicom醫(yī)學數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù);利用三維數(shù)字掃描儀掃描患者在站立、平躺、側(cè)臥等體位下健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表三維數(shù)據(jù);2、將CT掃描Dicom格式斷層數(shù)據(jù)輸入MMICS軟件，經(jīng)包括圖像定位、閾值分割、動態(tài)分割、每層圖像選擇性編輯和漏洞處理、去除冗余數(shù)據(jù)、平滑處理等3D計算處理;對患者不同體位下健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表的特征進行人體工學分析，并與患者CT、MRI等數(shù)據(jù)進行綜合處理、分析，建立義乳三維模型；3、利用Geomagic軟件，選中健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表三維模型外表面，刪除模型內(nèi)部多余三角網(wǎng)格，處理模型文件中的錯誤，生成一個封閉的內(nèi)部無孔洞的乳房三維模型;接下來，結(jié)合患者的實際述求及喜好，對模型進行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無異常的乳房三維模型，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到乳模模具的三維模型；輸出乳模模具三維模型STL格式文件到弘瑞X500 3D打印機，設(shè)置層厚0.2mm進行切片處理，然后利用通用的PLA材料制作得到義乳模具;4、根據(jù)患者膚色調(diào)和醫(yī)用硅膠，真空抽氣后將其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出即可獲得定制硅膠義乳。
[0018]實施例二:
將發(fā)明應用于即將進行切除手術(shù)患者的義乳制備，其具體步驟如下:
1、數(shù)據(jù)采集:首先利用三維數(shù)字掃描儀掃描患者在站立、平躺、側(cè)臥等體位下雙側(cè)乳房和體表三維數(shù)據(jù)；患者CT、MRI等醫(yī)學數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)通過患者主治醫(yī)院獲得;2、依據(jù)患者不同體位下健側(cè)乳房和即將手術(shù)側(cè)乳房的三維掃描數(shù)據(jù)和特征建立義乳三維模型;3、進行三維掃描獲取患者術(shù)后體表切口數(shù)據(jù)，對模型進行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無異常的乳房三維模型，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到乳模模具的三維模型;輸出乳模模具三維模型STL格式文件到弘瑞X500 3D打印機，設(shè)置層厚0.2mm進行切片處理，然后利用通用的PLA材料制作得到義乳模具;4、根據(jù)患者膚色調(diào)和醫(yī)用硅膠，真空抽氣后將其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出即可獲得定制硅膠義乳。
[0019]實施例三:
將發(fā)明應用于雙側(cè)切除手術(shù)患者義乳的制備，其具體步驟如下:
1、數(shù)據(jù)采集:利用三維數(shù)字掃描儀掃描患者體型和術(shù)側(cè)體表的三維數(shù)據(jù)；2、利用3D計算并結(jié)合患者個人喜好建立義乳三維模型；3、對模型進行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無異常的乳房三維模型，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到乳模模具的三維模型;輸出乳模模具三維模型STL格式文件到弘瑞X500 3D打印機，設(shè)置層厚0.2mm進行切片處理，然后利用通用的PLA材料制作得到義乳模具;4、根據(jù)患者膚色調(diào)和醫(yī)用硅膠，真空抽氣后將其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出即可獲得定制硅膠義乳。
[0020]以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法，其特征在于:它的制作步驟如下: (一)、數(shù)據(jù)采集:獲取患者健側(cè)乳房和術(shù)側(cè)體表特征的MR1、CT掃描斷層數(shù)據(jù)或采用高精度非接觸式激光三維人體掃描儀采集數(shù)據(jù)； (二)、模型建立:通過醫(yī)學仿真軟件MMICS、計算機輔助設(shè)計CAD等軟件對步驟(一)中所得的數(shù)據(jù)進行處理，建立義乳三維模型； (三)、制作模具:應用Geomagic和CAD等軟件對義乳三維模型進行修改、編輯、抽殼處理，并以合適格式輸出到3D打印機制作實體義乳模具； (四)、在步驟(三)中制成的義乳模具中灌注硅膠等義乳用材料，固化成型得定制義乳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法，其特征在于:所述的步驟(三)制作模具，其特征在于三維模型處理是在考慮患者乳房和體形特征以及個人喜好等因素，采用Geomagic軟件對三維模型進行修改、編輯和調(diào)整，最后經(jīng)抽殼處理獲取義乳模具三維模型，并以STL文件格式輸出至3D打印機進行義乳模具制作;所述3D打印機包括FDM、SLA、DLP等各種設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法，其特征在于:所述的步驟(一)中的CT掃描斷層數(shù)據(jù)是利用CT機進行連續(xù)斷層掃描獲得其Dicom醫(yī)學數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)，CT機掃描參數(shù)包括掃描層厚、曝光時間和電壓根據(jù)個體差異進行調(diào)整。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法，其特征在于:所述步驟(一)中的高精度非接觸式激光三維人體掃描儀是對病人站立、側(cè)臥、平躺等身位下的健側(cè)乳房、術(shù)側(cè)疤痕進行數(shù)據(jù)采集。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法，其特征在于:所述的步驟(二)模型建立，利用多種數(shù)據(jù)源，充分考慮患者個體特征、術(shù)側(cè)體表特征等的基礎(chǔ)上，經(jīng)包括圖像定位、閾值分割、動態(tài)分割、每層圖像經(jīng)選擇性編輯和漏洞處理、去除冗余數(shù)據(jù)、平滑處理等3D計算處理，建立術(shù)側(cè)義乳三維模型。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用3D打印模具制作定制義乳的方法，其特征在于:所述的步驟(四)中的義乳用材料包括硅膠、聚氨酯、水凝膠、天然凝膠。
【文檔編號】A61F2/50GK105877879SQ201610289787
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】潘盈, 化得川, 閆昌友, 周峰, 王曉龍
【申請人】潘盈