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浅谈3D打印技术在脑膜瘤术前定位中的初步应用-1

2022.2.05
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

脑膜瘤是最常见的颅内良性肿瘤,约占成人中枢神经系统肿瘤的30%,儿童较少见,发病率随年龄增长而增加,女性尤为显著。60%的脑膜瘤位于矢状窦旁、大脑凸面、鞍结节等部位,位于大脑镰、小脑幕、侧脑室等部位的脑膜瘤较少见。目前,脑膜瘤以手术切除为主,但是一些特殊部位的脑膜瘤定位较困难,特别是体积较小且部位较深的,或位于主要功能区的脑膜瘤。

 

随着显微神经外科的发展,神经导航技术逐渐应用于脑膜瘤手术中,可辅助准确定位病灶;但神经导航成本较高,价格昂贵。我们通过收集脑膜瘤病人影像学资料,运用Mimics17.0软件将病人影像资料重建出三维影像;然后设计并制作出带有肿瘤位置标记的个体化3D打印导板,术前可精准定位脑膜瘤,取得良好效果,现报道如下。

 

1. 资料与方法

 

1.1 研究对象

 

选取2016年12月至2017年6月收治的大脑凸面脑膜瘤10例,其中男4例,女6例;平均年龄(47.2±3.4)岁。影像学检查诊断为凸面脑膜瘤7例、大脑镰旁脑膜瘤3例。

 

1.2 3D打印相关设备

 

3D打印机配置:RH A8 3D打印机。计算机配置:CPU为Inter Core i5-4460,内存容量为8 GB,系统类型为64位操作系统,基于x64的处理器,显示器分辨率为1 920×1 080。医学3D打印专用软件为Mimics17.0软件。

 

1.3 脑膜瘤三维重建及3D打印导板设计

 

1.3.1 重建头部三维模型

 

将病人颅脑CT或MRI薄层扫描所得二维影像资料以DICOM格式刻盘存档,作为脑膜瘤原始数据。运用Mimics17.0图像处理软件将原始数据导入,调整阈值范围选择整个头颅,重建出头部三维模型。

 

1.3.2 构建脑膜瘤三维模型

 

调整阈值范围,选出肿瘤,构建出肿瘤三维模型,剔除与肿瘤组织无关的颅内结构,旋转视角观察肿瘤的位置、大小及其与颅内结构的关系。

 

1.3.3 设计个体化导板三维模型

 

根据病人头部模型构建出头部导板三维模型,在三维模型上画出定位脑膜瘤所需的局部导板,应包括顶结节及外耳廓等重要体表解剖标志,以便更好地固定导板。根据肿瘤的位置、大小及其体表投影在导板上去除相应面积的区域,使肿瘤的体表投影包裹在该区域内。构建出个体化导板三维模型后,旋转视角观察导板与头部模型的贴合情况。为使其两者贴合更加紧密,可对导板做光滑处理。导板设计满意后将其以STL的文件格式导出。

 

1.3.4 打印个体化导板

 

在3D打印软件中打开之前导出的STL格式的文件,并对模型进行调整,调整到合适角度,添加底部支撑,填充密度为10%,设置合适的打印速度,自动切片后将文件传送到RH A8 3D打印机打印。打印过程中,要注意观察3D打印机的打印状态,防止打印材料不贴合或喷头损坏等意外情况发生。打印完成后取出模型,将底部支撑去除,可将模型放于病人头部,检查模型与病人头部是否贴合紧密,再次核对病人颅脑CT或MRI,确保模型与脑膜瘤的位置在同一侧,消毒备用。3D打印模型过程中所需成本为200~300元。

 

1.4 术前定位

 

1.4.1 术前准备

 

头部备皮,将头皮清洗干净。准备脑膜瘤切除术所需手术器械。1.4.2 脑膜瘤体表定位手术消毒前将3D打印导板置于病人头部,通过重要体表解剖标志如眉弓、鼻梁、顶结节及外耳廓等固定3D打印导板,根据3D打印导板定位肿瘤体表投影。

 


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