CN105877879A - 一种采用3d打印模具制作定制义乳的方法 - Google Patents

一种采用3d打印模具制作定制义乳的方法 Download PDF

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Abstract

一种采用3D打印模具制作定制义乳的方法，本发明涉及医学制造技术领域；它的制作步骤如下：数据采集：获取患者健侧***和术侧体表特征的MRI、CT扫描断层数据或采用高精度非接触式激光三维人体扫描仪采集数据；模型建立：通过医学仿真软件MIMICS、计算机辅助设计等软件对所得的数据进行处理，建立义乳三维模型；制作模具：应用Geomagic和CAD等软件对义乳三维模型进行修改、编辑、抽壳处理，并以合适格式输出到3D打印机制作实体义乳模具；在义乳模具中灌注硅胶等义乳用材料，固化成型得定制义乳。不仅实现个体差异对个性化义乳的需求，而且，可实现基于现有义乳材料的订制义乳的低成本、低技术门槛快速生产，实用性强，易于推广和普及。

Description

一种采用 3D 打印模具制作定制义乳的方法
技术领域
本发明涉及医学制造技术领域，具体涉及一种采用3D打印模具制作定制义乳的方法。
背景技术
义乳，又称假乳或人造***，是***缺失人群除***重置术外最为理想的替代品。它的主要作用是维持形体美观、保护患者术后胸部、维持术后胸部重量均衡（尤其是对单侧缺失者）以免造成患者肩膀倾斜、脊柱弯曲或肌肉酸痛等症状。 近年来，随着高科技的发展和新材料的研发义乳向更加人性化、科学化方向迈进，但是，由于女性***大小、形状和体形各有差异，有限的几种型号和形状的大众化义乳难以满足实际应用需求；且患者的手术切口、疤痕位置、尺寸和高低等各有不同，现有义乳由于与患者术口、疤痕摩擦等会造成佩带不适甚至皮肤破损或感染。因此，如何根据患者健侧***和术侧实际情况高效、快速制作个性化义乳不仅可以满足佩带者的实际需求，成为了现代医学和整形方面亟待解决的问题之一。这对提高其生活质量、解决其生理、心理、家庭等问题非常重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的采用3D打印模具制作定制义乳的方法，不仅实现个体差异对个性化义乳的需求，而且，可实现基于现有义乳材料的订制义乳的低成本、低技术门槛快速生产，实用性强，易于推广和普及。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它的制作步骤如下：
一、数据采集：获取患者健侧***和术侧体表特征的MRI、CT扫描断层数据或采用高精度非接触式激光三维人体扫描仪采集数据；
二、模型建立：通过医学仿真软件MIMICS、计算机辅助设计（CAD）等软件对步骤一中所得的数据进行处理，建立义乳三维模型；
三、制作模具：应用Geomagic和CAD等软件对义乳三维模型进行修改、编辑、抽壳处理，并以合适格式输出到3D打印机制作实体义乳模具；
四、在步骤三中制成的义乳模具中灌注硅胶等义乳用材料，固化成型得定制义乳。
所述的步骤一中的CT扫描断层数据是利用CT机进行连续断层扫描获得其Dicom医学数字图像标准数据，CT机扫描参数包括扫描层厚、曝光时间和电压根据个体差异进行调整。
所述步骤一中的高精度非接触式激光三维人体扫描仪是对病人站立、侧卧、平躺等身位下的健侧***、术侧疤痕进行数据采集。
所述的步骤二模型建立，其特征在于利用多种数据源，充分考虑患者个体特征、术侧体表特征等的基础上，经包括图像定位、阈值分割、动态分割、每层图像经选择性编辑和漏洞处理、去除冗余数据、平滑处理等3D计算处理，建立术侧义乳三维模型。
所述的步骤三制作模具，其特征在于三维模型处理是在考虑患者***和体形特征以及个人喜好等因素，采用Geomagic 软件对三维模型进行修改、编辑和调整，最后经抽壳处理获取义乳模具三维模型，并以STL文件格式输出至3D打印机进行义乳模具制作；所述3D打印机包括FDM、SLA、DLP等各种设备。
所述的步骤四中的义乳用材料包括硅胶、聚氨酯、水凝胶、天然凝胶等。
本发明有益效果为：
1、借助MIR、CT等医学影像设备可快速简便实现患者健侧***和术侧体表特征的数据采集；
2、在构建数字模型时，可以根据不同患者的***、体形、术侧体表等数据进行个性化模型的设计，并可充分考虑使用者的个人喜好，具有可设计性，可完全满足佩戴者的要求；
3、借助3D打印技术，具有快速成型的特点，大大缩短了义乳模具的制备时间，成本低、实用性强，可小批量生产，同时，制备个性义乳所用材料与义乳市场所用材料完全相同，可快速被市场接受，因此易于推广和普及，具有显著的社会和经济效益。
具体实施方式
本具体实施方式采用的技术方案是：它的制作步骤如下：
一、数据采集：获取患者健侧***和术侧体表特征的MRI、CT扫描断层数据或采用高精度非接触式激光三维人体扫描仪采集数据；
二、模型建立：通过医学仿真软件MIMICS、计算机辅助设计（CAD）等软件对步骤一中所得的数据进行处理，建立义乳三维模型；
三、制作模具：应用Geomagic和CAD等软件对义乳三维模型进行修改、编辑、抽壳处理，并以合适格式输出到3D打印机制作实体义乳模具；
四、在步骤三中制成的义乳模具中灌注硅胶等义乳用材料，固化成型得定制义乳。
所述的步骤一中的CT扫描断层数据是利用CT机进行连续断层扫描获得其Dicom医学数字图像标准数据，CT机扫描参数包括扫描层厚、曝光时间和电压根据个体差异进行调整。
所述步骤一中的高精度非接触式激光三维人体扫描仪是对病人站立、侧卧、平躺等身位下的健侧***、术侧疤痕进行数据采集。
所述的步骤二模型建立，其特征在于利用多种数据源，充分考虑患者个体特征、术侧体表特征等的基础上，经包括图像定位、阈值分割、动态分割、每层图像经选择性编辑和漏洞处理、去除冗余数据、平滑处理等3D计算处理，建立术侧义乳三维模型。
所述的步骤三制作模具，其特征在于三维模型处理是在考虑患者***和体形特征以及个人喜好等因素，采用Geomagic 软件对三维模型进行修改、编辑和调整，最后经抽壳处理获取义乳模具三维模型，并以STL文件格式输出至3D打印机进行义乳模具制作；所述3D打印机包括FDM、SLA、DLP等各种设备。
所述的步骤四中的义乳用材料包括硅胶、聚氨酯、水凝胶、天然凝胶等。
本具体实施方式有益效果为：它不仅实现个体差异对个性化义乳的需求，而且，可实现基于现有义乳材料的订制义乳的低成本、低技术门槛快速生产，实用性强，易于推广和普及
实施例一：
将发明应用于单侧***缺失患者硅胶义乳的制备，其具体步骤如下：
1、数据采集：采用CT、MRI机对患者健侧***和术侧体表进行连续断层扫描获得其Dicom医学数字图像标准数据；利用三维数字扫描仪扫描患者在站立、平躺、侧卧等***下健侧***和术侧体表三维数据；2、将CT扫描Dicom格式断层数据输入MIMICS软件，经包括图像定位、阈值分割、动态分割、每层图像选择性编辑和漏洞处理、去除冗余数据、平滑处理等3D计算处理；对患者不同***下健侧***和术侧体表的特征进行人体工学分析，并与患者CT、MRI等数据进行综合处理、分析，建立义乳三维模型；3、利用Geomagic软件，选中健侧***和术侧体表三维模型外表面，删除模型内部多余三角网格，处理模型文件中的错误，生成一个封闭的内部无孔洞的***三维模型；接下来，结合患者的实际述求及喜好，对模型进行编辑、光滑处理，生成形态完整、表面无异常的***三维模型，最后去除模型顶盖、抽壳，得到乳模模具的三维模型；输出乳模模具三维模型STL格式文件到弘瑞X500 3D打印机，设置层厚0.2mm进行切片处理，然后利用通用的PLA材料制作得到义乳模具；4、根据患者肤色调和医用硅胶，真空抽气后将其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出即可获得定制硅胶义乳。
实施例二：
将发明应用于即将进行切除手术患者的义乳制备，其具体步骤如下：
1、数据采集：首先利用三维数字扫描仪扫描患者在站立、平躺、侧卧等***下双侧***和体表三维数据；患者CT、MRI等医学数字图像标准数据通过患者主治医院获得；2、依据患者不同***下健侧***和即将手术侧***的三维扫描数据和特征建立义乳三维模型；3、进行三维扫描获取患者术后体表切口数据，对模型进行编辑、光滑处理，生成形态完整、表面无异常的***三维模型，最后去除模型顶盖、抽壳，得到乳模模具的三维模型；输出乳模模具三维模型STL格式文件到弘瑞X500 3D打印机，设置层厚0.2mm进行切片处理，然后利用通用的PLA材料制作得到义乳模具；4、根据患者肤色调和医用硅胶，真空抽气后将其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出即可获得定制硅胶义乳。
实施例三：
将发明应用于双侧切除手术患者义乳的制备，其具体步骤如下：
1、数据采集：利用三维数字扫描仪扫描患者体型和术侧体表的三维数据； 2、利用3D计算并结合患者个人喜好建立义乳三维模型；3、对模型进行编辑、光滑处理，生成形态完整、表面无异常的***三维模型，最后去除模型顶盖、抽壳，得到乳模模具的三维模型；输出乳模模具三维模型STL格式文件到弘瑞X500 3D打印机，设置层厚0.2mm进行切片处理，然后利用通用的PLA材料制作得到义乳模具；4、根据患者肤色调和医用硅胶，真空抽气后将其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出即可获得定制硅胶义乳。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种采用3D打印模具制作定制义乳的方法，其特征在于：它的制作步骤如下：
(一)、数据采集：获取患者健侧***和术侧体表特征的MRI、CT扫描断层数据或采用高精度非接触式激光三维人体扫描仪采集数据；
(二)、模型建立：通过医学仿真软件MIMICS、计算机辅助设计CAD等软件对步骤(一)中所得的数据进行处理，建立义乳三维模型；
(三)、制作模具：应用Geomagic和CAD等软件对义乳三维模型进行修改、编辑、抽壳处理，并以合适格式输出到3D打印机制作实体义乳模具；
(四)、在步骤(三)中制成的义乳模具中灌注硅胶等义乳用材料，固化成型得定制义乳。
2.根据权利要求1所述的一种采用3D打印模具制作定制义乳的方法，其特征在于：所述的步骤(三)制作模具，其特征在于三维模型处理是在考虑患者***和体形特征以及个人喜好等因素，采用Geomagic 软件对三维模型进行修改、编辑和调整，最后经抽壳处理获取义乳模具三维模型，并以STL文件格式输出至3D打印机进行义乳模具制作；所述3D打印机包括FDM、SLA、DLP等各种设备。
3.根据权利要求1所述的一种采用3D打印模具制作定制义乳的方法，其特征在于：所述的步骤(一)中的CT扫描断层数据是利用CT机进行连续断层扫描获得其Dicom医学数字图像标准数据，CT机扫描参数包括扫描层厚、曝光时间和电压根据个体差异进行调整。
4.根据权利要求1所述的一种采用3D打印模具制作定制义乳的方法，其特征在于：所述步骤(一)中的高精度非接触式激光三维人体扫描仪是对病人站立、侧卧、平躺等身位下的健侧***、术侧疤痕进行数据采集。
5.根据权利要求1所述的一种采用3D打印模具制作定制义乳的方法，其特征在于：所述的步骤(二)模型建立，利用多种数据源，充分考虑患者个体特征、术侧体表特征等的基础上，经包括图像定位、阈值分割、动态分割、每层图像经选择性编辑和漏洞处理、去除冗余数据、平滑处理等3D计算处理，建立术侧义乳三维模型。
6.根据权利要求1所述的一种采用3D打印模具制作定制义乳的方法，其特征在于：所述的步骤(四)中的义乳用材料包括硅胶、聚氨酯、水凝胶、天然凝胶。
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