CN110151273A

CN110151273A - 一种基于3d打印导航模板的医用曲针穿刺方法

Info

Publication number: CN110151273A
Application number: CN201910513761.XA
Authority: CN
Inventors: 李伟
Original assignee: Cancer Center of Guangzhou Medical University
Current assignee: Cancer Center of Guangzhou Medical University
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2019-08-23

Abstract

本发明公开了医疗技术领域的一种医用曲针，包括针杆和针芯，所述针杆的顶部一体成型连接有针杆帽，所述针杆的圆周内壁接触所述针芯，所述针芯的顶部一体成型连接有针芯帽,该种基于3D打印导航模板的医用曲针穿刺方法，能够使针道路径有效避开某些重要的器官或组织，使针尖顺利到达靶病灶，从而弥补直针穿刺的局限性；能够极大降低曲针穿刺过程中针道偏移的几率，利用3D打印导航模板技术，解决曲针穿刺的技术缺陷，极大降低针道偏移几率、提高穿刺准确性、提高操作便捷性，使曲针穿刺在临床实践上具有较强可行性，从而解决直针穿刺的局限性，增加医学穿刺的适用范围；并将减少术中重复影像扫描的次数，降低电离辐射的接触时间。

Description

一种基于3D打印导航模板的医用曲针穿刺方法

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体为一种基于3D打印导航模板的医用曲针穿刺方法。

背景技术

穿刺针是临床上广泛应用的一种医疗器具，主要针对机体内相对于体表具有一定深度的靶病灶，进行针刺活检、粒子插植、药物注射等各种临床操作。为了适用于这些不同目的的临床操作，以及针对各种不同深度及不同性质的病灶，目前临床上已经有多种不同形状、不同规格、不同品牌的穿刺针可供选择使用。但是这些穿刺针几乎都有一个共同特点，它们都属于直针，即穿刺针的针杆是直的，以及针头在机体内行进的针道路径也是直的，而目前临床上几乎不使用曲针进行医学穿刺。

临床上进行医学穿刺时，需要先通过超声、CT或MR等医学影像扫描对靶病灶的位置及机体结构的情况进行评价，然后在影像评价的基础上再设计穿刺针进针的针道路径。所设计的针道路径必需避开某些重要器官或特定组织(神经、血管)，以免造成机体不必要的重大伤害。

因此，当靶病灶的位置比较偏僻，其前方有重要器官遮挡，或进针方向上有特定的组织时，直针穿刺受到很大的限制。这有可能造成设计出的直针的针道路径存在倾斜角度过大、路径过长的缺点，增加实际操作的困难。由于机体皮肤、软组织存在一定的柔韧性和活动度，再加上呼吸运动的影响，因此倾斜角度越大，在实践操作时越容易发生针道偏移，甚至有可能无法设计出符合要求的直针的针道路径。在穿刺进针过程中，为了观察针道是否发生偏移以及对偏移针道的纠正是否到位，需要反复通过影像扫描进行评估。这重复的影像扫描，使得临床穿刺操作变得繁琐复杂、时间延长，增加了电离辐射(X射线等)的接触时间。因此，直针穿刺存在一定的局限性。目前临床上几乎很少应用曲针进行穿刺。临床上人工操作进行曲针穿刺时，相对于直针穿刺，存在很大的缺陷。一方面，穿刺时确定进针角度以及穿刺过程中维持进针角度，避免进针过程中发生针道偏移，曲针的难度明显大于直针；另一方面，预测进针路径以及针尖可能达到的位置，曲针的难度明显大于直针，临床上应用受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印导航模板的医用曲针穿刺方法，以解决上述背景技术中提出的当靶病灶的位置比较偏僻，其前方有重要器官遮挡，或进针方向上有特定的组织时，直针穿刺受到很大的限制，这有可能造成设计出的直针的针道路径存在倾斜角度过大、路径过长的缺点，增加实际操作的困难。由于机体皮肤、软组织存在一定的柔韧性和活动度，再加上呼吸运动的影响，因此倾斜角度越大，在实践操作时越容易发生针道偏移，甚至有可能无法设计出符合要求的直针的针道路径。在穿刺进针过程中，为了观察针道是否发生偏移以及对偏移针道的纠正是否到位，需要反复通过影像扫描进行评估，这重复的影像扫描，使得临床穿刺操作变得繁琐复杂、时间延长，增加了电离辐射(X射线等)的接触时间。因此，直针穿刺存在一定的局限性。目前临床上几乎很少应用曲针进行穿刺。临床上人工操作进行曲针穿刺时，相对于直针穿刺，存在很大的缺陷。一方面，穿刺时确定进针角度以及穿刺过程中维持进针角度，避免进针过程中发生针道偏移，曲针的难度明显大于直针；另一方面，预测进针路径以及针尖可能达到的位置，曲针的难度明显大于直针，临床上应用受限的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种医用曲针，包括针杆和针芯，所述针杆的顶部一体成型连接有针杆帽，所述针杆的圆周内壁接触所述针芯，所述针芯的顶部一体成型连接有针芯帽，所述针芯贯穿所述针杆的圆周内壁，且所述针芯帽的底部与所述针杆帽的顶部接触，所述针杆为“C”形，截自半径值圆周的一段，即所述针杆只有属于同一个半径值的弯曲弧度，所述针杆不能带有两个及以上不同半径值的弧度，亦不能是带有相同半径值弧度的“S”形，所述针杆的长度应小于圆周1/4，所述针芯具有与所述针杆相同一致的弯曲弧度。

一种3D打印导航模板，包括厚型3D打印基板和薄型3D打印基板，所述厚型3D打印基板的内部一体成型连接有厚型直针穿刺通道和厚型曲针穿刺通道，所述薄型3D打印基板的顶部一体成型连接有直针穿刺柱和曲针穿刺柱，所述直针穿刺柱的内部设有薄型直针穿刺通道，所述曲针穿刺柱的内部设有薄型曲针穿刺通道，所述厚型直针穿刺通道和薄型直针穿刺通道的圆周内壁接触有穿刺直针，所述厚型曲针穿刺通道和薄型曲针穿刺通道的圆周内壁接触有针杆，所述厚型曲针穿刺通道和薄型曲针穿刺通道的弯曲弧度与所述针杆的弯曲弧度一致，所述厚型曲针穿刺通道和薄型曲针穿刺通道的长度>2cm，所述厚型曲针穿刺通道和薄型曲针穿刺通道内径与所述针杆的外径一致。

一种基于3D打印导航模板的医用曲针的穿刺方法，该基于3D打印导航模板的医用曲针的穿刺方法包括如下步骤：

S1：影像扫描：在穿刺操作之前，须进行三维影像扫描如CT、MR、PET/CT等，获取机体三维影像数据，对机体内的靶病灶的位置及其与周围器官、血管、神经的关系进行准确评估，并确定哪些器官或组织是穿刺中需避免损伤的；

S2：设计针道：根据医学穿刺的目的，在三维影像上设计合理的针道路径，须避开不应损伤的重要器官或组织，先考虑设计所述穿刺直针的针道路径，当所述穿刺直针的针道路径因受限而无法满足操作需求时，再考虑设计曲针的针道路径，确定最佳的半径值、进针角度和进针的深度，当有临床需要时，可设计为同时具有多条针道路径，可以同时有直针和曲针的针道路径，也可以同时有多种不同进针角度；

S3：设计导航模板：通过机体三维影像数据，设计与体表贴合的所述厚型3D打印基板或者所述薄型3D打印基板，并确定定位装置、固定装置，通过已设计好的针道路径的三维数据，设计相应的穿刺通道，组合成3D打印导航模板的整体三维结构数据；

S4：3D打印：将上述数据导入3D打印机，选择相应的打印材料，通过3D打印获得相应的3D打印导航模板，即得所述厚型3D打印基板或者所述薄型3D打印基板；

S5：定位与固定：临床操作时，先通过定位装置确定所述厚型3D打印基板或者所述薄型3D打印基板在受检者体表的相应位置，并通过固定装置使所述厚型3D打印基板或者所述薄型3D打印基板稳固地固定在体表相应位置；

S6：穿刺与进针：按照事先设计的进针路径，选择相应弧度及长度的所述曲针或相应长度的所述穿刺直针，分别沿着所述厚型3D打印基板或者所述薄型3D打印基板上对应的穿刺通道进针，并将其针尖推进到预期的深度，期间可通过影像扫描评估针道是否发生偏移、针头是否到达预定位置，当针头到达靶病灶后，再根据医学穿刺的目的，完成后续医学操作如活检、粒子植入或药物注射等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种基于3D打印导航模板的医用曲针穿刺方法，能够使针道路径有效避开某些重要的器官或组织，使针尖顺利到达靶病灶，从而弥补直针穿刺的局限性，能够极大降低曲针穿刺过程中针道偏移的几率，利用3D打印导航模板技术，解决曲针穿刺的技术缺陷，降低针道偏移几率、提高穿刺准确性、提高操作便捷性，使曲针穿刺在临床实践上具有较强可行性，从而解决直针穿刺的局限性，增加医学穿刺的适用范围，将减少重复影像扫描的次数，降低电离辐射的接触时间。

附图说明

图1为本发明穿刺曲针结构示意图；

图2为本发明3D打印基板示意图。

图中：100针杆帽、110针芯帽、200针芯、210针杆、300穿刺直针、400厚型3D打印基板、410厚型直针穿刺通道、420厚型曲针穿刺通道、500薄型3D打印基板、510薄型直针穿刺通道、520薄型曲针穿刺通道、530直针穿刺柱、540曲针穿刺柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于3D打印导航模板的医用曲针的穿刺方法，即在曲针穿刺时能够非常便捷地确定进针角度、稳固维持进针角度、有效预测进针路径以及针尖将要到达的位置，解决临床直针穿刺的局限性，拓宽医学穿刺的适用范围，请参阅图1-2，包括针杆210、针芯200、穿刺直针300、厚型3D打印基板400和薄型3D打印基板500；

请再次参阅图1，针杆帽100的顶部接触有针芯帽110，具体的，针杆帽100的底部一体成型连接有针杆210，针杆210的圆周内壁接触针芯200，针芯200的顶部一体成型连接有针芯帽110；

请再次参阅图1，针芯200的圆周外壁和针杆帽100活动连接，具体的，针芯200贯穿针杆210的圆周内壁，且针芯帽110的底部与针杆帽100的顶部接触，针杆210为“C”形，截自半径值圆周的一段，即整个针杆210只有属于同一个半径值的弯曲弧度，针杆210不能带有两个及以上不同半径值的弧度，亦不能是带有相同半径值弧度的“S”形，针杆210的长度应小于圆周1/4，针芯200具有与针杆210相同一致的弯曲弧度，针杆210应具有一定的硬度，变形性小，在较大力度操作下也不会发生变形；

请再次参阅图1-2，穿刺曲针的其它部分，包括针杆帽100或手柄、针芯帽110、针杆尖、针芯尖、切割槽等其它方面的结构，没有特殊要求，可针对不同的临床目的而使用市面上可见的各种设计，对于同一个半径值的穿刺曲针，特别是大半径值，可以设计多个不同长度的针杆210，构成一个穿刺曲针套装，以适应不同深度的靶病灶，对于同一深度的靶病灶，也可设计多个不同半径值针杆210的曲针构成一个穿刺曲针套装，以适用于不同情况的靶病灶，或者不同穿刺曲针和不同的穿刺直针一起组成一个适用于大部分靶病灶的通用型穿刺针套装；

请再次参阅图2，厚型3D打印基板400和薄型3D打印基板500的圆周内壁与穿刺直针300和穿刺曲针的圆周外壁接触，具体的，厚型3D打印基板400的内部一体成型连接有厚型直针穿刺通道410和厚型曲针穿刺通道420，薄型3D打印基板500的顶部一体成型连接有直针穿刺柱530和曲针穿刺柱540，直针穿刺柱530中央有薄型直针穿刺通道510，曲针穿刺柱540中央有薄型曲针穿刺通道520，厚型直针穿刺通道410和薄型直针穿刺通道510的圆周内壁接触有穿刺直针300，厚型曲针穿刺通道420和薄型曲针穿刺通道520的圆周内壁接触有穿刺曲针，根据医学穿刺目及进针路径预先设计的要求，模板可以只有1个穿刺通道，也可以同时有多个穿刺通道，可以只进行曲针或直针穿刺，也可以同时进行曲针和直针的穿刺，可以行同一个进针角度的穿刺，也可以同时进行多个不同进针角度的穿刺，直针并不是必需品，且曲针和直针因实际情况不同，也没有固定的位置关系(为便于统一介绍，在图例中并未进行区分)；

请再次参阅图2，薄型3D打印基板500的顶部与厚型3D打印基板400的底部接触，具体的，厚型3D打印基板400的底部活动设有薄型3D打印基板500，薄型3D打印基板500的顶部一体成型连接有薄型直针穿刺通道510和薄型曲针穿刺通道520，厚型曲针穿刺通道420和薄型曲针穿刺通道520的弯曲弧度与针杆210(曲针)的弯曲弧度一致，厚型曲针穿刺通道420和薄型曲针穿刺通道520的长度>2cm，这样可最大可能地减少针杆210在穿刺通道内的摆动性，从而减少针道偏移地几率和偏移程度，有利于精确地预测针道路径及判断针尖将要到达的位置，厚型曲针穿刺通道420和薄型曲针穿刺通道520内径与针杆210的外径一致，其中厚型3D打印基板400和薄型3D打印基板500需按照不同的穿刺要求进行分开使用(为便于统一介绍，在图例中并未进行区分)，穿刺通道可以是位于一定厚度的厚型3D打印基板400，亦可位于薄型3D打印基板500上，基板及穿刺通道壁的构成材料，具有一定的硬度，变形性小，即使在较大力度进行穿刺时，基板不会发生形变而与体表不贴合，穿刺通道不会发生形变而导致进针阻力增大或针道偏移，3D打印导航模板还应常规具有定位装置和固定装置，可以采用市面上可见的各种3D打印模板的定位和固定方法，3D打印导航模板其它部分，包括基板主体结构、附属结构等，无特殊要求，可以采用市面上可见的各种3D打印模板模式。

本发明还提供一种基于3D打印导航模板的医用曲针的穿刺方法：

请参阅图1-2，该基于3D打印导航模板的医用曲针的穿刺方法包括如下步骤：

S2：设计针道：根据医学穿刺的目的，在三维影像上设计合理的针道路径，须避开不应损伤的重要器官或组织，先考虑设计穿刺直针300的针道路径，当穿刺直针300的针道路径因受限而无法满足操作需求时，再考虑设计曲针的针道路径，确定最佳的半径值、进针角度和进针的深度，当有临床需要时，可设计为同时具有多条针道路径，可以同时有直针和曲针的针道路径，也可以同时有多种不同进针角度；

S3：设计导航模板：通过机体三维影像数据，设计与体表贴合的厚型3D打印基板400或者薄型3D打印基板500，并确定定位装置、固定装置，通过已设计好的针道路径的三维数据，设计相应的穿刺通道，组合成3D打印导航模板的整体三维结构数据；

S4：3D打印：将上述数据导入3D打印机，选择相应的打印材料，通过3D打印获得相应的3D打印导航模板，即得厚型3D打印基板400或者薄型3D打印基板500；

S5：定位与固定：临床操作时，先通过定位装置确定厚型3D打印基板400或者薄型3D打印基板500在受检者体表的相应位置，并通过固定装置使厚型3D打印基板400或者薄型3D打印基板500稳固地固定在体表相应位置；

S6：穿刺与进针：按照事先设计的进针路径，选择相应弧度及长度的曲针200或相应长度的穿刺直针300，分别沿着厚型3D打印基板400或者薄型3D打印基板500上对应的穿刺通道进针，并将其针尖推进到预期的深度，期间可通过影像扫描评估针道是否发生偏移、针头是否到达预定位置，当针头到达靶病灶后，再根据医学穿刺的目的，完成后续医学操作如活检、粒子植入或药物注射等。

实施例

现通过本发明所制成的一种医用曲针与某市面常用穿刺针进行试验对比，试验过程如下；

1、采用医疗仿真模具，对不便于进行直线穿刺的病灶位置进行确定，分别采用两种不同的穿刺方法进行二十次穿刺，并对穿刺的偏移次数进行核算。

2、采用医疗仿真模具，对不便于进行直线穿刺的病灶位置进行确定，分别采用两种不同的穿刺方法进行二十次穿刺，确定穿刺结果，并对穿刺的精准度进行核算。

3、采用医疗仿真模具，对不便于进行直线穿刺的病灶位置进行确定，分别采用两种不同的穿刺方法进行十次穿刺，并对穿刺的总时间进行记录。

试验数据如下：

	偏移次数/次	精准度/％	便捷性/S
				实施例1	0	100	350
复检	1	95	352
				对比例1	9	55	620

经实验对比，本发明所制成的基于3D打印导航模板的医用曲针，具有良好的精准度和便捷性，即在曲针穿刺时能够非常便捷地确定进针角度、稳固维持进针角度、有效预测进针路径以及针尖将要到达的位置，解决临床直针穿刺的局限性，拓宽医学穿刺的适用范围。

综合以上所述，该种基于3D打印导航模板的医用曲针穿刺方法，能够使针道路径有效避开某些重要的器官或组织，使针尖顺利到达靶病灶，从而弥补直针穿刺的局限性，能够极大降低曲针穿刺过程中针道偏移的几率，利用3D打印导航模板技术，解决曲针穿刺的技术缺陷，降低针道偏移几率、提高穿刺准确性、提高操作便捷性，使曲针穿刺在临床实践上具有较强可行性，从而解决直针穿刺的局限性，增加医学穿刺的适用范围，将减少重复影像扫描的次数，降低电离辐射的接触时间。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种医用曲针，其特征在于：包括针杆（210）和针芯（200），所述针杆（210）的顶部一体成型连接有针杆帽（100），所述针杆（210）的圆周内壁接触所述针芯（200），所述针芯（200）的顶部一体成型连接有针芯帽（110），所述针芯（200）贯穿所述针杆（210）的圆周内壁，且所述针芯帽（110）的底部与所述针杆帽（100）的顶部接触，所述针杆（210）为“C”形，截自半径值圆周的一段，即所述针杆（210）只有属于同一个半径值的弯曲弧度，所述针杆（210）不能带有两个及以上不同半径值的弧度，亦不能是带有相同半径值弧度的“S”形，所述针杆（210）的长度应小于圆周1/4，所述针芯（200）具有与所述针杆（210）相同一致的弯曲弧度。

2.一种3D打印导航模板，其特征在于：包括厚型3D打印基板（400）和薄型3D打印基板（500），所述厚型3D打印基板（400）的内部一体成型连接有厚型直针穿刺通道（410）和厚型曲针穿刺通道（420），所述薄型3D打印基板（500）的顶部一体成型连接有直针穿刺柱（530）和曲针穿刺柱（540），所述直针穿刺柱（530）的内部设有薄型直针穿刺通道（510），所述曲针穿刺柱（540）的内部设有薄型曲针穿刺通道（520），所述厚型直针穿刺通道（410）和薄型直针穿刺通道（510）的圆周内壁接触有穿刺直针（300），所述厚型曲针穿刺通道（420）和薄型曲针穿刺通道（520）的圆周内壁接触有针杆（210），所述厚型曲针穿刺通道（420）和薄型曲针穿刺通道（520）的弯曲弧度与所述针杆（210）的弯曲弧度一致，所述厚型曲针穿刺通道（420）和薄型曲针穿刺通道（520）的长度>2cm，所述厚型曲针穿刺通道（420）和薄型曲针穿刺通道（520）内径与所述针杆（210）的外径一致。

3.一种如权利要求1-2中任一项所述的基于3D打印导航模板的医用曲针的穿刺方法，其特征在于：该基于3D打印导航模板的医用曲针的穿刺方法包括如下步骤：

S2：设计针道：根据医学穿刺的目的，在三维影像上设计合理的针道路径，须避开不应损伤的重要器官或组织，先考虑设计所述穿刺直针（300）的针道路径，当所述穿刺直针（300）的针道路径因受限而无法满足操作需求时，再考虑设计曲针的针道路径，确定最佳的半径值、进针角度和进针的深度，当有临床需要时，可设计为同时具有多条针道路径，可以同时有直针和曲针的针道路径，也可以同时有多种不同进针角度；

S3：设计导航模板：通过机体三维影像数据，设计与体表贴合的所述厚型3D打印基板（400）或者所述薄型3D打印基板（500），并确定定位装置、固定装置，通过已设计好的针道路径的三维数据，设计相应的穿刺通道，组合成3D打印导航模板的整体三维结构数据；

S4：3D打印：将上述数据导入3D打印机，选择相应的打印材料，通过3D打印获得相应的3D打印导航模板，即得所述厚型3D打印基板（400）或者所述薄型3D打印基板（500）；

S5：定位与固定：临床操作时，先通过定位装置确定所述厚型3D打印基板（400）或者所述薄型3D打印基板（500）在受检者体表的相应位置，并通过固定装置使所述厚型3D打印基板（400）或者所述薄型3D打印基板（500）稳固地固定在体表相应位置；

S6：穿刺与进针：按照事先设计的进针路径，选择相应弧度及长度的所述曲针或相应长度的所述穿刺直针（300），分别沿着所述厚型3D打印基板（400）或者所述薄型3D打印基板（500）上对应的穿刺通道进针，并将其针尖推进到预期的深度，期间可通过影像扫描评估针道是否发生偏移、针头是否到达预定位置，当针头到达靶病灶后，再根据医学穿刺的目的，完成后续医学操作如活检、粒子植入或药物注射等。