CN210727837U - 用于辅助肝脏穿刺操作的导板 - Google Patents

Abstract

用于辅助肝脏穿刺操作的导板。属于肝脏穿刺器械领域。现有的创肿瘤原位治疗技术缺少的辅助穿刺操作的器械，导致的穿刺针道走向不准确的问题。用于辅助肝脏穿刺操作的导板的设计方法，获得胸腔皮肤上带有定位点组的胸腔部位的CT扫描数据；进行肝脏及周围血管、脏器、骨骼、皮肤的三维模型的重构；在获得的三维模型中模拟肝脏穿刺，确定针道的设计方案；利用确定的针道方案以及皮肤上定位点组，设计带有穿刺针道以及定位点组的导板；将设计好的导板模型进行3D打印。得到辅助肝脏穿刺操作的导板成品。本实用新型方法能够通过术前手术方案的制定，提高手术的安全性，准确性。产品的结构简单制造成本低。

Description

用于辅助肝脏穿刺操作的导板

技术领域

本实用新型涉及一种用于辅助肝脏穿刺操作的导板。

背景技术

射频消融术是一种微创肿瘤原位治疗技术，借助于超声或CT等影像技术定位及引导电极针直接***肿瘤内，通过射频能量使病灶局部组织产生高温，干燥最终凝固和灭活软组织和肿瘤。术中不仅需要避开重要血管、胆管及其他相邻器官等结构，同时还需要根据影像设备对进针行程随时监视和规划，以确定角度以及进针距离。B超由于其空间分辨率相对较低，容易受周围组织干扰，并且肠内气体、肥胖和肋骨的干扰经常影响判断，在传统的B超引导的射频消融中，对于直径小于等于20mm的小肝癌或者是贴近周围脏器（如食管、胃、肠道等）、血管（如肝动脉、肝静脉、胃右动脉等）的占位区域，超声引导经皮穿刺操作难度大且定位误差大，难以短时间内准确定位，从而导致术前定位效率低、治疗难度大。而CT虽然有足够的分辨率来显示病人体内脏器和血管的解剖位置和形态，但是由于其操作时间较长，在引导穿刺定位的过程中，需要反复通过做CT来校正以确保穿刺的准确性，不仅消耗了检查床位的资源，并且极大增加了患者放射暴露的时间，潜在的副作用较大。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有的创肿瘤原位治疗技术缺少的辅助穿刺操作的器械，导致的穿刺针道走向不准确的问题，而提出一种用于辅助肝脏穿刺操作的导板。

用于辅助肝脏穿刺操作的导板，所述的导板包括导板本体，导板本体表面具有一组横向加强筋和纵向加强筋垂直交叉形成的加强筋网，

导板本体的一侧具有一组定位孔，每个定位孔内设置十字形定位体，定位孔与十字形定位体的圆心重合，

导板本体的另一侧具有穿刺操作窗，穿刺操作窗内镶装第一针道镶块和第二针道镶块，第一针道镶块和第二针道镶块对接面分别设置凹槽，凹槽的横截面为半圆形，第一针道镶块和第二针道镶块对接面的凹槽对扣后形成截面为圆形的针道，针道的中轴线与导板本体相交；

穿刺操作窗的一边与导板本体的一边连通。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型是基于3D打印的穿刺导板可以辅助医生快速定位，快速完成手术操作，特别是针对直径较小，空间位置特殊复杂，多发肿瘤有特别的优势。通过术前手术方案的制定，可以进一步提高手术的安全性，准确性，特别是可以避开重要的血管及危及器官。3D打印加工周期短，且材料成本低，不仅满足临床上的时间要求，也能极大的降低患者的经济负担。

基于CTA的影像数据进行三维重构：包括皮肤、肋骨、病灶、肝脏血管、胃、胆管等，根据重构好的模型设计最佳的穿刺方案，同时完成进针的术前模拟，进针角度和距离。根据确认好的术前模拟方案设计相应的穿刺导板，使用3D打印技术完成穿刺导板制作。

针对患者的定制化的辅助肝脏穿刺操作的导板，能够在肝脏穿刺过程实现快速精准定位，大大提高手术效率和治疗精准度，将穿刺针道设计成独特的模块化结构，组装和拆卸方便，能够保证操作过程的连贯性。整个使用操作过程不会给治疗带来负担，操作简单，上手即用。

本实用新型设计的用于辅助肝脏穿刺操作的定位床，定位床床板两侧带有扶手，扶手、限位梁和高度调整螺杆三者配合，实现高度调整，可针对不同胖瘦体型的患者进行限位梁高度的调整，以固定患者，同时定位床上方有可伸缩胸部固定支架，CT扫描过程中伸缩胸部支架顶住胸骨体区域，在胸部扫描过程中，能有效抑制呼吸带来的胸部扩张与收缩，从而提高导板设计方法过程中mark点标记步骤的定位精度。

附图说明

图1为本实用新型涉及到的方法流程图；

图2为本实用新型步骤三涉及的穿刺模拟示意图；

图3为皮肤加厚操作示意图；

图4、5为本实用新型涉及的用于辅助肝脏穿刺操作的导板结构示意图；

图6为本实用新型涉及的用于辅助肝脏穿刺操作的定位床结构示意图；

图7为本实用新型进行实用新型对现有技术进行分析时的误差分析原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式的用于辅助肝脏穿刺操作的导板，如图3、5所示，所述的导板包括导板本体1，导板本体1表面具有一组凸起的横向加强筋2和纵向加强筋3垂直交叉形成的加强筋网，

导板本体1的一侧具有一组定位孔4，每个定位孔4内设置十字形定位体5，定位孔4与十字形定位体5的圆心重合，

导板本体1的另一侧具有穿刺操作窗6，穿刺操作窗6内镶装第一针道镶块7和第二针道镶块8，第一针道镶块7和第二针道镶块8对接面分别设置凹槽9，凹槽9的横截面为半圆形，第一针道镶块7和第二针道镶块8对接面的凹槽9对扣后形成截面为圆形的针道10，针道的中轴线与导板本体相交；

穿刺操作窗的一边与导板本体的一边连通，方便下针后的拆除导板本体1的操作。

具体实施方式二：

与具体实施方式一不同的是，本实施方式的用于辅助肝脏穿刺操作的导板，所述的第一针道镶块和第二针道镶块对接面的凹槽对扣后形成的针道的中轴线与导板本体相交所成夹角为1-89°。

具体实施方式三：

利用上述定位床进行的一种用于辅助肝脏穿刺操作的导板的设计方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、通过用于辅助肝脏穿刺操作的定位床将患者固定在定位床上，在胸腔皮肤上通过标记一组定位点的方式标记出肝脏位置，并将定位点以凸起的形式显示，然后获得胸腔皮肤上带有定位点组的胸腔部位的CT扫描数据；

步骤二、利用步骤一获得的带有定位点组的CT扫描数据进行肝脏及周围血管、脏器、骨骼、皮肤的三维模型的重构；

步骤三、在步骤二获得的三维模型中模拟肝脏穿刺，确定针道的设计方案；

步骤四、利用步骤三确定的针道方案以及皮肤上定位点组，设计带有穿刺针道以及定位点组的导板；

步骤五、将设计好的导板模型进行3D打印，得到辅助肝脏穿刺操作的导板成品。

本实用新型核心操作技术点在于体表mark点定位技术，通过上述误差综合分析，可以知道穿刺针道偏差的主要原因在于按压皮脂层产生的形变，影响了穿刺的角度，而超声反馈的影像数据仅能观察大致偏离方向，而不能指导针道微调，在胸骨体处皮脂层厚度最薄处进行穿刺操作，即导板贴合定位时产生的皮脂滑动的误差会最小，结合导板柱状针道0.4mm的微调间隙，可以保证最佳的穿刺精度。

所述的用于辅助肝脏穿刺操作的定位床，如图6所示，所述的定位床包括床板B1，床板B1的床头位置设置颈部支撑架B3，床板B1的两侧长边在靠近床头位置分别设置有一扶手B6，扶手B6上设置水平滑道，限位梁B2的两端分别安装滚动滑轮B5，限位梁B2设置在床板B1上方，限位梁B2的两端分别与对应侧的扶手B6的滑道滚动安装，限位梁B2的梁体旋接高度调整螺杆B4，高度调整螺杆B4的移动方向垂直于床板B1的板面，高度调整螺杆B4的远离床板B1的一端为螺帽，高度调整螺杆B4的靠近床板B1的一端固定设置一个压板，压板用于增加与人体胸部的接触面积。

所述的限位梁B2为弧形。

利用CT口径的标准定位床，定位床床板两侧带有扶手，扶手、限位梁和高度调整螺杆三者配合，实现高度调整，可针对不同胖瘦体型的患者进行限位梁高度的调整，以固定患者，同时定位床上方有可伸缩胸部固定支架，CT扫描过程中伸缩胸部支架顶住胸骨体区域，在胸部扫描过程中，能有效抑制呼吸带来的胸部扩张与收缩，从而进一步保证mark点的定位精度。

误差分析：B超引导经皮穿刺主要误差包括影响重构测量误差、患者个体差异误差以及手术操作者的人为误差，通常认为前两种误差为绝对误差，而术者操作误差为人为可控误差，即术者经验操作技巧影响误差大小。个体误差主要考虑患者肥胖程度、肿瘤大小、及占位位置与主要血管脏器之间的关系。即个体差异影响最终手术的难度。

所以，本实用新型设计的导板主要针对小细胞多发性肝癌有特殊的辅助定位功能，术前进行数字手术方案模拟，确定最佳穿刺路径及避开主要门血管和重要脏器，能有效的控制人为操作误差，同时忽略B超重构测量误差，从而准确穿刺至病灶患处。

基于统计分析的平均结果，使用三角函数数据模型模拟穿刺针穿刺IV、V区域肿瘤，肿瘤直径20mm，经过模拟计算，穿刺针在初始体表处偏离理论穿刺轨道3.82度，穿刺针在最终落点就会完全偏离肿瘤中心，如图7所示，设：进针距离S、偏离距离L、偏离角度α，

L=sinα*S

通过三角函数数学模型模拟计算B超引导穿刺肝脏IV、V区域内2cm的小细胞肝癌，初始穿刺偏差角度偏离理论针道4度就会产生误差，针对这种风险较高的手术，临床通常会放弃射频消融术而使用开放性手术。穿刺过程中，需要尽可能穿刺到肿瘤中心，以保证彻底消融掉肿瘤病灶。一旦消融不完全还会存在术后复发的风险。因此精确的穿刺辅助导板进行针道定位导航能提高穿刺精度和降低手术风险。

因患者在CT扫描过程中会不自主的呼吸，胸腔肋骨部分会有较大幅度的扩张和收缩，这对三个mark点之间的空间位置关系产生一定的定位误差，因此在做CT和手术过程中，我们使用体外固定床装置，配合体表mark定位手段构成新型定位技术，定位技术主要使用适合CT口径的标准定位床，两侧带有扶手，扶手、限位梁和高度调整螺杆三者配合，实现高度调整，可针对不同胖瘦体型的患者进行限位梁高度的调整，以固定患者，同时定位床上方有可伸缩胸部固定支架，CT扫描过程中伸缩胸部支架顶住胸骨体区域，在胸部扫描过程中，能有效抑制呼吸带来的胸部扩张与收缩，从而进一步保证mark点的定位精度。

具体实施方式四：

与具体实施方式三不同的是，本实施方式的用于辅助肝脏穿刺操作的导板的设计方法，所述的步骤一中，在胸腔皮肤上通过标记一组定位点的方式标记出肝脏位置，并将定位点以凸起的形式显示的过程，具体为：

使用油性mark笔在肝脏附近的体表进行mark标记，要求mark位置符合解剖要求（第10根和第11根肋骨之间的位置），均匀分布在肝脏周围的体表上，使用铅点准确粘贴在mark点标记处，制造皮肤凸起的特征方便导板定位孔定位。推入至CT进行增强CT扫描。

具体实施方式五：

与具体实施方式四不同的是，本实施方式的用于辅助肝脏穿刺操作的导板的设计方法，所述的步骤二中，利用步骤一获得的带有定位点组的CT扫描数据进行肝脏及周围血管、脏器、骨骼、皮肤的三维模型的重构的过程，具体为：

使用new project 命令导入病人CT数据，数据格式为 .dicom,使用segment菜单下的threshold的命令进行阈值调节，分别对肝脏、血管、肿瘤、肋骨骨骼、皮肤、已经周围脏器的三维重构，获得其三维模型。

具体实施方式六：

与具体实施方式五不同的是，本实施方式的用于辅助肝脏穿刺操作的导板的设计方法，所述的步骤三中，在步骤二获得的三维模型中模拟肝脏穿刺，确定针道的设计方案的过程，具体为：

将皮肤、骨骼、肿瘤、血管等三维模型以stl格式保存，并导入工业设计软件geomagic design direct软件中进行穿刺针道的模拟设计，设计原则：避开胸部肋骨，及周围主要血管，且另针头准确置入肿瘤中心，保证进针的行程最短，根据穿刺针的标准直径进行针道设计，这里穿刺针直径2.7mm，考虑到实际加工精度，穿刺孔径设计为3.1mm；针道壁厚设计为3mm，针道拉伸出皮肤，高于体表5cm。综上完成穿刺模拟方案。如图2所示。

具体实施方式七：

与具体实施方式六不同的是，本实施方式的用于辅助肝脏穿刺操作的导板的设计方法，步骤四中，利用步骤三确定的针道方案以及皮肤上定位点组，设计带有穿刺针道以及定位点组的导板的过程，具体为：

步骤四一、将模拟好的针道模型与皮肤上的定位点组共同导入geomagic studio2014软件中，首先对皮肤数据进行向外偏置加厚，厚度为2mm；如图3所示；

步骤四二、设计定位孔，根据CT图像上的铅点位置，设计相应的定位孔，为了更好的对准mark中心点在定位孔上设计了十字结构；

步骤四三、为了进一步强化导板的刚性，防止在使用时弯曲变形，在导板外表面设计了加强筋结构

步骤四四、为了在术中配合超声检查，需要在术中将导板拆除，因此需要将穿刺口部位设计成可装配的镶块结构，使用时将镶块分别拆除，然后将导板从穿刺针上取出，即可使用B超进行穿刺位置检查，同时在导板上标注患者的个人病例信息。

本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于辅助肝脏穿刺操作的导板，其特征在于：所述的导板包括导板本体，导板本体表面具有一组横向加强筋和纵向加强筋垂直交叉形成的加强筋网，

导板本体的一侧具有一组定位孔，每个定位孔内设置十字形定位体，定位孔与十字形定位体的圆心重合，

导板本体的另一侧具有穿刺操作窗，穿刺操作窗内镶装第一针道镶块和第二针道镶块，第一针道镶块和第二针道镶块对接面分别设置凹槽，凹槽的横截面为半圆形，第一针道镶块和第二针道镶块对接面的凹槽对扣后形成截面为圆形的针道，针道的中轴线与导板本体相交；

穿刺操作窗的一边与导板本体的一边连通。

2.根据权利要求1所述的用于辅助肝脏穿刺操作的导板，其特征在于：所述的第一针道镶块和第二针道镶块对接面的凹槽对扣后形成的针道的中轴线与导板本体相交所成夹角为1-89°。

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