应用3D打印技术制造人体透明椎管管腔的方法技术

本发明专利技术公开了一种应用3D打印技术制造人体透明椎管管腔的方法，其方法为：第一步、通过计算机断层，即CT测量并获取人体椎管管腔数据；第二步、应用CATIA软件，按照上述测量的数据生成3D图像；第三步、将上述椎管腔3D打印数据输入3D打印机，应用透明聚酯材料经3D打印生成仿生人体透明椎管管腔。有益效果：本发明专利技术提供的仿生人体透明椎管管腔，在充满仿生无色脑脊液状态时，可直视下观察、研究颜色明显的麻醉药在椎管腔内的药代动力学规律，获得麻醉平面控制的定量研究数据及技术培训。不仅可进行蛛网膜下腔麻醉平面控制因素的定量研究，同时，可以为麻醉科医生和医学院校医学生进行麻醉平面调控因素培训提供极其有利的帮助。醉平面调控因素培训提供极其有利的帮助。醉平面调控因素培训提供极其有利的帮助。

【技术实现步骤摘要】
应用3D打印技术制造人体透明椎管管腔的方法


[0001]本专利技术涉及一种制造人体透明椎管管腔的方法，特别涉及一种应用3D打印技术制造人体透明椎管管腔的方法。

技术介绍

[0002]目前，蛛网膜下腔神经阻滞是重要的临床麻醉技术。原理是：在第二腰椎以下的椎体间隙穿刺，穿刺针尖端进入到蛛网膜下腔后把盛装麻醉药液的注射器紧密连接到穿刺针尾端，推动注射器，其内的麻醉药液注射到蛛网膜下腔内的脑脊液中。麻醉药液在脑脊液中的扩散范围(麻醉平面：麻醉药液对所浸泡范围内的神经根和脊髓产生麻醉作用。)由以下几方面因素决定：注药速度、注药容量、药液相对于脑脊液的比重、脊柱的倾斜角度。麻醉平面可以根据不同手术的需求进行确定和调整。蛛网膜下腔神经阻滞是风险很高的临床麻醉技术，其风险体现在：
①
穿刺技术的熟练准确程度，
②
麻醉平面的调控。目前，已经研发出仿生人体脊柱模型用于对麻醉医学生和麻醉住院医师的培训，获得了较好的蛛网膜下腔穿刺技术培训效果。但该模型缺乏对麻醉平面调控的直观培训效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是研发仿生人体透明椎管管腔，在充满仿生脑脊液状态时，可直视下观察、研究麻醉药在椎管腔内的药代动力学规律，用于医科学生和麻醉科医生的培训、教学以及科研等工作而提供的一种应用3D打印技术制造人体透明椎管管腔的方法。
[0004]本专利技术提供的应用3D打印技术制造人体透明椎管管腔的方法，其方法包括如下步骤：
[0005]第一步、通过计算机断层，即CT测量并获取人体椎管管腔数据，具体步骤如下：
[0006]步骤1、椎管管腔曲度：获得人体侧位全脊椎椎管矢状位中心线的剖面图，该图竖直放置于直角坐标系中，Y轴数值代表椎管各特征部位高度数值，Y轴数值精确到1mm；X轴数值：从各椎体的椎管前壁中点至Y轴建立水平线，并测量数值做为X轴数值，X轴数值精确到0.01mm，各条水平线以Y轴端为零点，椎管管腔前壁端的连线即可显示椎管管腔的曲度，把椎体管腔中点所对应的平行于X轴的数值和Y轴数值输入到三维成像软件中即可形成椎管管腔曲度，椎管管腔曲度包括有颈曲、胸曲、腰曲和骶曲；
[0007]步骤2、各椎体所在的高度数值：以第二骶骨为Y轴零点，向上计算出各椎体所在的高度数值；
[0008]步骤3、测量各椎体测量点的椎管管腔CT水平横断面的特征性线段数值：在各椎管横断面的椎板关节突之间连线做为A线并测量长度；在椎管横断面内平行A线测量最长径线做为B线；以椎管横断面内最凸起的棘突根部垂直于A线和B线向椎管前壁连线并测量长度做为C线；在椎管横断面内两侧关节突处做为D线和E线,D线和E线分别平行于C线向椎管前壁连线并测量长度；
[0009]第二步、应用CATIA软件，按照上述测量的数据生成3D图像，具体步骤如下：
[0010]步骤1、椎管曲度及椎管高度设计：上述的椎管腔是指包含脑脊液的硬脊膜囊和蛛网膜下腔所占据的椎管腔空间，硬脊膜囊终止于第二骶椎，第二骶骨以下的骶管空间被排除，椎管腔设计包括如下各节段：颈椎1
‑
7、胸椎1
‑
12、腰椎1
‑
5、骶椎1和2；
[0011]步骤2、椎管曲度设计：应用CATIA软件建立直角坐标系，按照上述各椎体管腔中点所对应的平行于X轴的直线数值复制以Y轴为原点的同向线段，各条线段之间的高度距离按照前述的标高数值计算，各条线段远点相连接，所形成的曲线即为椎管前壁中点曲度线，即椎管曲度；
[0012]步骤3、以各椎体曲度线为该椎管前壁中点，建立该椎管水平横截面积图，先画出C线，其起点为椎管前壁中点，终点为椎管后壁中点，继而画出A线、B线、D线和E线，将各条线段相临的端点依次连接，获得该椎体高度的椎管横截面积图像，依次建立各椎体高度的椎管横截面积图像；
[0013]步骤4、从第一颈椎体至第二骶椎体纵向连接各横截面相同名称线段的端点，即形成椎管管腔的圆周壁，至此建立椎管腔3D打印数据模型；
[0014]第三步、将上述椎管腔3D打印数据输入3D打印机，应用透明聚酯材料经3D打印生成仿生人体透明椎管管腔。
[0015]3D打印机的型号为Lite600，成型范围可选，成型平台尺寸为600x600x400mm，定位精度+0.008mm/层，打印精度+0.1mm(Ls100mm)或+0.1％xL(L>10，打印层厚0.05
‑
0.25mm，随机软件RSCON5.3，打印数据格式STL，3D打印机的操作系统为Win7/WinXP。
[0016]本专利技术的使用原理：
[0017]本专利技术提供的技术方案制成的人体仿生透明椎管管腔充满仿生脑脊液后，根据试验或培训需要可模仿临床侧卧位、仰卧位、不同倾斜角度的头高脚低位或头低脚高位或坐姿时椎管直立位(如图3)。蛛网膜下腔穿刺部位腰2
‑
3间隙或腰3
‑
4间隙(如图4)。所注入的腰麻药液进行颜色标识，药液可配制成重比重、等比重、轻比重。推注速度及容量皆可设置为变量。可以直视下观察到特殊颜色的腰麻药液在不同因素影响下仿生脑脊液中的扩散动力学规律，从而为麻醉平面控制提供研究数据及技术培训。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]前述资料已经表明椎管内蛛网膜下腔麻醉涉及到两种重要的技术处理过程，分别为：
①
穿刺技术的熟练准确程度，
②
麻醉平面的调控。目前麻醉医科学生和麻醉住院医师可以应用现在已有的仿生人体脊柱模型进行
①
穿刺技术培训，从而减少这些医务人员在患者实际穿刺操作过程中的风险，获得了较好的医疗效果。但这个穿刺培训模型无法观察到麻醉平面的调控效果。
②
麻醉平面调控是决定麻醉效果能否满足手术要求及麻醉状态是否会威胁患者呼吸循环功能稳定即生命安全的重要技术因素。目前，尚没有应用于麻醉平面调控的技术培训模型。本专利技术提供的仿生人体透明椎管管腔，在充满仿生无色脑脊液状态时，可直视下观察、研究颜色明显的麻醉药在椎管腔内的药代动力学规律，获得麻醉平面控制的定量研究数据及技术培训。比如麻醉学教材中对麻醉平面的控制因素只定性地描述为与注药速度、注药容量、药液相对于脑脊液的比重、脊柱的倾斜角度有关。目前在临床水平开展了一些蛛网膜下腔麻醉平面控制的研究，因研究的背景、条件、样本数等主客观因素不统一，难以避免结果的偏倚，若以其结论作为临床实践依据具有一定的安全风险。因缺乏统一可靠的麻醉平面调控定量实验研究数据，加之平面调控影响因素多、此类麻醉技术对患者
生命安全影响大，导致很多医院麻醉科医生和医学院校医学生对蛛网膜下腔麻醉掌握不准确，限制了该项技术的应用。运用本专利技术的仿生人体透明椎管管腔系统不仅可进行蛛网膜下腔麻醉平面控制因素的定量研究，同时，可以为麻醉科医生和医学院校医学生进行麻醉平面调控因素培训提供极其有利的帮助。
附图说明
[0020]图1为本专利技术所述的CT测量各椎体高度及椎管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用3D打印技术制造人体透明椎管管腔的方法，其特征在于：其方法包括如下步骤：第一步、通过计算机断层，即CT测量并获取人体椎管管腔数据，具体步骤如下：步骤1、椎管管腔曲度：获得人体侧位全脊椎椎管矢状位中心线的剖面图，该图竖直放置于直角坐标系中，Y轴数值代表椎管各特征部位高度数值，Y轴数值精确到1mm；X轴数值：从各椎体的椎管前壁中点至Y轴建立水平线，并测量数值做为X轴数值，X轴数值精确到0.01mm，各条水平线以Y轴端为零点，椎管管腔前壁端的连线即可显示椎管管腔的曲度，把椎体管腔中点所对应的平行于X轴的数值和Y轴数值输入到三维成像软件中即可形成椎管管腔曲度，椎管管腔曲度包括有颈曲、胸曲、腰曲和骶曲；步骤2、各椎体所在的高度数值：以第二骶骨为Y轴零点，向上计算出各椎体所在的高度数值；步骤3、测量各椎体测量点的椎管管腔CT水平横断面的特征性线段数值：在各椎管横断面的椎板关节突之间连线做为A线并测量长度；在椎管横断面内平行A线测量最长径线做为B线；以椎管横断面内最凸起的棘突根部垂直于A线和B线向椎管前壁连线并测量长度做为C线；在椎管横断面内两侧关节突处做为D线和E线,D线和E线分别平行于C线向椎管前壁连线并测量长度；第二步、应用CATIA软件，按照上述测量的数据生成3D图像，具体步骤如下：步骤1、椎管曲度及椎管高度设计：上述的椎管腔是指包含脑脊液的硬脊膜囊和蛛网膜下腔所占据的椎管腔空间，硬脊膜囊终止于第二骶椎，第二骶骨以下的骶管空间被排除，椎管腔设计包括如下各节段：颈椎...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旭芳，刘畅，赵元愉，关慧文，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：