[发明专利]一种头颈部软组织缺损重建手术模板设计方法及手术模板

说明书

一种头颈部软组织缺损重建手术模板设计方法，包括以下步骤：1.基于标准模型头颈部软组织表面曲率分布的可展性分析和曲面分类；2.具体病例病变区域软组织分析及缺损区域软组织切除模板、皮瓣获取模板的设计与制备。本发明提出一种头颈部软组织缺损重建手术模板设计方法及手术模板，能在手术前基于患者的CT数据构建供区软组织三维模型和缺损部位三维模型，并根据缺损部位的实际形状需求，精确设计移植皮瓣的形状和大小，并通过设计和制作手术模板来指导医生精确完成皮瓣获取、塑形及移植等手术操作，将能够有效解决头颈部肿瘤切除后的软组织缺损精确重建问题。

技术领域

本发明涉及人体头颈部软组织缺损重建领域，尤其是涉及一种基于曲面特征分类处理及展开的头颈部软组织缺损重建手术模板设计方法及手术模板。

背景技术

头颈部是人体肿瘤高发区域，临床上一般会采取手术为主的综合性治疗。但由于头颈肿瘤发病部位解剖结构复杂且功能特殊，手术切除肿瘤后会产生不同程度的缺损，严重影响患者的外貌和生理功能，包括吞咽、咀嚼、呼吸和发声功能等，给患者带来极大的心理和生理上的障碍。针对大面积的软组织缺损，一般采用自体皮瓣移植，实现软组织的重建修复，而移植皮瓣的形状和大小将决定手术修复的效果。

目前软组织缺损修复的临床手术中，移植皮瓣的获取方案主要依赖于外科医生的临床经验和主观判断，不能依据头颈部软组织缺损情况来精准地获得相应大小的皮瓣。这种传统的皮瓣获取方式会导致皮瓣供区不必要的缺损与损伤，尤其是在头颈部表面比较复杂的区域如口角，由于曲率变化较大，而获取部位与重建部位的三维几何形状缺乏直观的对比，在手术中获取皮瓣时可能会导致更大的误差，使得患者术后的容貌和部分功能恢复效果较差。

目前在医学领域已经广泛应用的数字化技术在移植皮瓣的设计和获取方面有一些初步应用，即通过基于CT的皮瓣组织建模和形状设计来指导移植皮瓣的临床获取，但目前这些技术主要应用在穿支血管的定位上，虽然也有一些试图解决尽量减少皮瓣供区的缺损与损伤这个问题，然而始终无法达到皮瓣受区与供区的精确一致性。

发明内容

为了解决目前临床上头颈部肿瘤切除后用皮瓣移植修复软组织缺损时对医生经验的依赖，特别是获取的皮瓣尺寸不精准造成皮瓣供区不必要的损伤和不理想的重建修复效果，本发明提出一种基于曲面特征分类处理及展开的头颈部软组织缺损重建手术模板设计方法及手术模板，能在手术前基于患者的CT数据构建供区软组织三维模型和缺损部位三维模型，并根据缺损部位的实际形状需求，精确设计移植皮瓣的形状和大小，并通过设计和制作手术模板来指导医生精确完成皮瓣获取、塑形及移植等手术操作，将能够有效解决头颈部肿瘤切除后的软组织缺损精确重建问题，提高重建修复的精度、质量和效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于曲面特征分类处理及展开的头颈部软组织缺损重建手术模板设计方法，包括以下步骤：

1.基于标准模型头颈部软组织表面曲率分布的可展性分析和曲面分类

1.1)标准头颈部CT数据的获取：根据国家标准选取一个头颈部正常的相对中等的人作为一个标准模型，进行头颈部CT扫描，获得标准头颈部CT数据；

1.2)头颈部的三维模型重建：将标准头颈部CT数据导入医学影像软件中进行阈值划分，重建得到头颈部的三维模型，并在三维图像处理软件中提取头颈部三维模型表面，为后续的曲面曲率分析做准备；

1.3)头颈部三维曲面曲率分析和区域划分：

1.3.1)对步骤1.2)中提取的头颈部三维模型表面曲面进行高斯曲率分析，参考软组织的可伸缩性，把头颈部三维曲面中可以直接展开成二维平面的曲面区域设为Ⅰ区；

1.3.2)对剩下的三维曲面进行主曲率分析，并参考皮瓣的可伸缩性将曲线变化率小的曲面区域划分为Ⅱ区；

1.3.3)将步骤1.3.2)中剩余的必须要分割后才能展开成近似二维面的区域定为Ⅲ区；