PL242932B1 - Model do zastosowań medycznych i sposób wytwarzania modelu do zastosowań medycznych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest model do zastosowań medycznych ma budowę modułową, przy czym poszczególne jego moduły (1) połączone są ze sobą rozłącznie, zaś co najmniej część tych modułów (1) odpowiada tkankom twardym odwzorowanego obiektu. Model charakteryzuje się tym, że na co najmniej jednym swoim boku, posiada co najmniej jedną wypustkę (2) lub co najmniej jedno gniazdo na wypustkę (2). Zgłoszenie obejmuje też sposób wytwarzania modelu do zastosowań medycznych, który prowadzi się tak, że w pierwszym etapie geometrie modułów (1) modelu projektuje się tak, że przeprowadza się tomografię komputerową obiektu, którego model jest wykonywany, a następnie prowadzi się rekonstrukcję pierwotną i sporządza się jego obraz 2D, po czym prowadzi się obróbkę cyfrową tego obrazu 2D i dalej prowadzi się segmentację struktury modelu, po czym prowadzi się rendering powierzchniowy i uzyskuje się obraz trójwymiarowy modelu. W drugim etapie, za pomocą druku 3D lub metodami ubytkowymi wykonuje się moduły (1) modelu odpowiadające tkankom twardym, nowotworowym lub implantom. W trzecim etapie moduły (1) modelu łączy się ze sobą.

Description

Przedmiotem wynalazku jest model do zastosowań medycznych, pozwalający na dokładne odwzorowanie wybranego elementu ciała ludzkiego, służący do testowania systemów tomograficznych, lepszego planowania operacji, zabiegów chirurgicznych oraz leczenia urazów ortopedycznych, oraz sposób wytwarzania tego modelu do zastosowań medycznych.

Powszechnie stosowanym sposobem przedstawiania struktur anatomicznych człowieka są obrazy rentgenowskie, które uzyskuje się z urządzeń bazujących na pomiarze, przy użyciu najczęśc iej tomograficznych systemów diagnostycznych. Zapisywane są one w formacie DICOM - Digital Imaging and Communications in Medicine, który zawiera informacje o wielkości pikseli, wymiarach obrazu oraz grubości przekroju znajdującego się na pojedynczym obrazie. Każdy element utworzonego obrazu jest reprezentowany przez średni współczynnik osłabienia promieniowania w elemencie objętości tkanki obrazowanej warstwy. Taką wartość liczbową w powszechnie używanej tomografii komputerowej definiuje się w skali Hounsfielda - HU. Na jakość uzyskanych danych DICOM wpływ ma, w dużej mierze, rozdzielczość przestrzenna i kontrastowa, które sprawdzane są podczas kontroli systemów diagnostycznych. W przypadku danych DICOM, o niskim poziomie rozdzielczości przestrzennej, występuje błąd częściowej objętości, który wywołuje rozmycie granic obiektu na obrazie 2D oraz jego elementów o wymiarach zbliżonych do wymiarów pojedynczego detektora. Błąd ten jest źródłem nieciągłości konturu obiektu wydobywanego w procesie segmentacji. Jest on wszechobecny w obrazowaniu danych medycznych i musi być brany pod uwagę w procesie segmentacji, klasyfikacji i ilościowej analizy obrazu. Ten artefakt może bezpośrednio wpływać na objętość oraz dokładność wymiarową i geometryczną rekonstruowanych, trójwymiarowych modeli cyfrowych. Dodatkowo, jeśli tomograficzny system diagnostyczny charakteryzuje się niskim poziomem rozdzielczości kontrastowej, nie jest możliwe rozróżnienie w obrazie struktur słabo skontrastowanych. Kontrola widoczności struktur słabo sk ontrastowanych z otaczającym je tłem, jest, ze względu na swoje podobieństwo do sytuacji klinicznej, jednym z najważniejszych testów. Wystąpienie niskiego poziomu rozdzielczości przestrzennej i kontrastowej może wpłynąć na utrudnienie przeprowadzenia wielu skomplikowanych zabiegów chirurgicznych związanych zwłaszcza z niewłaściwym oszacowaniem miejsca oraz objętości wystąpienia nowotworu lub implantu w ciele pacjenta, przez co niezbędne jest ciągłe udoskonalanie protokołów pomiarowych w oparciu o fantomy, które pozwolą na uzyskanie lepszych jakościowo do analizy danych DICOM. Kontrolę diagnostycznych systemów medycznych przeprowadza się za pomocą specjalnych fantomów. Materiał do konstrukcji tych fantomów jest dobrany tak, aby obejmował cały zakres wartości rejestrowanych przez tomografy medyczne. Fantomy znane są z opisów patentowych US3310885A, US4167070A oraz US4894013A. Najbardziej znany obecnie i stosowany fantom, który służy do testowania systemów tomograficznych, złożony jest z sekcji głowy, w skład której wchodzą elementy takie jak: warstwa fizyczna, warstwa wody, warstwa wieloigłowa, przewód miedziany oraz klin 45°. Ta część wzorca wykonana jest z PVC i wypełniona jest wodą. Warstwa fizyczna przeznaczona jest do przeprowadzania testu rozdzielczości i grubości warstwy tomograficznej, warstwa wody natomiast służy do pomiaru szumu i jednorodności, zaś do kontroli skali kontrastu wykorzystywana jest warstwa wieloigłowa. Wszystkie warstwy tworzą walec o średnicy 200 mm. Drugą część fantomu, stanowiącą sekcję ciała, tworzy dwuelementowy nylonowy cylinder o średnicy 300 mm. W skład fantomu wchodzi również igła teflonowa oraz igła wodna.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku US20050077459A1 znany jest natomiast sposób testowania systemu tomograficznego pod kątem fantomów przypominających struktury anatomiczne człowieka. Te znane modele nie są jednak wykonane z materiałów odzwierciedlających gęstości radiologiczne rzeczywistych tkanek ludzkich, co jednoznacznie utrudnia odniesienie uzyskanych wyników pomiarów do rzeczywistych przypadków klinicznych.

Znana jest również procedura projektowania i wytwarzania modeli reprezentujących struktury anatomiczne człowieka w oparciu o tomografię komputerową oraz przyrostowe techniki wytwarzania, co zostało ujawnione w opisie patentowym FR2779853B1 oraz opisach zgłoszeniowych wynalazków BE1008372A3 oraz JP2006119435A. Znane są również, z opisów zgłoszeniowych WO2016058898A1, WO2016137425A1, sposoby wykonywania fantomów służących do testowania medycznych systemów diagnostycznych, reprezentujących struktury anatomiczne. Rozwój tych metod możliwy jest dzięki rozwojowi techniki przyrostowego kształtowania modelu, jak również szerszej dostępności nowych materiałów. Z opisu zgłoszeniowego WO201414848794A1, znany jest natomiast sposób wytwarzania fantomu przy zastosowaniu drukarki pozwalającej jednocześnie na wydruk modelu z dwóch albo trzech materiałów.

Z chińskiego opisu zgłoszeniowego CN111063245A znany jest model do zastosowań medycznych zawierający model tkanki płucnej, model kości oraz model skóry. Model tkanki płucnej jest opasany modelem kości, zaś model kości jest pokryty od zewnątrz modelem skóry. Ponadto wewnątrz modelu tkanki płucnej rozmieszczone są modele patologiczne, które mają różny kolor od modelu tkanki płucnej oraz są z nim ściśle połączone.

Z amerykańskiego opisu zgłoszeniowego US2016260358A1 znany jest model miednicy obejmujący wymienną ramę szkieletową miednicy oraz moduły normalne, patologiczne lub inne zapewniające anatomiczne reprezentacje 3D różnych elementów ciała takich jak skóra, narządy, mięśnie, naczynia, tkanka łączna, więzadła, ścięgna lub nerwy. Model miednicy może zawierać części, które mogą zatrzymywać płyn pod ciśnieniem, na przykład naśladować narząd ciała, jamę lub naczynie, które zatrzymuje płyn, tak że może wystąpić wyciek, na przykład podczas niezamierzonego przecięcia lub nakłucia. Model ma konstrukcję nośną, z którą jest połączony rozłącznie obrotowo. Model miednicy składa się z co najmniej trzech wymiennych modułów połączonych ze sobą rozłącznie. Ponadto pozostałe moduły odpowiadające m.in. narządom również są połączone rozłącznie z co najmniej jednym modułem modelu miednicy.

Obecnie, szeroko stosowane, w celu zapewnienia jakości medycznych urządzeń do obrazowania medycznego - kalibracji systemów tomograficznych oraz planowania zabiegów chirurgicznych, fantomy charakteryzują się jednolitą budową. Nie jest znany sposób, który umożliwiałby wytwarzanie takich modeli o budowie modułowej, a jednocześnie byłby łatwy i tani w zastosowaniu. W znanych obecnie modelach nie jest możliwa wymiana wybranej części modelu na inną, lecz konieczne jest zastosowanie nowego fantomu, co związane jest z dodatkowymi kosztami.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania modelu do zastosowań medycznych, który umożliwi uzyskiwanie modelu, w którym możliwa będzie wymiana jednego modułu, przez co wykorzystując jeden model możliwe będzie zdefiniowanie różnych przypadków chorobotwórczych, co jest istotne przy testowaniu systemów tomograficznych. Stosowanie nowego sposobu wytwarzania modelu do zastosowań medycznych umożliwi, w sposób ekonomicznie opłacalny, uzyskiwanie nowych modeli dokładnie odzwierciedlających budowę anatomiczną odwzorowywanej części ciała człowieka z uwzględnieniem posiadanych przez niego implantów lub występowania w jego obrębie zmian nowotworowych.

Model do zastosowań medycznych, w testowaniu systemów tomograficznych, odwzorowujący budowę elementu szczęki, o budowie modułowej, którego moduły są ze sobą połączone rozłącznie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obejmuje moduł główny odwzorowujący szczękę dolną i posiadający na swojej powierzchni co najmniej dwa gniazda oraz moduły składowe, odwzorowujące tkankę twardą w postaci zębów, a każdy z modułów składowych ma co najmniej jedną wypustkę, i jest połączony z modułem głównym pasowaniem ciasnym za pomocą gniazd i wypustek, przy czym część powierzchni modułu bazowego jest pokryta powłoką odpowiadającą tkankom miękkim.

Korzystnie każdy moduł składowy, na co najmniej jednym swoim boku, posiada dwie wypustki.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeśli powłoka odpowiadająca tkankom miękkim jest wykonana z silikonu, zaś pozostałe części modułów są z żywicy chemoutwardzalnej.

Sposób wytwarzania modelu do zastosowań medycznych, w którym w pierwszym etapie proj ektowana jest geometria modułów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w pierwszym etapie geometrie modułów modelu projektuje się tak, że przeprowadza się tomografię komputerową obiektu, którego model jest wykonywany, a następnie prowadzi się rekonstrukcję pierwotną i sporządza się jego obraz 2D, po czym prowadzi się obróbkę cyfrową tego obrazu 2D i dalej prowadzi się segmentację struktury modelu, po czym prowadzi się rendering powierzchniowy i uzyskuje się obraz trójwymiarowy modelu, zaś w drugim etapie, za pomocą druku 3D lub metodami ubytkowymi wykonuje się moduły modelu odpowiadające tkankom twardym, nowotworowym lub implantom, przy czym na co najmniej jednym boku modułu modelu wykonuje się co najmniej jedną wypustkę lub co najmniej jedno gniazdo na wypustkę, zaś w trzecim etapie moduły modelu łączy się ze sobą pasowaniem ciasnym oraz na co najmniej jednym module modelu wykonuje się powłokę odpowiadającą tkankom miękkim, zaś celem odtworzenia tkanek miękkich modelowanego modelu, co najmniej jeden moduł zalewa się silikonem i pozostawia się go do zakończenia sieciowania silikonu.

Korzystnie moduły, powłoką odpowiadającą tkankom miękkim, pokrywa się po ich wzajemnym połączeniu.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli powłokę silikonową utworzoną na module modelu rozcina się na co najmniej dwie części i wyjmuje się z niego ten moduł modelu, a następnie uzyskaną formę silikonową umieszcza się w komorze próżniowej i napełnia się ją materiałem tworzącym i dalej prowadzi się jego utwardzanie, a następnie formę silikonową otwiera się i wyciąga się z niej moduł modelu.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeśli jako materiał tworzący stosuje się żywicę chemoutwardzalną.

Sposób wytwarzania modeli do zastosowań medycznych, umożliwia uzyskanie modelu stanowiącego hybrydę kilku modułów wykonanych z różnych materiałów o geometrii i gęstości radiologicznej zbliżonej do struktur anatomicznych człowieka. Dzięki zastosowaniu modelu o strukturze hybrydowe j możliwe jest lepsze odzwierciedlenie na nim, przed wykonaniem właściwego zabiegu, procesów pomiarowych, przeprowadzanych na diagnostycznym systemie medycznym oraz chirurgicznym, zwłaszcza wiercenia lub przecinania kości. W wyniku zastosowania, do produkcji modeli anatomicznych, nowego sposobu według wynalazku, możliwe jest odzwierciedlenie nie tylko wewnętrznych, ale także zewnętrznych struktur anatomicznych odwzorowywanego obiektu. Zastosowanie modeli hybrydowych pozwala na podwyższenie dokładności digitalizacji geometrii w oparciu o dane uzyskiwane z diagnostycznych systemów medycznych, a dzięki zastosowaniu sposobu wytwarzania modelu do zastosowań medycznych, możliwe jest wytworzenie modeli obrazujących wystąpienie złożonych przypadków klinicznych, takich jak niestandardowego złamania kości, wystąpienia nowotworu lub implantu w strukturze anatomicznej człowieka, utrudniającego diagnostykę i rekonstrukcję tego obszaru w postaci trójwymiarowej. Zastosowanie nowego modelu obudowie modułowej, wytworzonego sposobem według wynalazku, pozwala na łatwą wymianę wybranej jego części, nie powodując uszkodzenia reszty modelu, a dzięki temu pozwala na odtworzenie różnych struktur chorobowych lub anatomicznych występujących w organizmie człowieka, co pozwala na lepsze przygotowanie się lekarza do przeprowadzanego zabiegu. Pozwala ono również na przetestowanie różnych rozwiązań medycznych, zwłaszcza odzwierciedlających wystąpienie nowotworu lub implantu o strukturze kostnej. Zastosowanie modelu hybrydowego umożliwia także przetestowanie protokołów pomiarowych obecnie stosowanych w diagnostyce medycznej, które ma na celu ich optymalizację. Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku, możliwe jest wykonywanie modułów z różnych materiałów i ze zróżnicowanym stopniem wypełnienia, co z kolei umożliwia wydruk struktur zbliżonych gęstością, w szczególności do kości zbitej lub komórek nowotworowych. Efektem tego jest możliwość lepszego odzwierciedlenia procesu chirurgicznego wiercenia lub przecinania kości podczas planowania zabiegu. Modele o strukturze hybrydowo-modułowej umożliwiają ortopedzie lub chirurgowi lepsze przygotowanie się do zabiegu i zwiększenie precyzji wykonania zabiegu, co wiąże się ze skróceniem czasu operacji i zmniejszeniem utraty krwi podczas zabiegu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia moduł główny w widoku perspektywicznym z góry, przodu i lewego boku, fig. 2 moduł składowy w wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 3 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 4 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 5 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 6 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 7 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i prawego boku, fig. 8 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 9 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 10 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry lewego boku, fig. 11 moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 12 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 13 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 14 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 15 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu, dołu i prawego boku, fig. 16 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu i dołu, natomiast fig. 17 - moduł składowy w innym wariancie wykonania w widoku perspektywicznym z przodu i dołu.

Model do zastosowań medycznych, według wynalazku, w przykładzie wykonania, odpowiada budowie szczęki dolnej wraz z zębami. Ma on budowę modułową, zaś moduł główny 1a odpowiadający szczęce dolnej ma kształt półowalu i posiada na swojej powierzchni trzydzieści dwa gniazda 3 na wypustki 2. Każdy moduł składowy 1 b odpowiadający zębom ma na swojej jednej ścianie dwie wypustki 2. Przeciwna, do tych wypustek 2, ściana modułu składowego 1b jest natomiast ukształtowana tak, że odpowiada ona prawidłowej budowie zęba albo budowie zęba z ubytkiem, albo budowie zęba z ubytkiem wypełnionym różnym rodzajem plomb, albo budowie implanta. Moduł główny 1a odpowiadający szczęce dolnej ma trzy ściany, nieposiadające gniazd 3, pokryte powłoką 4 odpowiadającą budowie skóry. Moduły składowe 1 b mocowane są do modułu głównego 1 a, poprzez pasowanie ciasne wypustek 2 modułów składowych 1b w gniazdach 3 modułu głównego 1a. Moduły składowe 1b, mocowane do modułu głównego 1 a, mogą być wymieniane w zależności od potrzeby zobrazowania stanu uzębienia modelowanego obiektu.

Sposób wytwarzania modeli do zastosowań medycznych, według wynalazku, w pierwszym przykładzie realizacji prowadzi się tak, że w pierwszym etapie prowadzi się projektowanie geometrii modułów 1 modelu, które reprezentują złożone struktury anatomiczne. Początkowo przeprowadza się tomografię komputerową obiektu, którego model jest wytwarzany - szczęki dolnej, w przypadku modelu głównego 1 a oraz zębów w przypadku modeli składowych 1 b. Następnie sporządza się jego obraz 2D w wyniku rekonstrukcji pierwotnej, po czym przeprowadza się jego obróbkę cyfrową, poprzez cyfrową filtrację oraz następnie segmentację struktury. Kolejno prowadzi się rendering powierzchniowy, w wyniku którego uzyskuje się obraz trójwymiarowy modelu struktury anatomicznej. W drugim etapie, w celu wykonania modułów składowych 1 a, odpowiadających tkankom twardym obiektu, wytwarza się je z zastosowaniem metody ubytkowej - CNC - Computer Numerical Control. Obróbkę ubytkową prowadzi się na obrabiarkach numerycznych, bazując na modelach trójwymiarowych. Program obróbkowy przygotowuje się w zintegrowanych systemach CAD/CAM i opracowuje się go na podstawie wcześniej przygotowanego modelu trójwymiarowego, który eksportuje się z zadaną tolerancją do pliku o rozszerzeniu *.step. Tolerancja zapisu modelu trójwymiarowego w pośrednim formacie wymiany danych jest bardzo ważna z uwagi na to, że od niej zależy prawidłowe zdefiniowanie wartości tolerancji generowania wykończeniowych ścieżek narzędzia. Proces ten wpływa bezpośrednio na dokładność wykonania części o dowolnym stopniu skomplikowania geometrii. Po zaimportowaniu modelu medycznego, zapisanego w formacie *.step, w module CAM modeluje się część chwytową modułu 1, która służy do odpowiedniego zamodelowania półfabrykatu w celu prawidłowego zdefiniowania środowiska oraz drzewa geometrii w module CAM, a także wygenerowania później ścieżek narzędziowych. Z wykorzystaniem tej metody wytwarzania, wykonuje się także moduły 1 modelu, które reprezentują wystąpienie w strukturze implantów, takich jak zwłaszcza plomby amalgamatowe, płytki chirurgiczne, endoprotezy, a także elementy o bardziej regularnych kształtach. W celu łatwego łączenia, rozłączania i pozycjonowania jednego modułu 1 modelu względem drugiego, każdy z modułów składowych 1 b zawiera z jednej, dwóch, trzech lub czterech stron, w zależności od konfiguracji oraz miejsca, w którym ma się znaleźć, po dwie wypustki 2 w postaci kołków, zaś moduł główny 1a posiada z jednej, dwóch, trzech lub czterech stron pary gniazd 3, z którymi mają się połączyć te wypustki 2 modułów składowych 1b. Następnie, w celu odtworzenia tkanek miękkich modelowanego obiektu, takich jak zwłaszcza dziąsła lub skóra, mod uł 1 modelu zalewa się silikonem i pozostawia się go do zakończenia sieciowania, tworząc na tych modułach 1 powłokę 4. W trzecim etapie prowadzi się łączenie ze sobą modułów 1 modelu. W czwartym etapie moduły 1 modelu łączy się ze sobą pasowaniem ciasnym.

Sposób wytwarzania modeli do zastosowań medycznych, według wynalazku, w drugim przykładzie realizacji, prowadzi się tak jak w przykładzie pierwszym, z tym, że silikonem zalewa się połączone już ze sobą moduły 1 modelu celem wytworzenia powłoki 4 odpowiadającej tkankom miękkim.

Sposób wytwarzania modeli do zastosowań medycznych, według wynalazku, w trzecim przykładzie realizacji, prowadzi się tak jak w przykładzie pierwszym, z tym, że po zakończeniu sieciowania silikonu - po jego zastygnięciu - tworzy on formę silikonową, którą rozcina się na dwie części i wyjmuje się z niej moduł 1 modelu. W utwardzonej i rozciętej formie silikonowej pozostaje pusta przestrzeń, która oddaje wymiary modułu 1. Formę silikonową umieszcza się w komorze próżniowej, a jej pusty środek wypełnia się materiałem tworzącym, którym jest żywica chemoutwardzalna. Następnie żywicę utwardza się, a po zakończeniu utwardzania, formę silikonową otwiera się i wyciąga się z niej moduł 1. Z jednej formy silikonowej, dzięki jej uważnemu otwieraniu, możliwe jest uzyskanie kilkudziesięciu, idealnie odtwarzających wymiary modułu 1, powtórzeń, przy czym liczba ta zależy zwłaszcza od wielkości odlewanego elementu i stopnia skomplikowania jego geometrii, liczby płaszczyzn rozformowywania, użytej do odlewów żywicy, lub liczby gniazd 3.

Sposób wytwarzania modeli do zastosowań medycznych, według wynalazku, w czwartym przykładzie realizacji, prowadzi się tak jak w przykładzie pierwszym, z tym, że w drugim etapie, w celu wykonania modułów 1 odpowiadających tkankom twardym obiektu, wytwarza się je z zastosowaniem metody szybkiego prototypowania - RP - Rapid Prototyping, co umożliwia obniżenie kosztów wytworzenia modułów 1 modelu, zwłaszcza z uwagi na dostępność wielu rodzajów, możliwych do zastosowania, materiałów. Podczas wykonywania modułów 1 modelu, formowanie jego pożądanego kształtu prowadzi się poprzez dodawanie materiału warstwa po warstwie. Elementem wyjściowym jest model trójwymiarowy, który zapisany jest w formacie *.stl. Przed wykonaniem modułów 1 modelu dzieli się go na warstwy, przy czym grubość poszczególnych warstw jest uzależniona od zastosowanej metody wytwarzania. Do wydruku modułów 1 modelu stosuje się zwłaszcza materiały termoplastyczne, fotopolimery w formie płynnej, w postaci proszku oraz materiały w postaci warstw papieru i laminatu poliestrowego, które są ze sobą połączone.

Wykaz oznaczeń rysunkowych

- moduł

1a - moduł główny

1b - moduł składowy

- wypustka

- gniazdo

- powłoka

Claims (7)

1. Model do zastosowań medycznych, w testowaniu systemów tomograficznych, odwzorowujący budowę elementu szczęki, o budowie modułowej, którego moduły są ze sobą połączone rozłącznie, znamienny tym, że obejmuje moduł główny (1 a) odwzorowujący szczękę dolną i posiadający na swojej powierzchni co najmniej dwa gniazda (3) oraz moduły składowe (1b), odwzorowujące tkankę twardą w postaci zębów, a każdy z modułów składowych (1b) ma co najmniej jedną wypustkę (2), i jest połączony z modułem głównym (1b) pasowaniem ciasnym za pomocą gniazd (3) i wypustek (2), przy czym część powierzchni modułu bazowego (1a) jest pokryta powłoką (4) odpowiadającą tkankom miękkim.

2. Model według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy moduł składowy (1b), na co najmniej jednym swoim boku, posiada dwie wypustki (2).

3. Model według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powłoka (4) odpowiadająca tkankom miękkim jest wykonana z silikonu, zaś pozostałe części modułów (1) są z żywicy chemoutwardzalnej.

4. Sposób wytwarzania modelu do zastosowań medycznych, określonego w zastrz. 1, w którym w pierwszym etapie projektowana jest geometria modułów, znamienny tym, że w pierwszym etapie geometrie modułów (1) modelu projektuje się tak, że przeprowadza się tomografię komputerową obiektu, którego model jest wykonywany, a następnie prowadzi się rekonstrukcję pierwotną i sporządza się jego obraz 2D, po czym prowadzi się obróbkę cyfrową tego obrazu 2D i dalej prowadzi się segmentację struktury modelu, po czym prowadzi się rendering powierzchniowy i uzyskuje się obraz trójwymiarowy modelu, zaś w drugim etapie, za pomocą druku 3D lub metodami ubytkowymi wykonuje się moduły (1) modelu odpowiadające tkankom twardym, nowotworowym lub implantom, przy czym na co najmniej jednym boku modułu (1) modelu wykonuje się co najmniej jedną wypustkę (2) lub co najmniej jedno gniazdo (3) na wypustkę (1), zaś w trzecim etapie moduły (1) modelu łączy się ze sobą pasowaniem ciasnym oraz na co najmniej jednym module (1) modelu wykonuje się powlokę odpowiadającą tkankom miękkim, zaś celem odtworzenia tkanek miękkich modelowanego modelu, co najmniej jeden moduł (1) zalewa się silikonem i pozostawia się go do zakończenia sieciowania silikonu.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że moduły (1), powłoką (4) odpowiadającą tkankom miękkim, pokrywa się po ich wzajemnym połączeniu.

6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że powłokę (4) silikonową utworzoną na module (1) modelu rozcina się na co najmniej dwie części i wyjmuje się z niego ten moduł (1) modelu, a następnie uzyskaną formę silikonową umieszcza się w komorze próżniowej i napełnia się ją materiałem tworzącym i dalej prowadzi się jego utwardzanie, a następnie formę silikonową otwiera się i wyciąga się z niej moduł (1) modelu.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako materiał tworzący stosuje się żywicę chemoutwardzalną.