申请/专利权人：浙江大学

申请日：2018-07-02

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN109087387B

主分类号：G06T17/00

分类号：G06T17/00;G06T7/11;G06V10/762;A61F2/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2019.01.18#实质审查的生效;2018.12.25#公开

摘要：本发明公开了一种个体化3D打印多功能义眼座及其制备方法。义眼座表面具有多孔结构，多孔结构的孔为圆形孔，且表面的多孔结构呈梯度化布置，多孔结构中的各孔在义眼座表面间隔布置；义眼座上设有用于固定四条眼外肌的特殊结构，特殊结构为两个相互贯通且靠近布置的椭圆孔，眼外肌上预置的缝线穿过两个椭圆孔后在相互贯通处相互打结固定，布置在义眼座的北纬度30°分别和经度0°、90°、180°和270°的四个交点处，义眼座由义眼座数字化模型利用3D打印技术直接打印出。本发明义眼座与健眼匹配度高，降低眼座植入术后暴露、感染的风险；具有良好的活动度，与个体化义眼片配合达到良好仿真效果，具有良好的临床应用价值。

主权项：1.一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述的义眼座1表面具有多孔结构2，且表面的多孔结构2呈梯度化布置，多孔结构2中的各孔在义眼座表面间隔布置；所述的义眼座1是由义眼座数字化模型，利用3D打印技术直接打印出；所述的义眼座数字化模型按照以下方式构建：1由对患者眼眶CT扫描获得的医学数字成像和通信数据进行体数据剪裁获得眼眶局部感兴趣区域，选取眼眶局部感兴趣区域的医学数字成像和通信数据组成眼眶局部体数据；2将眼眶局部体数据看作像素的集合构建成图像，定义P为眼眶局部体数据对应的所有像素集合形成的图像，E表示任意两相邻像素组成的集合；然后根据眼眶局部体数据的三类分类对图像P粗标记出四类组织区域，每类组织区域标记出一块，具体是标记出一块眼眶眶骨区域、一块眼外肌区域、一块眼眶内脂肪及结缔组织区域和一块非关注区域；3针对一块眼眶眶骨区域、一块眼外肌区域、一块眼眶内脂肪及结缔组织区域中的每一个块作为对象区域，均采用以下方式处理：3.1将对象区域作为前景，除对象区域以外的其他三块区域作为背景，将前景和背景内的像素以灰度值通过K-means方法共同聚类为两个类，两个类的聚类中心表示为两个集合和和分别表示前景和背景对应类的中心；3.2对于像素p，采用以下公式计算灰度能量项： 其中，E1xp表示灰度能量项，xp表示当前像素属于前景还是背景的判断值，xp∈{0,1}，当xp＝1，则当前像素p属于前景，当xp＝0，则当前像素p属于背景；K表示权重参数，表示像素p在色彩空间距离前景对应类的聚类中心的最小距离，表示像素p在色彩空间距离背景对应类的聚类中心的最小距离；M代表前景，B代表背景，U代表未知区域；最小距离和采用以下公式计算： 其中，Vp表示像素p的灰度值，n和m分别表示前景和背景的标记；3.3对于像素p和像素q，采用以下公式计算梯度能量项E2： 其中，Vp表示像素p的灰度值，Vq表示像素q的灰度值，n和m分别表示前景和背景的标记，xp表示当前像素p属于前景还是背景的判断值，xq表示当前像素q属于前景还是背景的判断值；3.4采用以下公式计算总能量项Ex： 其中，α表示权重系数，E表示任意两相邻像素组成的集合；3.5分割过程中从四种组织区域中依次选择一种组织区域作为前景，其他组织区域作为背景对图像P分割获得分割结果，最后各个组织区域对应获得的分割结果拼合显示，获得不同组织的分割区域；4在完成眼眶眶骨、眼外肌、眼眶内脂肪及结缔组织的分割区域后，建立不同组织各自的三维立体模型，作为义眼座数字化模型；所述的义眼座表面的多孔结构呈梯度化布置，具体是：义眼座前表面从北纬度45°～北纬度90°区域范围内的各孔孔径呈逐渐增大布置。

全文数据：个体化3D打印多功能义眼座及其制备方法技术领域本发明涉及医用材料及其制备方法，特别是涉及一种个体化3D打印多功能义眼座及其制备方法。背景技术眼球摘除术是目前治疗绝对期青光眼、眼球严重破裂伤、眼内恶性肿瘤最终的手术治疗方案，但术后眼球缺失所致的永久性视力丧失、上睑塌陷、和眼窝凹陷，给患者带来沉重的精神和心理负担。选择眼座植入术植入合适的义眼座弥补眶内容物缺失并配戴合适的义眼片，是修复眼球缺失、恢复面部外观较为理想的治疗方案。临床上使用的眼座多为固定形状的球形眼座，无法根据患者自身眼眶的特点进行个体化的选择。目前国内导致眼球摘除术的主要原因是眼外伤，复杂眼外伤的患者往往合并有眼眶骨折，眼眶软组织挫伤，以及锐器切割伤后的疤痕挛缩畸形等。因此，根据患者眼眶骨性结构和眶内软组织结构的特点，设计个体化的义眼座并将其植入患者眶内，可以尽可能地弥补患侧眶内容物的缺失，达到与健侧眼眶的匹配，进而可以最大程度地恢复患者的面部外观。3D打印3DPrinting技术又称快速原型制造RapidPrototypingandManufacturing，简称RP或RP&M，是一种将“去除材料”的传统加工方法变为“增加材料”加工方法的新技术。3D打印技术自1987年被首次提出以来，在世界范围内得到了很快的发展并取得广泛的应用。该方法可以快速、高精度、个体化地将计算机模型、CT扫描数据制造成任意形状和结构的植入体。因此，采用先进的数字医学图像的分析和处理技术，对眼眶骨性结构和眼眶内软组织进行测量，精确地读取如眼外肌、眼眶脂肪等软组织的影像学细微变化，准确重建眼眶组织结构和容积变化，可以实现眼眶硬组织、软组织的精准三维建模和测量。通过以3DMed软件作为开发平台，以GraphCut分割算法为基础，设计构建一种能够应用于临床、具有方便交互方式的、针对眼眶软组织如眼外肌、眼眶脂肪等分割的医学图像分割方法，可进行眼眶骨性组织、眼外肌和眶内脂肪等软组织的可视化三维重建和体积测量，并在此基础上进行数据分析和转换，设计出眼座大小形态最为合适的个体化眼座数字化模型，利用3D打印快速成型技术直接打印出该多孔眼座。另一方面，眼座暴露、感染是眼座植入术后最常见的并发症，而眼座血管化不足是眼座感染、暴露的主要原因。多孔眼座植入后，新生血管及纤维结缔组织沿多孔孔道从外周向内渗入的过程即为眼座血管化。眼座材料的血管化效率不仅与义眼座材料构成有关，也与多孔眼座的孔道贯通性和孔道微结构相关。研究表明多孔支架材料的内部孔径大小，形态及排列方式，支架材料的孔隙率，均可直接影响细胞粘附、增殖、迁移等行为。正常眼球重量一般为7克，义眼片重量约为2克，理想的义眼座重量应低于5克，密度应低于1.2gcm3，因此较高的孔隙率可有效减轻义眼座的重量，有利于充分保留义眼的活动度。借助于3D打印技术，确保了多孔眼座的内部孔道完全贯通和高孔隙率的性能。传统的多孔支架制作方法多为减量制造模式，主要有有机泡沫浸渍法、冷冻干燥法、造孔剂法、气体发泡法和热诱发相分离法等，存在操作复杂，孔径不均一，贯通性不良，孔隙难以有效控制等不足，而3D打印技术则属于增量制造技术，在支架的快速成型，内部孔道贯通性，孔隙尺度的可控性上存在无可比拟的优势。运用3D打印技术可有效解决孔道贯通性，孔道尺度可调性和较高孔隙率几者协同的问题，提高了多孔眼座的生物学功效，促进眼座的快速血管化，并使眼座的整体质量更轻，进而提高了眼座的活动度，使患者获得更为逼真的外观效果。在表面结构设计上，传统的义眼座表面的多孔孔径均一，虽然多孔眼座有利于纤维血管长入，但是多孔的表面相对粗糙，可对其表面覆盖的结膜产生切割和摩擦作用，而采用梯度前表面孔径的设计，可大大降低义眼座前表面粗糙度，有效减少义眼座对其表面结膜组织的磨损，降低眼座暴露的发生率。另外，传统的义眼座表面也缺少眼外肌附着的部位。为了使眼外肌可以固定在义眼座上，常用的方法为采用包裹材料如巩膜壳，真皮组织，脱细胞角膜基质，涤纶外科修补材料等等包裹义眼座，再将眼外肌缝合固定在包裹材料上，但是包裹材料致密，不利于血管组织长入，因而延缓了眼座的血管化，并且在眼座植入术中进行包裹处理，使手术操作变得复杂，延长了手术时间，造成额外的组织损伤，不利于术后恢复，也增加了术后感染的隐患。因此，在表面结构设计上预先设计出特殊的可用于眼外肌附着的结构，并借助于3D打印技术实现个体化设计的义眼座，可简单方便地在术中固定眼外肌，缩短手术时间，减少组织损伤，有效地提高了眼座的活动度。发明内容为了克服目前临床上常规义眼座不能针对患者自身的特点进行个体化选择的缺点，本发明提供了一种个体化3D打印多功能义眼座及其制备方法，可有效提高义眼座的生物学性能，促进眼座的快速血管化，增加患侧与健侧的匹配度，提高义眼座的活动度，最终改善患者的容貌外观，改善患者的生活质量。本发明采用3D打印技术制备出个体化的多孔眼座。通过调控多孔眼座的整体形状，表面结构以及内部孔道结构而形成具有不同功能和用途的义眼座。本发明的义眼座具有个体化的特点，首先通过计算患者的眼眶骨性结构和软组织结构，并结合对侧健眼，设计出相对应的义眼座形状和大小。同时，根据不同的性能要求，在数字化开发平台上设计出含有义眼座直肌缝合固定结构，梯度化表面结构和精准的内部孔道结构的数字化模型，最后借助于3D打印技术实现上述的外形精确，孔隙可控的个体化多孔义眼座。本发明采用的具体技术方案是：一、一种3D打印多功能义眼座：所述的义眼座表面具有多孔结构，且表面的多孔结构呈梯度化布置，多孔结构中的各孔在义眼座表面间隔布置。表面具有多孔结构是指表面布置有孔结构。所述的义眼座表面的多孔结构呈梯度化布置，具体是：义眼座前表面从北纬度45°～北纬度90°区域范围内的各孔孔径呈逐渐增大布置，以提高前表面的光滑度，减少对前表面所覆盖的结膜的切割和摩擦作用，降低眼座暴露的风险。所述的多孔结构的孔为圆形孔。所述的义眼座上设有用于固定四条眼外肌的特殊结构，特殊结构为两个相互贯通且靠近布置的椭圆孔，眼外肌贴在椭圆孔上，眼外肌上预置的缝线穿过两个椭圆孔后在相互贯通处相互打结固定，特殊结构布置在义眼座的北纬度30°分别和经度0°、90°、180°和270°的四个交点处，使得四条眼外肌分别固定于四个交点处。所述义眼座的多孔结构在义眼座内部通过内部孔道完全贯通，多孔结构根据组织生长和血管化的要求进行调节。所述的义眼座通过3D打印技术制备获得，3D打印技术为注浆成型3D打印、热塑成型3D打印、积层3D打印和喷墨3D打印的一种或几种组合。所述义眼座的合成材料为羟基磷灰石、磷酸钙、硅酸钙、碳酸钙、氧化铝、生物活性玻璃、玻璃陶瓷、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和硅橡胶的一种或几种的混合物。二、一种3D打印多功能义眼座的制备方法：所述的义眼座是由包含有义眼座的整体形状和大小，表面结构，内部孔道结构等信息的义眼座数字化模型，经过模型转换，利用3D打印技术直接打印出。所述的义眼座的形状和大小是根据患者的眼眶骨性结构和眶内软组织结构特征，并结合对侧健眼的眼眶结构而构建。所述的义眼座数字化模型是通过CT扫描获取患者患眼和健眼的眼眶骨性结构和眶内软组织的医学数字成像和通信DICOM数据，对眼眶骨性结构和眶内软组织结构的医学数字成像和通信DICOM数据进行分割、三维建模和分析，构建获得个体化的数字化模型。所述的义眼座数字化模型具体构建方法为：1由对患者眼眶CT扫描获得的医学数字成像和通信DICOM数据进行体数据剪裁获得眼眶局部感兴趣区域，选取眼眶局部感兴趣区域的医学数字成像和通信DICOM数据组成眼眶局部体数据；眼眶局部体数据中包括单侧眼眶眶骨、眼外肌、眼眶内脂肪及结缔组织的三类体数据，眼眶眶骨属于眼眶骨性结构，眼外肌、眼眶内脂肪及结缔组织属于眶内软组织。2将眼眶局部体数据看作像素的集合构建成图像，定义P为眼眶局部体数据对应的所有像素集合形成的图像，E表示任意两相邻像素组成的集合；然后根据眼眶局部体数据的三类分类对图像P粗标记出四类组织区域，每类组织区域标记出一块，具体是标记出一块眼眶眶骨区域、一块眼外肌区域、一块眼眶内脂肪及结缔组织区域和一块非关注区域，非关注区域属于眼眶眶骨区域、眼外肌区域、眼眶内脂肪及结缔组织区域以外的任何区域。3针对一块眼眶眶骨区域、一块眼外肌区域、一块眼眶内脂肪及结缔组织区域中的每一个块作为对象区域，均采用以下方式处理：3.1将对象区域作为前景，除对象区域以外的其他三块区域作为背景，将前景和背景内的像素以灰度值通过K-means方法共同聚类为两个类，两个类的聚类中心表示为两个集合和和分别表示前景和背景对应类的中心；3.2对于像素p，采用以下公式用其与前景背景聚类中心的距离关系来计算灰度能量项：其中，E1xp表示灰度能量项，xp表示当前像素属于前景还是背景的判断值，xp∈{0,1}，当xp＝1，则当前像素p属于前景，当xp＝0，则当前像素p属于背景；K表示权重参数，表示像素p在色彩空间距离前景对应类的聚类中心的最小距离，表示像素p在色彩空间距离背景对应类的聚类中心的最小距离；M代表前景，B代表背景，U代表未知区域；最小距离和采用以下公式计算：其中，Vp表示像素p的灰度值，n和m分别表示前景和背景的标记；由上述公式可见，接近前景的像素满足E11E10，公式的最优解使xp＝1，即分类为前景。3.3对于像素p和像素q，采用以下公式用两个像素p和q的对比度表示为Np,q来计算梯度能量项E2，梯度能量项越大对应能量越小，即图像边界处被分割的花费最小：其中，Vp表示像素p的灰度值，Vq表示像素q的灰度值，n和m分别表示前景和背景的标记，xp表示当前像素p属于前景还是背景的判断值，xq表示当前像素q属于前景还是背景的判断值；3.4用以下公式计算总能量项Ex：其中，α表示权重系数，E表示任意两相邻像素组成的集合；本发明把对象区域的分割看作对xp的标记问题求解，建立分割问题的解转化为求最小能量的问题。3.5分割过程中从四种组织区域中依次选择一种组织区域作为前景，其他组织区域作为背景对图像P分割获得分割结果，最后各个组织区域对应获得的分割结果拼合显示，获得不同组织的分割区域；4在完成眼眶眶骨、眼外肌、眼眶内脂肪及结缔组织的分割区域后，建立不同组织各自的三维立体模型，作为义眼座数字化模型。本发明根据患侧眼眶特征并结合对侧健眼设计义眼座形状和大小，构建含有义眼座形状、大小、表面结构和内部孔道信息的义眼座数字模型，并利用3D打印技术直接打印出个体化义眼座。本发明义眼座与健眼匹配度高，光滑的眼座前表面设计，可降低眼座植入术后暴露、感染的风险；同时本义眼座将四条直肌原位固定，具有良好的活动度，与个体化的义眼片配合，可达到仿真的效果，具有良好的临床应用价值。本发明的有益效果在于：本发明义眼座根据患者患侧和健侧的眼眶骨性结构和软组织结构进行个体化设计，使患眼与健眼匹配度高，有效的补充了眼眶容积的缺损，改善了患者的外观。本发明义眼座采用3D打印技术，实现了义眼座表面结构的前表面梯度化孔隙和内部孔道结构的可控设计，降低了眼座前表面的粗糙度，促进了眼座的快速血管化，可有效降低眼座暴露、感染的风险。本发明义眼座具有特殊设计的眼外肌固定位点，可方便地将眼外肌缝合在眼座上，提高眼座的活动度。同时，3D打印的高孔隙率义眼座，整体质量更轻，可进一步提高眼座的活动度，使患者获得更加逼真的外观效果。附图说明图1为本发明义眼座的立体示意图；图2为本发明义眼座的俯视示意图；图3为本发明制备方法对实施例1眼眶感兴趣区域进行三维体数据剪裁的过程示意图；图4为本发明实施例1眼眶软组织分割前的粗标记实例图；图5为本发明实施例1个体化义眼座及眼眶软组织的三维结构图实例图；图6为本发明实施例2动物实验眼座的血管化性能评价图；图7为本发明实施例2动物实验眼座的活动性性能评价图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1和图2所示，义眼座1表面具有多孔结构2，多孔结构的孔为圆形孔，且前表面的多孔结构2呈梯度化布置，多孔结构2中的各孔在义眼座表面间隔布置。如图2所示，义眼座表面的多孔结构呈梯度化布置，具体是：义眼座前表面从北纬度45°～北纬度90°区域范围内的各孔孔径呈逐渐增大布置，以提高前表面的光滑度，减少对前表面所覆盖的结膜的切割和摩擦作用，降低眼座暴露的风险。如图1所示，义眼座1上设有用于固定四条眼外肌的特殊结构3，特殊结构3为两个相互贯通且靠近布置的椭圆孔，眼外肌贴在椭圆孔上，眼外肌上预置的缝线穿过两个椭圆孔后在相互贯通处相互打结固定，特殊结构布置在义眼座的北纬度30°分别和经度0°、90°、180°和270°的四个交点处，使得四条眼外肌分别固定于四个交点处，从而四个特殊结构将四条眼外肌分别固定在眼座表面的位置。义眼座1的多孔结构2在义眼座内部通过内部孔道完全贯通，多孔结构根据组织生长和血管化的要求进行调节。孔道尺度分别为200um、300um、400um、500um、600um、700um、800um。孔道形态分别为圆形孔、方形孔、三角形孔和近球形孔，孔隙率为70％～85％。本发明通过调控多孔眼座的整体形状，表面结构以及内部孔道结构，形成具有不同功能和用途的义眼座。本发明的实施例如下：实施例1具体实施的义眼座1是由义眼座数字化模型利用3D打印技术直接打印出。义眼座数字化模型是通过CT扫描获取患者患眼和健眼的眼眶骨性结构和眶内软组织的医学数字成像和通信DICOM数据，对眼眶骨性结构和眶内软组织结构的医学数字成像和通信DICOM数据进行分割、三维建模和分析，构建获得个体化的数字化模型。具体实施以3DMed医学图像处理与分析系统作为开发平台，以图像分割算法为核心进行开发，构建交互式图像分割方法。义眼座数字化模型具体构建方法为：1由对患者眼眶CT扫描获得的医学数字成像和通信DICOM数据进行体数据剪裁分为患眼与健眼，并获得患眼与健眼各自的眼眶局部感兴趣区域，选取眼眶局部感兴趣区域的医学数字成像和通信DICOM数据组成眼眶局部体数据；眼眶局部体数据中包括单侧眼眶眶骨、眼外肌、眼眶内脂肪及结缔组织的三类体数据，眼眶眶骨属于眼眶骨性结构，眼外肌、眼眶内脂肪及结缔组织属于眶内软组织。对眼眶感兴趣区域进行三维体数据剪裁的过程如图3所示，图中为左侧眼球摘除手术后患者眼眶CT图像的体数据剪裁操作界面。图3中左上角表示水平位切面眼眶CT图像，箭头所指区域为所选择并将剪裁提取的感兴趣区域，主要包括左侧眼眶骨及眼眶内组织，右上角表示体数据剪裁的操作界面，左下角表示同一患者冠状位切面眼眶CT图像及所选感兴趣区域，右下角表示同一患者矢状位切面眼眶CT图像及所选感兴趣区域，三个切面对应同一个剪裁区域。2将眼眶局部体数据看作像素的集合构建成图像，定义P为眼眶局部体数据对应的所有像素集合形成的图像，E表示任意两相邻像素组成的集合；然后根据眼眶局部体数据的三类分类对图像P粗标记出四类组织区域，每类组织区域标记出一块，具体是标记出一块眼眶眶骨区域、一块眼外肌区域、一块眼眶内脂肪及结缔组织区域和一块非关注区域，非关注区域属于眼眶眶骨区域、眼外肌区域、眼眶内脂肪及结缔组织区域以外的任何区域，；眼眶眶骨区域、眼外肌区域、眼眶内脂肪及结缔组织区域和非关注区域分别表示为“muscle”、“bone”、“fat”、“Non-region”，对任意一个像素p∈P，均属于区域R＝{“muscle”,“bone”,“fat”,“Non-region”}中。具体对图像像素进行标记，具体实施中通过使用不同颜色笔刷对前景和背景进行简单标记，定义种子像素而完成前景和背景的自动分割。针对眼眶CT图像不同结构区域设置4种笔刷，红色代表肌肉组织、绿色代表脂肪等软组织、棕色代表骨性结构、蓝色代表背景。以肌肉分割为例，用户用红色笔刷在眼外肌区域简单划线，红线所标记的像素即定义为前景的肌肉种子像素M，其他笔刷标记的像素全部定义为背景种子像素B。如图4所示，通过笔刷根据医学判断标准人工标记不同组织区域后进行自动分割不同眼眶层面的分割结果，红色笔刷区域为肌肉组织，绿色笔刷区域为脂肪等软组织，棕色笔刷为骨组织眼座。图4中左上角表示使用代表不同组织的笔刷对CT图像中的组织进行标记以定义种子像素，其中A线为红色笔刷表示标记为肌肉组织，B线为绿色笔刷表示标记为脂肪组织，C线为棕色笔刷表示标记为骨性密度的结构；右上角表示标记后的分割结构，A区域为肌肉组织区域；左下角表示标记后的分割结构，B区域为脂肪组织区域，右下角表示标记后的分割结构，C区域为具有骨性密度的义眼座区域。3针对一块眼眶眶骨区域、一块眼外肌区域、一块眼眶内脂肪及结缔组织区域中的每一个块作为对象区域，均采用以下方式处理：3.1将对象区域作为前景，除对象区域以外的其他三块区域作为背景，将前景和背景内的像素以灰度值通过K-means方法共同聚类为两个类，两个类的聚类中心表示为两个集合和和分别表示前景和背景对应类的中心；如分割眼外肌区域Muscle时，定义眼外肌区域为“前景”，其他所有组织区域统一看作“背景”，此时图像被分为两种区域，即定义为R＝{“Muscle”,“Non-region”}。同理，当分割眼眶内脂肪及结缔组织区域Fat时，眼眶内脂肪及结缔组织区域定义为“前景”，其他组织区域统一视为“背景”，则定义为R＝{“Fat”,“Non-region”}。3.2对于像素p，采用以下公式用其与前景背景聚类中心的距离关系来计算灰度能量项：其中，E1xp表示灰度能量项，xp表示当前像素属于前景还是背景的判断值，xp∈{0,1}，当xp＝1，则当前像素p属于前景，当xp＝0，则当前像素p属于背景；K表示权重参数，表示像素p在色彩空间距离前景对应类的聚类中心的最小距离，表示像素p在色彩空间距离背景对应类的聚类中心的最小距离；M代表前景，B代表背景，U代表未知区域，即除前景和背景以外的区域；最小距离和采用以下公式计算：其中，Vp表示像素p的灰度值，n和m分别表示前景和背景的标记；由上述公式可见，接近前景的像素满足E11E10，公式的最优解使xp＝1，即分类为前景。3.3对于像素p，采用以下公式用两个像素p和q的对比度表示为Np,q来计算梯度能量项，梯度能量项越大对应能量越小，即图像边界处被分割的花费最小：其中，Vp表示像素p的灰度值，Vq表示像素q的灰度值，n和m分别表示前景和背景的标记；3.4以眼外肌分割为例，将其看作对xp的标记问题求解，其中p∈P。采用以下公式计算总能量项：其中，α表示权重系数，E表示任意两相邻像素组成的集合；3.5分割过程中从四种组织区域中依次选择一种组织区域作为前景，其他组织区域作为背景对图像P分割获得分割结果，最后各个组织区域对应获得的分割结果拼合显示，获得不同组织的分割区域；4在完成眼眶眶骨、眼外肌、眼眶内脂肪及结缔组织的分割区域后，建立不同组织各自的三维立体模型，作为义眼座数字化模型。在获得义眼座数字化模型后，进一步分析眼眶眶骨结构、眶体积、软组织分布及体积等数据。通过霍夫Hough变换和傅里叶Fourier拟合，将健眼与患眼的眼眶、眶内软组织进行对比，得出双侧眶内软组织分布及体积差异，从而得出患侧植入义眼座的适合体积大小患侧植入义眼座的体积为双侧眶内软组织的体积差，并根据患侧眼眶内部软组织分布规律设计获得义眼座形状如圆形、锥形、椭球形。如图5所示，根据患者眼眶及软组织分析个体化设计的球形义眼座实例：患者右眼为义眼，左眼为健侧。图5中左图表示眼眶内脂肪组织、4条眼外肌及模拟眼球缺失体积，图5中右图为个体化眼座植入后效果图。5在完成眼座整体形状和大小设计的数字化模型后，在该数字化开发平台上设计出含有义眼座直肌缝合固定结构，梯度化表面结构和精准的内部孔道结构的数字化模型。6将整合有义眼座形状、大小、表面结构和内部孔道信息的义眼座数字化模型，通过模型转换成3D打印程序，利用3D打印技术直接打印出个体化义眼座。实施例2：动物实验以实施例1制得的3D打印羟基磷灰石义眼座为实验组，以造孔剂制作的羟基磷灰石眼座支架为对照组，评价眼座材料的血管化效率和眼座活动性。结果如图6所示：3D打印羟基磷灰石义眼座长入新生血管密度高于对照组A为对照组，B为实验组，箭头所示为长入的新生血管。图7所示为义眼座植入后眼座向上、下、左、右各个方向运动的范围，显示义眼座具有良好的活动性。

权利要求：1.一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述的义眼座1表面具有多孔结构2，且表面的多孔结构2呈梯度化布置，多孔结构2中的各孔在义眼座表面间隔布置。2.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述的义眼座表面的多孔结构呈梯度化布置，具体是：义眼座前表面从北纬度45°～北纬度90°区域范围内的各孔孔径呈逐渐增大布置。3.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述的多孔结构的孔为圆形孔。4.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述的义眼座1上设有用于固定四条眼外肌的特殊结构3，特殊结构3为两个相互贯通且靠近布置的椭圆孔，眼外肌贴在椭圆孔上，眼外肌上预置的缝线穿过两个椭圆孔后在相互贯通处相互打结固定，特殊结构布置在义眼座的北纬度30°分别和经度0°、90°、180°和270°的四个交点处，使得四条眼外肌分别固定于四个交点处。5.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述义眼座1的多孔结构2在义眼座内部通过内部孔道完全贯通。6.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述的义眼座1通过3D打印技术制备获得，3D打印技术为注浆成型3D打印、热塑成型3D打印、积层3D打印和喷墨3D打印的一种或几种组合。7.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座，其特征是：所述义眼座1的合成材料为羟基磷灰石、磷酸钙、硅酸钙、碳酸钙、氧化铝、生物活性玻璃、玻璃陶瓷、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和硅橡胶的一种或几种的混合物。8.一种3D打印多功能义眼座的制备方法，其特征是：所述的义眼座1是由义眼座数字化模型，利用3D打印技术直接打印出。9.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座的制备方法，其特征是：所述的义眼座数字化模型是通过CT扫描获取患者患眼和健眼的眼眶骨性结构和眶内软组织的医学数字成像和通信DICOM数据，对眼眶骨性结构和眶内软组织结构的医学数字成像和通信DICOM数据进行分割、三维建模和分析，构建获得个体化的数字化模型。10.根据权利要求1所述的一种3D打印多功能义眼座的制备方法，其特征是：所述的义眼座数字化模型具体构建方法为：1由对患者眼眶CT扫描获得的医学数字成像和通信DICOM数据进行体数据剪裁获得眼眶局部感兴趣区域，选取眼眶局部感兴趣区域的医学数字成像和通信DICOM数据组成眼眶局部体数据；2将眼眶局部体数据看作像素的集合构建成图像，定义P为眼眶局部体数据对应的所有像素集合形成的图像，E表示任意两相邻像素组成的集合；然后根据眼眶局部体数据的三类分类对图像P粗标记出四类组织区域，每类组织区域标记出一块，具体是标记出一块眼眶眶骨区域、一块眼外肌区域、一块眼眶内脂肪及结缔组织区域和一块非关注区域；3针对一块眼眶眶骨区域、一块眼外肌区域、一块眼眶内脂肪及结缔组织区域中的每一个块作为对象区域，均采用以下方式处理：3.1将对象区域作为前景，除对象区域以外的其他三块区域作为背景，将前景和背景内的像素以灰度值通过K-means方法共同聚类为两个类，两个类的聚类中心表示为两个集合和和分别表示前景和背景对应类的中心；3.2对于像素p，采用以下公式计算灰度能量项：其中，E1xp表示灰度能量项，xp表示当前像素属于前景还是背景的判断值，xp∈{0,1}，当xp＝1，则当前像素p属于前景，当xp＝0，则当前像素p属于背景；K表示权重参数，表示像素p在色彩空间距离前景对应类的聚类中心的最小距离，表示像素p在色彩空间距离背景对应类的聚类中心的最小距离；M代表前景，B代表背景，U代表未知区域；最小距离和采用以下公式计算：其中，Vp表示像素p的灰度值，n和m分别表示前景和背景的标记；3.3对于像素p和像素q，采用以下公式计算梯度能量项E2：其中，Vp表示像素p的灰度值，Vq表示像素q的灰度值，n和m分别表示前景和背景的标记，xp表示当前像素p属于前景还是背景的判断值，xq表示当前像素q属于前景还是背景的判断值；3.4采用以下公式计算总能量项Ex：其中，α表示权重系数，E表示任意两相邻像素组成的集合；3.5分割过程中从四种组织区域中依次选择一种组织区域作为前景，其他组织区域作为背景对图像P分割获得分割结果，最后各个组织区域对应获得的分割结果拼合显示，获得不同组织的分割区域；4在完成眼眶眶骨、眼外肌、眼眶内脂肪及结缔组织的分割区域后，建立不同组织各自的三维立体模型，作为义眼座数字化模型。

百度查询： 浙江大学 个体化3D打印多功能义眼座及其制备方法

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