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3D打印技术原理及重建要点

更新时间: 2019-09-10 16:37:16  查看次数: 28    
       3D打印骨科模型的制作主要通过逆向工程原理(Reverseengineering,RE)和快速成型技术(RapidPrototyping,RP)而实现。其主要原理是先通过Mimics、CAD等软件进行三维数字化模型的构建,然后再进行“分层制造,逐层堆积”,即将三维模型以特定的STL格式输入3D打印机进行分层制造,形成二维结构的物质平面,再利用激光束或热熔喷嘴等方法精确堆积材料、逐层叠加,最终形成产品的三维结构。目前,在医学研究领域使用最广泛的逆向工程技术软件有比利时Materialize公司的Mimics软件和德国SIEMENS的UGNX以及美国3DSystem公司的GeomagicStudio软件。Mimics软件是基于医学三维CT、MRI成像而进行三维重建的软件,可显示和分割CT等医学图像,并具有良好的图像编辑功能。UGNX和GeomagicStudio软件属于CAD软件之一,具有强大的数据处理和编辑功能。模型重建程序:
  • 对需要建模部位进行三维CT扫描,以DICOM格式保存数据,导入Mimics软件。
  • 针对所需建模进行Mimics软件的阈值设定,低密度的肌肉和软组织阈值偏低,高密度的骨组织的阈值较高,可根据建模部位的需求设定阈值,称为“阈值分割”。需注意的是在阈值设定时,最低阈值过高会导致模型过小;最低阈值过小则会导致模型偏大。
  • 分割后的图像被不同颜色标记,成为“蒙版”,可利用“区域增长”、“蒙板编辑”、“布尔运算”等对图像进行编辑。
  • 对编辑完成后的“蒙版”进行Calculate,即生成3D模型,在Calculate生成3D模型后,可能由于骨骼与周围组织的各阈值不同,以统一阈值标记重建后出现一些“孔洞”或“钉状物”,则需要手动逐层修补处理。
  • 处理完成后以STL格式保存,导入3D打印机即可打印出与建模部位高度还原的3D实物模型。
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