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3D打印骨科模型的应用浅析
2017.11.09
3D打印骨科模型是指依据患者骨骼影像学数据、以数字化设计手段生成的三维文件,采用3D打印技术制备出患者骨及软组织解剖实体结构的一类模型。
根据用途,分为
手术辅助模型
和
教学演示模型
2类。
3D打印骨科模型原始数据的获取主要依靠电子计算机断层扫描(computed tomography, CT)和磁共振成像(magneticresonance imaging, MRI)这2种非接触式的获取方法。
1
CT
CT对骨组织、造影剂的解析能力较强,是数字化设计最为常用的医学数据来源。
CT数据需要满足以下要求:
①设备选择:推荐使用螺距小的多排螺旋CT,不推荐使用传统的级进式CT或单排螺旋CT;
②扫描范围:以能够满足临床需要为准;
③扫描间距:推荐≤1 mm,不推荐≥2mm;
④CT扫描参数设定:依据临床需要;
⑤分辨率:推荐像素矩阵为512x512、像素尺寸≥0.5 mm x 0.5mm的CT设备;
⑥扫描体位:建议使双侧肢体摆放对称;按照解剖学姿势摆放:双上肢伸直附于体侧、手心朝前和双下肢靠拢、足尖朝前;
⑦格式转化:最终需要将影像文件转为3D通用的stl、stp等格式。
2
MR
I
鉴于MRI扫描层厚问题,不推荐直接采用MRI图像用于3D打印模型的三维重建,MRI与CT数据可以融合、配准,用于协助CT影像进行3D打印模型的设计和测试。
材料及加工方式的选择
3D打印的材料种类繁多,较为常见的有ABS 、PLA、光敏树脂、石膏、尼龙、金属等。各种材料的理化性质及所对应的加工方式不尽相同,对于具体的3D打印骨科模型,要根据实际需要选择材料及其相对应的加工方式。
*注:
1、用于骨盆、四肢骨折与畸形等对于成型精度要求不高的模型,推荐制造成本较低的3D打印材料,如PLA、ABS;
2、用于复杂脊柱、小关节骨折等部位的模型推荐使用成型精度较高的3D打印材料,如光敏树脂、尼龙材料;
3、石膏粉末胶粘法制作的模型强度低、容易碎裂、掉渣,不推荐用于手术辅助模型;
4、对于教学演示模型,推荐选择色彩丰富的光敏树脂材料。
3D打印设备的选择
3D打印骨科模型的设备,需要满足以下条件:
①层厚≤0.2 mm;
②打印精度≥0.2 mm;
③打印误差≤5%。
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