在临床医学中快速成型技术的应用

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1、在临床医学中快速成型技术的应用蔡旭翔宁波戴维医疗器械股份有限公司315712【摘要1近年来，随着我国科学技术水平的不断提高，在临床医学中所使用的医疗技术也逐渐升级与完善。文章根据目前医学影像技术与快速成型的发展现状，阐述了快速成型技术在临床医学中的应用，并且可以在医疗设备中直接获取相应的数字化信息，同时使用CAD软件与二次开发的工具实现三维重建与原型输出。【关键词1临床医学；快速成型技术；应用【中图分类号】R2【文献标号】A【文章编号】2095-7165(2015)12-0027-02众所周知，随着计算机技术的不断发展与进步，快速成型技术在临床医学中的应用逐渐

2、被推广，并且受到了可观的经济效益，在产品的设计与模具制造方面的应用效果尤为突出。快速成型技术的应用，一定程度上减少了产品设计与制造周期的时间，并且提高了产品的更新速度，同时，在矫形的医学中也取得了相应的成效。一、快速成型技术概述快速成型技术，即RPM,主要是将CAD与精密伺服驱动以及CAM和CNC与纤材料进行有机结合，在离散-堆积成形的基础上，使用计算机进行控制，进而形成实物三维的CAD模型。与此同时，使用具体的处理软件进行切片处理，产生二维的图形信息。再通过相应的转换产生数控加工的命令，进而将加工的材料进行固化或者堆积，从点至线，从线至面，再由面到体,最终叠

3、加而形成三维的原型，形成复杂的制件［1］。图一为快速成型技术的应用流程。二、在临床医学中快速成型技术的应用(一)提取数字化信息数据快速成型技术可以在医院CT与核磁共振以及光学的扫描设备中收集病人的DICOM文件，将其及时的保存在硬盘之中。传统的信息提取方法就是利用扫描仪将获取的CT影响扫描进电脑中，再利用灰度信息对边界进行识别，然后使用简单的曲线进行代替。上述方法很容易影响图像的配准准确度，因为在代替的过程中会将部分的边界信息丢失，进而减少了其三围重建的精准程度。因此，DICOM文件可以使用DICOMEDGEDE的软件进行打歼，并且针对CT的域值来正确的选择区

4、域并提取边界，再根据边界的具体情况来选择与取舍，直到满足要求以后，再使用文本的格式输出截面的轮廓［2】。使用直接阅读DICOM文件中的数字化信息，一定程度上降低了转换的复杂程度，并II在建构的方式上看也完善了制件的精准度。（二）数据信息筛选与数据信息匹配要将DICOM的文件进行相应的转换，形成IBL文件，这样就可以通过Pro/E软件进行打开，同吋根据相应的观察发现其中存在一定的不足之处：第一，将DICOM文件进行转换以后，获取的数据信息点较多，并且其匹配的状况不理想。第二，不冋的截面所包含的封闭曲线数量不统一。第三，本应具有平滑过渡的地方，会因为扫描的间距被平

5、面所替代。以上三点问题对三维重建模型的表面会产生严重的负面影响，更严重的是无法进行重构。因此，为了更好的保证三维模型建立的质量，需要对图形进行相应的分析，并且根据平滑重构的正确规范进行分块重构。在不同的界面中寻找型心，再使用扇扫与分段相对应的方法来确保重构工作中表面的平滑程度。针对被平面替代而失真的部位，可以将小圆进行等分，保证与相邻界面同样的等份，再运用起点对齐方法进行处理，这样就可以获取建造三维CAD模型所需的数据点，并使用IBL形式进行数据信总的保存［3】。（三）生成曲线和三维重建在Pro/E的基础上，将IBL形式的数据信息文件输入，就可以及吋的获取较多

6、的基准曲线。同吋，为了保证所生成的实体表面比较光滑，运用有理B-样条对曲线进行三次拟合与逼近，进而获取真实的基准曲线。使用Pm/E的三维处理方法进行三维的重建，获取真实的三维实体模型，并通过对其进行组合，就可以形成三维实体的模型。除此之外，进行旋转以及缩放，根据各个模块间所结合的实际状况，也可以适当的使用平滑方式提高结合部位的光滑程度。（四）根据CAD模型形成STL文件因为人体自身的骨骼与其外形具奋较大的差异，并II是由比较复杂的曲面形成的。所以，使用Pm/E的软件将二维的集合信息传输到快速成型系统前，一定要进行模型曲面的近似处理，并且合理的使用小的三角图形平

7、面尽量接近自由曲面。在接受近似处理过后，三维模型就会从Pro/lnterface转换成STL形式的文件［4］。然后，被三角化的模型需要适当的修补。主要的原因就是原来的Pro/E软件模型存在相应的问题，或者是CAD模型被三角化后形成STL文件的过程中会出现一定的数据信息误差，最终使得曲线无法实现封闭，所以，在进行一定的修改之后，应该将STL文件及吋的输入到快速成型的系统中。（五）快速原型制造STL格式文件三维模型根据成型的高度方向，间隔一定的距离来提取截面轮廓线的信息，并i进行逐层的平面切片。通过平面的切面处理获取平面截面的轮廓，在快速成型的系统中，成型头会位于

8、z-y的平面之中，并且根据截面的轮廓进