快速成型技术在医学领域应用

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1、快速成型技术在医学领域的应用作者：彭昶班级：设计09406学号：010940639Abstract:RapidPrototypingisakindofadvancedmanufacturingtechnologygrowingrapidlyinthepresent-day.itcantransformthedesigntovirtualprototypewithcertainfunctionsorworksautomatically,directly,rapidlyandaccurately.Theprinciple

2、,technologicalprocessandapplicationconditioninmedicalareaoftherapidprototypingtechnologyareintroducedinthispaper.Keywords:RapidPrototypingVirtualMedicalarea摘要：快速成型技术是当今快速发展的一种先进制造技术。它能够自动、直接、快速、准确地将虚拟的设计赋予确定的功能和作用。快速成型的原理工作过程以及在医学领域的应用现状将会在论文中介绍。关键词：快速成型虚拟医学领域引

3、言：快速成型技术在20世纪80年代出现后，其在医学领域中的应用逐渐受到重视并得到不断发展。为临床医学中长期困扰人们的“度身定做’’的问题的解决提供了较为有效的方法和制作手段，以CT扫描或MRI核磁共振的数据，重构三维实体模型，得NSTL格式的文件，采用快速成型技术制造人体骨骼或软组织模型，具有最快的成型速度。快速成形技术又称快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果

4、。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。快速成型技术的主要方法和基本原理。快速成型制造技术将传统的“去除”加工方法（由毛坯切去多余材料形成产品）改变为“增加”加工方法（将材料逐层累积形成产品），根据所使用的材料和建造技术的不同，其主要

5、方法有：采用光敏树脂材料通过激光照射逐层固化的光固化成型法（SLA）采用纸材等薄层材料通过逐层粘结和激光切割的叠层实体制造法(LOM)，采用粉状材料通过激光选择性烧结逐层固化的选择性激光烧结法(SLS)和熔融材料加热熔化挤压喷射冷却成型的熔融沉积制造法（FDM）等。目前，快速成型技术已经在医学领域有了较多的应用，主要体现在医疗诊断、外科手术规划、假肢骨骼及组织器官制作三个方面。具体而言，快速成型的医学模型对医生有以下用途：使解剖特征(如肿瘤)具体化；有利于医生之间以及医生与病人之间的交流；手术过程的操练，如在模型上进

6、行切除、钻孔和重新定位等实践；手术前，在模型上精确的试装修复手术所需的板、钉等，以便缩短手术时间；作为植入体的原型，并用此原型进行适合性检查，然后制作移植物。另外，快速成型的医学模型对病人也有一定的帮助，能使其易于理解医生策划的手术，更好的于医生进行交流，能缩短手术时间，减少手术风险和病人的不舒适感。由于近代非侵入诊断技术如CT,MRI和正电子放射断层扫描(PET)的发展，医生能够较易获得病人有关部位的一组二维断层图像。鉴于CT扫描的数据格式与切片数据格式的极其相似性，计算机可以将扫描的数据转化成快速成型系统通用的数

7、据输入格式，并据此精确地复制出与生物形体具有相同形状的形体模型。因此，快速成型技术自上世纪80年代末出现以来，迅速得到医学领域的高度重视，成为快速成型技术应用研究的热点。下面以植入体、外科手术规划以及生物工程等几个典型而重要的应用领域进行介绍。设计和制作可植入假体快速成型用于种植体设计已有很长一段时间，工程师可以利用CAD软件设计产品，然后根据RP技术制作的模型在短时间内多次验证、修改并完善设计，节约了时间和成本。RP模型的具体制作的过程为：将来源于CT扫描的数据转换成STL数据；利用RP技术制作缺损部位原型；采用硬

8、质石膏、硅橡胶等材料和相关方法翻模；制作熔模并进行熔模铸造制作假体。运用RP技术，设计并制作种植体，这样极大地减少了种植体设计的出错空间，并且这种适合每个病人解剖结构的种植体确实能设计一个更好的手术适宜的麻醉时间，还能减少整个手术的费用。外科手术规划，复杂外科手术往往需要在三维模型上进行演练以确保手术的成功。快速成型技术可以满足这种要求。由于有