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3D 打印技术在医学上有哪些意义?
浏览:365 发布日期:2022/1/15 15:21:32
    3D打印被公认为是推进第三次工业革命的技术之一。尽管它源自工业制造,但一开始就受到医学界的关注。我们在上世纪90 年代开展个体化骨科植入物CAD/CAM技术研究中及时引入3D打印技术,并在2004 年获得国家科技进步奖二等奖。
    与工业3D打印不同,医学3D打印有其自身的技术体系。随着今天这项技术在医学领域广泛应用,很多关键技术被赋予了新的内容,并处于进一步发展之中。
 
二、医学影像生成、处理与三维重建技术 医学影像是医学3D打印的数据源。
    上世纪90 年代,各著名品牌医学影像设备输出的数据格式很不统一,这给我们开展3D打印带来很多困难,当时不得不研究与各种设备的接口软件,以获取影像设备输出的数据。今天,所有影像设备都统一为DICOM格式,为3D打印的推广应用带来了很大的便利。
    目前,骨骼CT 数据的处理和建模工作已非常成熟。由于在CT 图像中骨骼和周边其他组织之间的灰度值差异比较清晰,因此,目标组织分割和建模工作最先取得突破,开发出很多骨骼CT 数据处理与建模软件。很长一段时间国内外广泛运用Materialise 公司Mimics 软件,而今我国已经开发出很多具有自主知识产权的软件。
    随着3D 打印在医学中的推广应用,很多涉及软组织的外科领域也开始运用3D打印技术,这对图像处理和建模技术提出了新的要求。如果骨骼周围的血管在造影时添加了对比剂 ( Contrast Agent ),可获得边界清晰的图像,它的建模工作和骨骼几乎一样方便。但是,软组织的影像主要来自于MRI,它的处理比CT 数据困难。更重要的是,为了将有些软组织在影像中清晰地显现,必须对MRI设备进行专门的参数调整,这给临床使用带来很多麻烦。此外,有些软组织的影像必须通过各种其他影像设备来获取,这就涉及到多模图像配准与融合技术,对于软组织目前还是一个研究项目。因此,为满足软组织3D打印,我们须要和影像学专家合作开展如下技术攻关工作:
1. 清晰的影像数据获取技术。首先须要将涉及肝、胆、脾、胰、肾,心脏和肺的影像生成技术进行系统地研究,针对不同的影像设备,提出最佳的调整参数,形成一套标准规范,使得后续工作获得很好的影像数据条件。
2. 目标软组织自动分割技术。图像中具有很多非相关的组织,目前只能通过手工予以擦除,这在临床中无法推广使用。因此,必须基于解剖学知识建立一个专家系统,用来自动( 至少半自动) 处理,才能使这项工作成为临床可应用技术。
3. 多模图像配准和融合技术。由于软组织医学影像常常来自多种影像设备,这是绕不过去的研究课题。
软组织外科3D 打印要做到像骨科那样快速方便尚有待时日。