3D打印骨科术前模型,让手术更加的安全

将3D打印技术应用到各种解剖结构中,首先要考虑的是我们的发展方向问题。目前,3D打印技术已经广泛应用于于医疗领域,因为该项技术适合针对个体特征进行个性化小批量生产。以上就是悟空打印坊3D打印为大家介绍的有关3D打印骨科术前模型,让手术更加的安全。

图1:导入MEDIP软件的DICOM格式图像和根据CT扫描数据进行的3D建模

据MEDICALI发起的一项被称为V3D的项目,开发并生产了一款生物3D打印模型,该模型可用于术前规划、手术模拟、教育、沟通等。时至今日,生物模型的作用已经不断扩展和延伸,不再仅仅是便于检查病情的解剖结构可视化产品。

图2:DICOM图像分割过程

图A:DICOM原图;图B:带有解剖注释的三维渲染图;图C:各解剖结构分解图;一个DICOM图像可以被分割为不同解剖结构图并输出为STL文件;LA:左心房;LV:左心室;RA:右心房;RV:右心室;SVC:上腔静脉;IVC:下腔静脉。

基于图片数据进行3D打印的产品质量取决于图像后处理效果。为了获得最好的切片效果,算法可以根据想要的结果进行调整。也就是说切片必须要在充分了解成像模式的局限性以及各种情况的原理解剖后再进行。目前市场上有多款相关软件,从高端商业版到中端性价比版再到开源免费版应有尽有。此外,为了使用3D打印技术进行后期处理三维图像,图片数据必须被转换为3D网格文件格式,如STL,或其他格式,如OBJ、3MF、VRML等。因为多边网格结构相比容积数据更能提高计算机设计能力。

图:3:可视化解剖结构和手术规划

图A:3D心脏模型图分割;图B:STL格式心脏模型图的解剖预览;图C:剖开前的心脏三维图;图D:解剖后的STL心脏模型图;图E:分开两半的STL心脏模型;图F:3D打印的模拟手术练习模型(生物模型)。

3D打印的过程包括从CT图像到三维立体图,然后转换为网格工作流。此外,打印材料需要具备一些和人体软组织相似的物理特性,如稳定性、弹性、抗拉强度、抗撕裂性和记忆能力等。

图4:3D生物打印的各种应用案例

3D打印术前模型采用3D打印计算机辅助手术“个性化”治疗方案是利用CT图像、计算机三维重建、快速成型构建骨折模型和三维手术设计模拟技术,在术前能多视角观察,使骨盆环更能完整、直观、立体地展现出来,准确评估骨折情况,了解骨折的“个性”。

这种技术能为骨折的诊断、分类、手术入路、固定方法的选择提供充分、直观的依据。它能模拟手术术前明确骨折复位方法及复位顺序,设计、选择内固定,术前预弯钢板、预制螺钉方向模板、预先选择螺钉种类及长度,提高固定的准确性,减少损伤及出血,缩短手术时间,并有效提高内固定力学性能,避免盲目置钉在薄弱位置达不到坚强固定。

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