醫(yī)學3D打印中的關鍵信息技術

一、前言

3D打印被認為是推動第三次工業(yè)革命的技術之一。3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術，該技術最早在20世紀80年代中期由美國提出。3D打印建模使用3D掃描儀對實物進行掃描,得到三維數(shù)據(jù).然后對數(shù)據(jù)進行加工修復。3D掃描一類是被動方式，就是不需要特定的光源，完全依靠物體所處的自然光條件進行掃描，常采用雙目技術，但是精度低，只能掃描出有幾何特征的物體，不能滿足很多領域的要求。雖然它起源于工業(yè)制造業(yè)，但從一開始就引起了醫(yī)學界的關注。20世紀90年代，我們將3D打印技術引入個性化骨科植入物CD/CM技術的研究，并于2004年獲得國家科技進步二等獎。

與工業(yè)3d 打印不同，醫(yī)學3d 打印有自己的技術。隨著該技術在醫(yī)學領域的廣泛應用，許多關鍵技術被賦予了新的內(nèi)容，并正在進一步發(fā)展。

二是醫(yī)學圖像生成、處理和三維重建技術。

醫(yī)學影像是中國醫(yī)學3D打印的數(shù)據(jù)源。

20世紀90年代，各個著名的醫(yī)學影像設備的輸出數(shù)據(jù)格式差異很大，給3d 打印帶來了很多困難。當時，我們必須研究各種設備的接口軟件，從成像設備中獲取輸出數(shù)據(jù)。今天，所有的成像設備都采用同樣的 dicom 格式，這為3d 打印的推廣和應用帶來了極大的方便。

目前，骨骼CT 數(shù)據(jù)的處理和建模研究工作已非常成熟。由于在CT 圖像中骨骼和周邊以及其他企業(yè)組織學生之間的灰度值差異進行比較可以清晰，因此，目標管理組織分割和建模教學工作人員最先取得重大突破，開發(fā)出很多骨骼CT 數(shù)據(jù)信息處理與建模分析軟件。很長一段時間國內(nèi)外廣泛運用Materialise 公司Mimics 軟件，而今我國經(jīng)濟已經(jīng)開發(fā)出很多方面具有獨立自主創(chuàng)新知識產(chǎn)權的軟件。

隨著3D 打印在醫(yī)學中的推廣企業(yè)應用，很多問題涉及軟組織的外科領域也開始學習運用3D打印信息技術，這對提高圖像分析處理和建模軟件技術提出了新的要求。如果沒有骨骼周圍的血管在造影時添加了對比劑 ，可獲得邊界清晰的圖像，它的建模工作和骨骼幾乎都是一樣方便。但是，軟組織的影像作為主要原因來自于MRI，它的處理比CT 數(shù)據(jù)管理困難。更重要的是，為了將有些軟組織在影像中清晰地顯現(xiàn)，必須對MRI設備方面進行一些專門的參數(shù)結構調(diào)整，這給臨床合理使用自己帶來很多麻煩。此外，有些軟組織的影像必須能夠通過利用各種社會其他相關影像設備來獲取，這就需要涉及到多模圖像配準與融合教育技術，對于軟組織目前我國還是存在一個科學研究開發(fā)項目。因此，為滿足軟組織3D打印，我們須要和影像學專家小組合作組織開展情況如下技術攻關工作：

1.清晰圖像數(shù)據(jù)采集技術。首先，要系統(tǒng)研究涉及肝、膽、脾、胰、腎、心、肺的圖像生成技術，針對不同的圖像設備提出最佳的調(diào)整參數(shù)，形成一套標準和規(guī)范，為后續(xù)工作獲得良好的圖像數(shù)據(jù)條件。

2。目標軟組織自動分割技術。圖像中有大量的非相關組織，目前只能用手擦除，不能用于臨床。因此，必須建立一個基于解剖學知識的專家系統(tǒng)，以自動化處理，使這項工作臨床應用。

3. 多模式圖像配準與融合。

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