摘要:随着时代发展，3D打印技术凭借其优势逐渐在各个领域广泛应用，医学上借助该技术创建的实体模型应用广泛，而CT层片图像通过三维重构技术转化为LOM原型被认为是3D打印的基础。本文主要就作用于转化CT层片图像的三维重构技术，实物模型的制作及其应用做一综述。 关键词：三维重构技术;三维模型;3D打印模型;CT层片图像;教学
目前，随着医学影像技术的飞速发展，医学影像在临床诊断中发挥着越来越重要的作用，也在一定程度上加快了临床医学的发展进程。通过三维重建和二维图像可视化，可以直观地显示复杂的三维器官结构，这将有助于医生进行全面、准确的分析，提高医学诊断水平。因此，三维医学图像重建与可视化技术具有重要的实用价值。
1三维图像和医学图像重建技术
三维医学图像重建技术是指利用可视化技术将从医学成像设备获取的二维图像数据转换为三维数据，显示人体组织和器官的三维形态，并进行定性和定量分析[1]。目前，CT、MRI等影
像技术广泛应用于临床诊断和。二维断层图像展示断层的解剖信息，不能以横向和三维方式显示病变的位置。影像科室的技术人员只能将重建好的三维图像依照他们的想法选择几个部位、角度拷贝成二维图像提交到临床医生手中。在普通计算机中，使用Mimics软件重建的三维模型可以动态旋转观察，任意切割和显示内部解剖结构，也可以编辑和修改[1-3]。可更深入细致地定位、定性和定量分析损伤，以提高手外科手术成功的概率。同时在Mimics软件中包括RP Slice模块、STL+模块、Simulation模块、MedCAD模块、FEA模块。RP模块能通过Slice格式在Mimics与多数RP机器之间建立接口，自动生成快速原型系统模型所需的支撑结构，并将数据模型转换为实体模型。 Medical mimics图像处理软件是比利时materialist公司的一个用于交互式医学图像控制的3D数字系统。它是一个高度集成的软件集，简单易用的3D图像生成、编辑和处理[4]。模拟三维重建的步骤如下：
1.1为Mimics导入的CT和MRI数据
软件支持DICOM文件格式。用户只需按照Mimics软件中的说明操作，目录中的DICOM格式将自动导入软件。该软件将根据横切图像自动生成矢状面和冠状面图像。Mimics使用三
个视图在三个位置显示图像，这三个视图是相互关联的。
1.2阈值轮廓提取
Mimics软件中的轮廓提取主要通过阈值进行，并使用阈值调整工具调整内部组织的外部轮廓和结构。轮廓提取的基本原理是：在选择重建组织的情况下，尽量不使轮廓阴影出现在重建组织外部的结构中。通过三维重建软件仿真中的阈值调节功能、图像编辑、区域生长、布尔运算和三维演算，CT切片数据的图像分割和重建可以清晰直观地再现头部的整体三维结构。同时，Mimics还可以分别显示软骨、肌肉、血管和其他结构的三维形态[5]。
1.3使用软件中的区域增长工具选择热区
如果待重建结构的灰度值与周围组织的灰度值相似，则提取时应采用人工识别方法，并对每个图像层进行边缘分割、冗余数据去除、选择性编辑和孔洞填充。
1.4生成三维数据模型
使用软件的计算工具Calculate 3D命令，可以将二维图像直接转换为三维数据模型。重建的三维数据模型准确、生动，能够直观、清晰地再现组织器官的三维形态。陶瓷电热水壶
耐高温盘根
2医学的三维数据打印技术及其相关应用
借助3D重建技术，可将图形和图像转换为3D数据，以便于下一步3D打印。3D打印技术本质上是一种数字化快速打印和成型技术，通过3D打印机创建模型。它因其节省材料、简化工艺、高精度等优点而得到广泛应用[6]。在临床应用中，主要是利用该技术将CT扫描模型数据转换为物理模型。该模型不仅在外科手术中得到了广泛的应用，而且在教学中也得到了广泛的应用。从上述CT扫描获得的切片图像转换而来的STL切片格式数据通过叠层实体，以实现制造快速原型系统的目的[7]。STL切片格式是快速成型系统的通用格式，本质上是图像和计算机数据之间的链接[8]。快速成型系统（RP）与CT扫描的数据格式非常相似，易于转换。因此，STL切片格式在临床上被广泛应用于物理模型的复制。
通过将STL数据导入LOM快速原型系统，可得到LOM原型。该过程处理速度快，在一定程度上能节省时间，避免延误患者，成本低，模型强度高，可后期修改加工。在临床应用中，医生和患者的沟通和交流广泛应用LOM原型[9]。
在3D打印技术的成型阶段，可以选择的材料种类多，这些材料通常是根据其用途选择的。生物相容性高的硅橡胶部件具有良好的柔韧性。与复杂、精细、无拔模角的原型零件相比，
采用硅胶作为材料具有直接去除的优点，便于后续操作中浇注润滑脂零件，在临床上常被用作假肢[10]。树脂模型也是教学工具和参观模型的首选材料，还便于制作教学模型[11]。3D打印技术发展现状良好，未来发展趋势可观，其在医学教育中的优势明显提升。3D打印技术的逼真度和个性化的教学环境使学生更容易理解和掌握相关知识。
参考文献
[1]刘永. Mimics软件三维重建在临床骨科疾病中的应用[J]. 中医临床研究, 2020, v.12(09):127-130.
[2]陈佳佳, 陈志安, 郭伟毅,等. 基于CT图像应用Mimics软件的三维重建技术在腹腔镜直肠癌D3根治术中的价值[J]. 中国医学物理学杂志, 2019, 036(007):778-783.
[3]曹桂平, 张明娇, 刘非,等. Arigin 3D Pro软件与Mimics软件三维重建模型的精度研究[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(15):2384-2389.分闸脱扣器
[4]王春鹏, 杨海娇, 张成,等. 3D打印技术在骨科领域的应用进展[J]. 医学综述, 2020, 026(001):118-122.
懒人床
[5]王炜尔, 魏芳强, 宫海波,等. 5G技术在3D打印技术外科领域的应用前景[J]. 中华实验外科杂志, 2020, 37(04):597-599.
[6]Suzuki M,Ogawa Y,Kawano A,et al.Rapid prototyping of temporal bone for surgical training and medical education[J].Acta Otolaryngology,2004,124(4):400-402.
[7]李新丰. 3D打印技术在医学教育中的应用[J]. 医院与医学, 2017, 005(002):22-23.
[8]张攻孜, 姚琦, 彭烨,等. CBL教学模式下骨盆移位计算软件联合3D打印在骨盆复位架技术临床教学中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(019):3067-3071.铁水包
水泵远程监控[9]郑春雷, 王玉龙, 赵晶莹,等. Sandwich教学法联合3D打印技术在肿瘤外科临床见习中的应用价值[J]. 中国医学装备, 2019, 16(01):116-119.
[10]邓青松, 吴传新, 龚建平. 3D打印技术在临床教学中的应用和效果[J]. 医学教育管理, 2019.
[11]郑春雷, 王玉龙, 赵晶莹,等. 3D打印技术联合PBL教学模式在肿瘤外科住院医师规范化培训临床教学中的应用价值[J]. 中国医学装备, 2018(9):100-103.
作者简介：何洋（2002-2-），女，汉族人，成都大学，研究方向：神经病学。
张珍（1983-4-），女，汉族人，研究生，成都大学，讲师，研究方向：心血管疾病发病机制。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议