CT 数据的 3D 打印

详细、准确的解剖模型 — 从 CT 数据打印物理 3D 对象

3D 打印技术的发展使我们得以基于计算机模型以相当快的速度和可负担的成本获得高度复杂的三维对象。如今,3D 打印机已具有足够的分辨率,能够根据 X 射线或核断层成像数据准确而详细地重建解剖及其它结构。然而,数据需要经过处理并转换为适当的格式才可用于打印机,并且可能需要经过调整才可创建稳定的三维物理结构。

 

Doney E, Krumdick LA, Diener JM, Wathen CA, Chapman SE, Stamile B, Scott JE, Ravosa MJ, Avermaete TV Leevy WM临床前 X 射线计算机断层扫描数据集的 3D 打印 (3D printing of preclinical x-ray computed tomographic data sets)J Vis Exp 2013;73:50250.公共医学中心:PMC3671719

Doney 等人使用活体大鼠和保存的兔颅骨作为实例展示了根据临床前 X 射线计算机断层成像 (CT) 数据打印物理 3D 模型的方法。在该论文的视频和文本版本中,作者讨论了完成数据采集、面绘制、数据转换和清理以及打印所需的设备、软件工具和步骤。

作者使用 Bruker Albira 成像系统 Albira Suite Reconstructor 软件以 0.125 mm 各向同性体素采集和重建 CT 图像。骨骼结构根据原始数据打印,而软组织(在该实例中为肺)则需要进行分割以定义目标体积(仍使用 Albira 软件)。

接下来,作者通过 PMOD 软件 (PMOD Technologies) 将数据转换为 DICOM 格式,以获得各个体素的密度值。在打印时,必须将体积数据转换为连续的表面。作者使用 ImageJ 软件绘制表面并将结果导出为 Wavefront 格式。通过结合使用多种软件工具(开源 Meshlab 和免费软件 Netfabb Studio Basic),该团队完成了修复所有空隙、除去多余网眼的光固化成形编辑,并在打印前对最终模型工具的平面进行了光滑处理。最后,作者比较了 3D 打印与市售台式打印机的打印材料和选件。

作者展示了兔颅骨、大鼠骨骼及肺的 3D 打印模型,其具有不同的颜色,并且极其准确、精细。如今,3D 打印技术和 Albira 成像系统的精细体素尺寸和数据处理功能使其能够经济有效地创造复杂、精细且准确的 3D 模型,这些模型通过其它手段无法复制。这些物理模型有望用于实现更加实用且更具实践性的可视化,以及用作教学工具。

由 X 射线 CT 数据集得到的大鼠肺和骨骼结构的 3D 打印模型

3D_rat_lungs.jpg
Objects were printed using a ProJet HD 3000 (left), Shapeways Inc. (Center) or a Makerbot Replicator (right). The scale bar denotes 2 cm. Note that the scale bar in panel C is smaller than that of A and B, which reflects that in some cases the Makerbot mu

 

 

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