腰椎L1-L3节段三维重建与快速成型

快速成型技术 (Rapid Prototyping Manufacturing，RPM )是在 20世纪8O年代后期发展起来的-门新兴技术，由于其具有高度柔性和快速性，已广泛应用于航空航天、汽车、机械和家电等多个领域1]。随着计算机技术及材料科学的不断进步，三维重建及快速成型技术在医学领域的应用逐渐成为研究的热点内容，为传统的医学诊断、手术指导及规划和个性化植入假体的制作等提供了新的技术支持 J。

目前快速成型技术在医学方面的应用主要集中在以下几个方面。

1)术前手术规划及验证可行性，模拟手术进行过程。张伟 通过利用三维重建及快速成型技术，在移位髋臼骨折合并不稳定型骨盆后环损伤患者的治疗中，制定出更加合理的手术方案，在右踝关节严重畸形患者的矫形手术中，尤其是应用了虚拟镜像技术，使截骨平面和截骨角度更加准确，获得了满意的矫形效果。桑宏勋 等人通过对 34例重度先天性脊柱畸形患者进行术前 CT扫描、数字化三维重建，将数据导入 MEM-300-E熔融挤压快速成型设备构建脊柱骨骼模型，直观评估脊柱畸形情况，设计手术方案，探讨了快速成型技术在重度先天性脊柱畸形矫形手术中的应用价值。马向阳 等人在对儿童进行寰枢椎椎弓根螺钉固定术中引入快速成型技术，验证了 CAD.RP技术可提升寰枢椎椎弓根螺钉固定和上颈椎翻修手术的准确性和安全性。

2)辅助人工假体的制作。王臻 等人将快速成型技术运用到膝关节置换术中，通过对医学图像的处理得到三维模型，利用 LPS600快速成型机制出树脂江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项 目(12022)；淮安市科技支撑项目(HAG201 1013)56程学进，等：腰椎 L1～IJ3节段三维重建与快速成型 2013年第 8期2 结语1)在 CT图像的基础上，利用 Mimics软件完成了腰椎椎体的三维重建。

2)充分运用解剖学知识分析椎间盘的结构与特点，利用通用三维软件强大的建模能力，建立了椎间盘模型，并在建模的过程中较好地保证了其与相邻椎体间的接触，为今后腰椎有限元模型的建立与分析打下了基矗3)引入快速成型技术加工出腰椎模型，不但可为个性化的手术提供支持，指导相关手术操作，还可以在相关培训、医患交流、取得患者及家属的理解与配合等方面有着重要的意义。

由于人体的特殊性及个体的差异性，通过 CT图像以及快速成型技术的利用，可以较好地完成人体组织三维重建及加工，但在临床应用中尚有以下问题亟待进-步解决：1)模型精度问题。模型的精度主要涉及两个方面，-是依据 CT图像三维重建的精度，医学图像的获得受设备条件的限制，故模型重建时对于图像处理的水平要求较高；二是成型机的加工精度，目前市场上成型机的精度多由厂家出厂前设定，用户可选的范围较小，例如，实验所用成型机喷嘴所能选择的只有 T10、T12和 T16三种，层分辨率也只能相应地选龋2)成型材料的选择。成型机可使用的材料种类有限，且价格较高，而人体的骨骼具有生命性，它的力学性能就随着年龄、性别、生活习惯、降状况及工作环境的不同而不同-发-种既可以方便地快速成型，又可以满足力学特性个性化需要，为快速成型技术直接制作可植人人体的骨科医疗器械带来了新的挑战与机遇。