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医学3D打印主要包括哪些过程?

日期: 2020-03-25
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3D打印技术又被称为'快速原型技术'或者'增材制造技术'。3D打印技术是以数字模型文件为基础进行打印,使用粉末状的金属或塑料等可黏合材料,通过'分层制造、逐层叠加'的方式来构造物体的技术,它包括SLA、SLS、3DP、FDM等。为了方便理解和推广,媒体将增材制造技术又称为3D打印技术。增材制造技术最早主要用于设计原型的制造,因此又被称为快速原型技术。30多年来,3D打印一般是被用来通过数据软件制造物理模型。而近10年来,随着3D打印技术的发展,3D打印机的成本大大降低,其应用范围也得以拓展,现已应用到教学、医疗和科研等领域。

医学3D打印主要包括哪些过程?

医学3D打印主要包括哪些过程?

医学3D打印主要包括以下四个过程:

(一)打印物图像信息的搜集及数据化

通过X线、CT和MRI对所要打印的部位进行摄影,并将所得到的图像信息数据化,然后以医学影像软件常用的'DICOM'格式导出。由于医学影像的分辨率远大于3D打印机的分辨率,使得通过医学影像学所获得的数据信息足够满足3D打印机的精度要求。

(二)图像数据信息的处理和转换

打印物的图像数据信息还需要根据最终的打印需求进行相应的数据加工处理。医学领域常用的数据加工软件有Mimics软件(Materialise,比利时)、UG Imagewa软件(EDS,美国)和Geomagic Studio软件(Geomagic,美国)。以Mimics软件为例,首先将CT数据以'DICOM'格式导入,设定CT值的筛选阈值,使低密度的肌肉和软组织从高密度的骨组织中分离出来,该过程称为'阈值分割';随后,将阈值分割后的结果再利用'蒙板设计'(即去除选区外部分,保留选区内部分)等设计打印物内部微孔结构,从而重建数据化的打印物,并以3D打印机能识别的'STL'格式(该格式可为几乎所有的3D打印机所识别)导出数据至3D打印机。

(三)利用数据信息进行3D打印

3D打印机可根据'STL'格式的数据化信息重建出打印物。一般FDM技术3D打印机打印精确度可达0.2 mm,而SLA技术可精确到0.025 mm,打印精度更高,目前已经能够量产。

(四)打印物的后期处理和性能评估

有时候需要对打印物进行去支撑、表面光滑、金属部件的淬火及回火等后期处理,必要时可进行部分机械加工,以弥补打印过程的局限性。同时对处理后的打印物根据其用途的不同进行相应的性能评估,如金属相分析、材料表面检测、运动学分析和有限元分析等。

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