引言：

快速原型技術(shù)經(jīng)過20多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟。目前CT、MRI等斷層掃描技術(shù)在診斷方面應(yīng)用相當(dāng)廣泛。但是這些斷層掃描的圖片有其本身的局限性，二維圖片往往讓外科醫(yī)生不能很好的對病理進行分析。翻閱大量的序列斷層圖片，不及將這些圖片三維重建，將實體模型拿在手上進行分析得到的信息多。比利時Materialise公司開發(fā)的Mimics是連接斷層掃描圖片與快速原型制造的橋梁。

圖片的導(dǎo)入

針對目前標(biāo)準(zhǔn)的DICOM文件格式，Mimics提供了自動的導(dǎo)入功能。用戶只需要在導(dǎo)入向?qū)У闹敢戮涂梢詫?dǎo)入整個目錄下的文件或是部分文件。同時，還可以通過半自動的方式導(dǎo)入BMP和TIFF文件，手動的方式導(dǎo)入其他的文件。

組織的提取及三維重建

導(dǎo)入原始的斷層圖片后，MIMICS會自動計算生成冠狀面圖和矢狀面圖。Mimics用三個視圖來顯示這三個位置的圖片，并且這三個視圖是相會關(guān)聯(lián)的，可以通過鼠標(biāo)和定位工具欄快速定位，如圖1所示。右上角的圖是原始的掃描圖像，左上角和下角是由原始橫斷面圖像計算生成的冠狀面和矢狀面圖像。紅線指示橫斷面圖像的位置，黃線指示冠狀面圖像的位置，綠線指示矢狀面位置。

圖1 Mimics的用戶界面

斷層圖片中，不同組織的灰度值不同，故此可以通過閾值來提取相應(yīng)的組織，如圖2所示。

圖 2 設(shè)置恰當(dāng)?shù)拈撝堤崛〗M織

從圖中可以看出，著色的象素其灰度值落在閾值之間，故其被提取。準(zhǔn)確的設(shè)置閾值是提取組織的關(guān)鍵，閾值提取組織的時候，可以通過看圖，檢查提取的組織是否合適。圖3-A的閾值左區(qū)間設(shè)置得太低，故而提取了許多噪點。圖3-B的閾值左區(qū)間設(shè)置得太高，故而有許多骨組織丟失。

圖3A 左側(cè)閾值設(shè)置太低

圖3B左閾值設(shè)置過高

Mimics會將提取的象素存放在一個蒙罩（Mask）里，同時Mimics提供一系列的工具編輯修改蒙罩，從而提取所需的組織。編輯好的蒙罩可以用來生成3D模型，這樣就實現(xiàn)了2D斷層掃描圖片到三維實體的轉(zhuǎn)換，如圖4所示。

圖4重建的三維數(shù)字模型

從2D掃描圖片到三維模型的轉(zhuǎn)換，這是Mimics處理醫(yī)學(xué)斷層掃描圖像的第一步。Mimics與其他影像處理軟件最大的不同之處是其提供了一系列模塊，通過這些模塊，可以將三維用來生產(chǎn)快速原型件、用于FEA分析、可以輸出相應(yīng)的CAD的信息為后續(xù)的假體/植入體設(shè)計提供參考數(shù)據(jù)。同時還可以在Mimics里，基于三維模型做手術(shù)的模擬，設(shè)計一些植入體。

快速原型經(jīng)過20多年的發(fā)展，這項技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，其制造精度和速度都有很大的提升。同時，快速原型制造的軟件平臺Magics也經(jīng)過15年的發(fā)展，可以解決RP/RT/RM領(lǐng)域的幾乎所有問題。

Mimcs針對不同的需要，提供了不同的模塊，解決不同用戶的需求。針對快速原型制造，STL+和RP Slice模塊是其提供的強有力的接口。通過STL+這個模塊，Mimics就可以輸出快速原型制造行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)STL文件，包括Binary和ASCⅡ兩種存儲方式的STL文件。同時還可以輸出DXF、VRML、PLY、Single PLY、Point cloud文件，以滿足不同用戶的需要。通過RP Slice模塊，Mimics就可以針對不同RP機器用來生產(chǎn)的切層文件格式需要，將三維模型輸出為CLI、SLI和SLC格式的文件。RP設(shè)備讀入這些切層文件，可以直接用于生產(chǎn)，圖5為用快速原型技術(shù)生產(chǎn)的實物模型。

圖5快速原型制造的三維實物模型

結(jié)論

快速原型技術(shù)在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用將會越來越廣泛，現(xiàn)在的三維建模技術(shù)也發(fā)展的相當(dāng)成熟。臨床醫(yī)生可以很好的借助三維實體模型的幫助，從而規(guī)避更多的手術(shù)風(fēng)險，手術(shù)的方案也會更加切合實際的需要。同時醫(yī)生與患者的溝通也更加的容易、便捷。