引言

目前國內的假體、植入體的生產制造大多是序列化的生產，個體化的假體制造還沒有形成規模。導致這種現狀有多方面的原因，但是技術的不完善是最重要的一方面。序列化的假體、植入體可以實現批量的生產，但是序列化的假體、植入體有其不利的一面。主要表現在患者生理結構的獨特性，序列化的假體、植入體與患者的匹配常常存在問題。手術后，患者可能由于假體、植入體的不匹配，從而感到不適。

建構病理區三維模型

現在的設計都是在三維模式下，然而現在的診斷設備多為CT和MRI。CT和MRI輸出的是斷層掃描圖片，如何將二維的圖像轉化為三維的CAD模型是進行三維假體、植入體設計的關鍵。現在三維重構軟件最為出名的是比利時Materialise公司的Mimics（Materialise’s Interactive Medical Image Control System）軟件，該軟件提供可將Dicom格式的文件自動的讀入，同時還可以讀入BMP和Tiff格式的文件。對于版本比較的老的CT和MRI設備，Mimics也提供相應的輸入接口，從而讀入斷層掃描圖像，如圖1。右上角的視圖顯示原始的掃描圖像，即為橫斷面圖；左上角的為根據橫斷面圖像計算生成的關狀面圖像；左下角同樣為根據橫斷面圖像計算生成的矢狀面圖像。通過閾值提取的方法，以及使用軟件的編輯功能，就可以快速得到三維模型，如圖2所示。

Mimics提供了測量工具，可以對病歷區進行測量。同時對于病理區是關于中心矢狀面對稱的案例，還可以直接使用該軟件的simulation模塊進行植入體的設計。其主要方法是通過對稱的方法，將沒有缺失的區域鏡像到病理區，然后調節位置，最后布爾預算，從而達到假體、植入體與本體的完全匹配。

圖3-A為將模型放置到最佳的位置，然后使用透明化顯示，從而可以從完好的區域看到病理區。圖3-B為設置切斷面，設置時，注意切面要能切透所需的區域。圖3-C為使用切斷面進行切割然后分離。圖3-D將右邊切割分離的部分鏡像到左邊的病理部位。圖3-E對植入體重新擺放位置。圖3-F將假體與本體進行布爾減運算，從而使得假體的輪廓與病理部位相吻合。至此，通過鏡像的方式就設計出了所需要的假體。Mimics可以將設計好的假體模型以STL的文件格式輸出。

對于病理部位不對稱的案例，可以使用數字CAD(Digital CAD)軟件，如3Matic進行設計，同樣可以輸出STL文件。使用3Matic進行非對稱的假體設計，會在后續的文章中論述。也可以使用Mimics的MedCAD模塊將病理模型輸出為Iges格式的文件，導入到傳統的CAD軟件進行設計。

假體、植入體的制造

Mimics輸出的假體STL文件，可以使用多種方法將其加工出來。利用現有的金屬燒結RP技術可以直接生產，目前有多家公司的RP機器可以直接生產鈦、不銹鋼、鎳、工具鋼、鉻等金屬。第二種方法是將假體制作成蠟模，然后采用翻模的方式制造鑄造模具生產金屬假體。第三種方法是使用CNC直接加工出金屬假體。

小結

廣泛推廣使用個體假體、植入體設計、制造，可以更好的滿足患者的需要，同時達到更加理想的治療效果。目前個體假體的設計、制造技術都已相對成熟，使用這些技術可以大大縮短個體假體制造的周期。傳統的制造周期大概是2-3周，現在只需要24-48小時。