[精品]快速成型論文

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1、快速原型技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用摘要：快速成型在醫(yī)學(xué)屮應(yīng)用研究是集快速成型技術(shù)、掃描、醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)、技術(shù)等一體的綜合性學(xué)科，用快速成型方法制作單個(gè)病人骨骼結(jié)構(gòu)的解剖模型己有近I?年的歷史，同時(shí)還應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。RP模型在醫(yī)學(xué)屮的應(yīng)用還將會(huì)不斷擴(kuò)展和深入，快速成型技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域；近年來(lái)通過(guò)與螺旋CT或核磁共振等檢測(cè)手段的三維圖像重建功能相結(jié)合,在心血管外科、耳鼻外科、骨科、法醫(yī)學(xué)以及組織工程學(xué)等各個(gè)醫(yī)學(xué)分支領(lǐng)域顯示出其良好的應(yīng)用前景。本文將討論快速原型在醫(yī)學(xué)幾個(gè)方面的應(yīng)用。關(guān)鍵字：快速成型醫(yī)學(xué)

2、應(yīng)用醫(yī)療診斷模擬模型口腔醫(yī)學(xué)引言：快速成型技術(shù)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最早始于20世紀(jì)90年代初，很大程度上是借助CT及核磁共振等高分辨率檢側(cè)技術(shù)的發(fā)展。英基本步驟是通過(guò)計(jì)算機(jī)專用軟件對(duì)CT或MR逐層掃描所獲得的圖像數(shù)拯信息逐層進(jìn)行轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換得到的數(shù)控加工命令于可控制相應(yīng)的機(jī)床依次逐層加工制作三維棋型。早期的圖像信息采集是將CT掃描的圖像膠片置于透射式掃描儀中讀取后，傳輸至個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換，因此，加工精度很大程度上取決于所提供的CT膠片的精度。隨著可下載原始數(shù)據(jù)的螺旋CT及三維容積重建方法的問(wèn)世，已冇的CT圖像數(shù)據(jù)

3、可直接愉人計(jì)算機(jī)并按一定數(shù)學(xué)方法在各層之間進(jìn)行差值細(xì)化三維產(chǎn)品的加工精度也隨之大大提高。雖然醫(yī)學(xué)應(yīng)用只占10%的RP巾場(chǎng)，但醫(yī)學(xué)對(duì)RP的應(yīng)用提出了更高的要求。歷史上，RP已經(jīng)運(yùn)用于種植體原型、監(jiān)視系統(tǒng)和很多其他醫(yī)療設(shè)備的原型的制作。運(yùn)用生理數(shù)據(jù)的原型制作方法采用了SLA、LOM、SLS、FDM等技術(shù)，這些模型向那些想不通過(guò)開(kāi)刀就可觀看病人骨結(jié)構(gòu)的研究人員、種植體設(shè)計(jì)師和外科醫(yī)生提供了幫助。這些技術(shù)在很多?？迫顼B外科、神經(jīng)外科、口腔外科整形外科和頭頸外科等得到應(yīng)用。幫助外科醫(yī)牛進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃而如果沒(méi)冇物理模型，這是不

4、可能實(shí)現(xiàn)的。所以快速原型對(duì)于醫(yī)學(xué)方面的研究具冇重要的意義。另外快速原型在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用建立在幾種先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展基礎(chǔ)上逐步改變醫(yī)學(xué)診斷、手術(shù)規(guī)劃、假體制作等傳統(tǒng)方法，具冇較大的發(fā)展?jié)摿蛯?shí)用價(jià)值。一、快速成型技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的總括1、設(shè)計(jì)和制作種植體運(yùn)用RP技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)特定病人的CT或MRI數(shù)據(jù)而不是標(biāo)準(zhǔn)的解剖學(xué)兒何數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)并制作種植體，這樣極大的減少了利「植體設(shè)計(jì)的出錯(cuò)空間，并且這種適合每個(gè)病人解剖結(jié)構(gòu)的種植體確實(shí)能保證一個(gè)更好的手術(shù)結(jié)果。能制作出與病人完美配合的種植體這一點(diǎn)叮以幫助外科醫(yī)生大大縮短

5、手術(shù)操作時(shí)間。這不但讓病人減少了麻醉時(shí)間，述能減少費(fèi)用。2、頜面懺復(fù)體的制作快速成型技術(shù)制造義耳是利用面部MRI結(jié)果，經(jīng)重組形成三維圖像。提取面部正常耳的數(shù)據(jù)，反轉(zhuǎn)形成缺失耳的數(shù)字影像資料。應(yīng)用SLA技術(shù)制成一個(gè)光固化樹(shù)脂耳模型，通過(guò)向樹(shù)脂耳的硅橡膠陰模注入溶蠟而形成蠟耳模型。3、為顱骨成型技術(shù)制作假體對(duì)患者頭部進(jìn)行CT掃描，獲取圖像數(shù)據(jù)文件，運(yùn)用計(jì)算機(jī)相應(yīng)軟件完成三維顱骨重建。如果顱骨缺損未達(dá)中線，可以通過(guò)鏡像過(guò)程獲得假體的圖像數(shù)據(jù)。但如果超過(guò)屮線就需要通過(guò)已建好的解剖學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修補(bǔ)。之后，運(yùn)用快速成形術(shù)分別

6、制作顱骨和假體的模型，并將兩者適合。4、假肢制造從CT斷層數(shù)據(jù)獲得患者殘肢的輪廓信息，CT數(shù)據(jù)傳化為STL格式，CAD軟件重建患者殘肢的平滑圖像，并進(jìn)行有限元分析，以獲得殘肢受力分布，這樣就可調(diào)整假肢幾何形狀以改進(jìn)適配性和負(fù)重特征。SLS的方法建模，用多聚碳酸酯制作適配良好的假肢。5、輔助外科設(shè)計(jì)通過(guò)快速成形術(shù)重建生物模型，通過(guò)模型更直接地觀察和分析組織的解剖結(jié)構(gòu)，優(yōu)化術(shù)前手術(shù)計(jì)劃，進(jìn)行更加真實(shí)和可重復(fù)的手術(shù)模擬，減少了手術(shù)時(shí)間和手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，同吋有利于醫(yī)生和患者間進(jìn)行交流，使患者更了解手術(shù)口的和局限性。6、生物工程

7、如：生物活性骨仿生制造。針對(duì)骨的貝?體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行產(chǎn)品的幾何模型的CAD造型,再利用內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)仿生建模技術(shù)及分層制造，常溫下用生物可降解材料邊分層制造邊加入牛物活性因子及種子細(xì)胞。用快速成型技術(shù)制成的細(xì)胞載體框架結(jié)構(gòu)來(lái)創(chuàng)造-種微環(huán)境，以利細(xì)胞的粘附、增殖和功能發(fā)揮，以此達(dá)到組織工程骨的并行生長(zhǎng)，加速材料的降解和骨過(guò)程。二、快速成型技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1、在口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用利用RP技術(shù)制作患者牙冠、牙槽骨等的三維模型，根據(jù)模型設(shè)計(jì)、制作和安裝義齒。⑴Witkowsi等利用SLA技術(shù)與失蠟法相結(jié)合給患者制作可摘

8、局部義齒，效呆滿意且大大縮短了制作時(shí)間。⑵血等利用RP技術(shù)輔助制作了鑄鈦牙冠，且澆鑄前使用商用軟件對(duì)鑄道進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。他認(rèn)為此技術(shù)在替代傳統(tǒng)的“取印模和上蠟”等步驟上冇著巨大的潛力。⑶美國(guó)麻省理工雪學(xué)院的J.Grau等人采用TDP技術(shù)制備了粉漿澆注的氧化鋁陶瓷模以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石膏模，因其具有更高的強(qiáng)度，并可加熱至兒百度以縮短干燥吋間。⑷國(guó)內(nèi)高勃等利用L0M法制作全牙列模型