附录中文翻译快速成型技术在医学，基础知识及应用 R. Petzolda，*，H.-F. Zeilhoferb，W.A. Kalendera医学物理埃尔兰根 - 纽伦堡大学，Krankenhausstraße12，D-91054德 国埃尔兰根的aInstitute 慕尼黑，慕尼黑技术大学口腔颌面外 科bDepartment，德国 收到1999年2月23日摘要：利用医学模型建成的原型速成技术是手术计划与仿真的一项新技术这项技术可以使解剖对象形成一个三维物理模型，使医生在手术当中对复杂的结构有一种现实感（直观感）解剖对象由视觉到视觉与触觉的转变引入了一种新的交互——“触觉理解”颌-颅面骨手术就完美的诠释了这一技术原型速成技术非常适合用于诊断和术前精确仿真骨架的位置 1，简介医学上，复杂的疾病通常需要进行漫长手术，手术计划是在缩短手术周期并且降低并发症的风险上的一个尝试通常情况下,外科医生使用传统的射线照片成像模式,计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)支持的规划过程。
此外,三维可视化技术(如表面阴影显示,见图1或者体绘制都可应用)这样一个医学对象可视化使得我们可以在手术前进行手术仿真模拟，快速成型(RP)技术最大的优点是精确复制对象把三维医学图像数据建成一个物理模型(参考图1 b)这样医生就可以亲眼看到并且感觉到每个有机会利用到原型速成技术的医生都对验证了这一技术在颌骨-颅面骨手的骨架矫正与仿真手术中得到了很好的应用慕尼黑技术学院的口腔额面外科系建造了200多个医学原型速成模型并用于临床应用，使得我们能够对一些只是组织进行更细化的分类第五部分将列举一些指示组织具有代表性的特点2，医学上的原型速成技术RP技术最初开用于CAD环境的快速构建原型的新产品的开发，这种技术广泛分布在一些产品设计的行业,尤其是汽车产业自从几年前RP模型也被应用到医学相关领域，这种发展是由现代成像模式的能力,如螺旋CT或MRI,产生连续容积数据集,为模型生成提供输入数据这些形式的可用性在医院稳步增加RP模型在医学领域上的应用较典型的有手术计划与仿真，医务人员和患者之间的沟通和个人植入和假体的设计有些RP技术在医学可分为减法和加法唯一用于医学领域的减法技术是铣，铣来自数控(NC)机械加工。
在这种情况下，聚氨酯模型将被磨成粉末或其他形状最大的优点是较低成本的原材料和这些模型可以用在手术器械上然而,只能磨表面，且几何精度很差，只有(+/-1.5 mm)此外,铣削模型内不能在手术室用,因为聚氨酯不能被消毒如今铣削技术是利用主要用于整形，处理简单的模型，如臀部模型在医学上常见的添加剂技术是选择性 激光烧结，熔融沉积成型，多喷头 建模和光固化.这里的模型是建立根据三维轮廓数据逐层相比之下，以消减技术的添加剂技术，可以制造任意复杂结构和蛀牙选择性激光烧结（SLS）移动的激光束横跨一薄层热塑性粉末的以选择性地保险丝颗粒，从而建立模型的各层后一层完成后，鲜粉会被填写，提供一恒定的厚度，从该下一层将刚上的旧的顶部创建这种技术的优点是对各种热塑性粉末和的(+/-0.2mm)的几何精度缺点是这种方法的成本高和含磨料的表面烧结模型这使得在使用这些模型手术室不可能的 熔融沉积成型（FDM）建立了对象层由熔融长丝的挤出和固化有材料的选择，甚至不同的颜色这就允许多于一个解剖的再现 结构在一个模型中可区分的颜色（见图 1c）中进一步的优点是紧凑的结构频分复用机，消毒这些模型的可能性和很好的几何精度缺点是 长期建设时间（长达24小时），而细节的水平和表面质量比与光固化低（第4节）。
a、表面阴影显示 b、 Stereolithographic型号 c、聚乙烯FDM模型着色为蓝色的肿瘤图1，病人与基于左颅骨检查与螺旋CT的肿瘤 多喷气建模或3D打印的工作原理像一个正常的喷墨打印机熔融的热塑性材料被压通过大量的喷射到表面上这种材料很快通过硬化层来构建模型层在医疗环境中的使用还没有调查，但材料也磨料最重要的添加剂RP技术在医疗领域中是立体光刻（SL），这将在本文详细的第4节进行说明3，生成的模型数据 附加步骤，该步骤是必要的，用于生成模型的数据是提取要建模出的图像数据集的对象的CAD表示它应该采取考虑到该模型的空间分辨率数据依赖于用于数据采集的成像模态 通常卷的数据必须被内插，以适应在建模过程中的分辨率插值可在该平面内和平面之间有必要[6] 接下来的步骤是将对象物的表面的提取数据集内的兴趣通常阈值分割 方法被应用于分割阈值是总是关键的，因为它是难以选择最佳的阈值的解剖结构，因而运营商依赖为了提高准确性，并确保质量进一步努力着眼于新的分割方法使用型号为手术计划和仿真是要加强建设过程中的质量这就是为什么质量控制程序必须被定义第一步是特殊幻影的发展并监控RP过程的几何精度。
如果模型应该被用来建立个人的植入物质量检查列表中是非常重要的这些具体的方面跟进目前在欧盟范围内PHIDIAS网络; 结果和建议可以预计，在不久的未来的[7]4，通过光固化处理的模型数据SL通过层 - 层聚合模型构建的感光性树脂输入数据在CAD的代表该模型一个SL装置通常由一容器填充有液态树脂（丙烯酸树脂或环氧树脂），一可移动的电梯平台在容器内，紫外线激光，顶部束聚焦光学器件，以及一个偏转镜系统来控制激光束（图2）通常情况下，该系统是PC驱动激光束绘制到树脂的表面刺激的液体的本地聚合该激光固化在第一对象的边界，则内部部分组成（图3）当该层聚合，所述电梯平台进下一个限定的距离，通常为一层厚0.1 -0.5mm时，浸没在模型中的液体树脂浴一清道夫抚平表面与树脂的水平出来因此，硬化层上覆盖着一个新的液体层，和绘图继续在这样的模型是由内置层层为了防止孤立和悬垂部分下垂在建设过程中，支撑结构（支持）必须在生产过程中（图4）来提供完成对象由排水不必要的完成液体树脂，剥离支撑和固化物在紫外光下泛光灯表面根据复杂的模式，片的数目和分辨率的数据集，所生产的模型可能持续长达24小时建立这种技术对创伤的应用程序，它是要进一步减少建筑时间。
优点SL是高几何精度？(+/- 0.1mm) ，这比成像处理的空间分辨率更好，和所使用的材料的透明性这允许研究模型最近，一种方法突出解剖有选择性彩色区域中的缺陷帮助SL车型的开发[ 8 ] SL的缺点是复杂和耗时的后处理，尤其是支持拆除和昂贵的清洗过程5，医疗应用：CMF手术在CMF手术中最重要的是dysmorphies 先天性，系统绑定的增长失调，面部craniosynostoses，像M.Crouzon，阿佩尔综合征，Bindersyndrome，等先天性颅骨和面部dysplasiae， 像Frachescetti综合征，皮埃尔 - 罗宾综合征，或面肌矮小由于高变异性在 这些dysmorphisms的表达由于极端颅面操作，第一款3D复制品的复杂性被开发了一些几年前尤其是对面部手术[9-11] 3D模型往往优于单纯三维可视化，因为它使外科医生能够回答手术模拟过程中的重要问题，定义的干预策略和尽量减少需要临时决定，以规避意外术问题[12,13]许多外科手术的问题可以根据RP来回答模型并对其[10,14,15]进行了仿真其中有关于翻译的程度的信息,旋转，进步和解剖骨骼的固定性段，无论是自体骨移植会需要时，缺陷是否会千分之二自体或异体材料，什么接骨材料是最佳适合等[3,16]。
图2 SL工作原理 图3制作一个立体模型 图4 Stereolithographic模型5.1案例1（图5） 右冠状动脉和lambda面部颅缝早闭在缝合两三岁，不preoperated孩子该visceroand 脑颅被扭曲向左侧在一个奇形怪状方式正确的球体因bulbously扩大颅内压增高孩子是麻木不仁，其智力发育迟缓该手术治疗是计划和模拟一步一个医疗RP一步模型图5 两三岁的孩子与右冠状动脉和lambda缝合面部颅缝早闭6，小结建立在RP技术的使用医疗模式医药创造更好的先决条件规划和模拟复杂的手术用这样的帮助生殖外科医生可以体验到复杂的解剖即使在手术前触觉对象另外一个从外科医生能够行使优势结果在模型上与通常的外科手术工具，这使得他讨论和排练不同的手术技巧实事求是由于这个原因，手术可以在模拟一种方式是不可能的，即使使用最新的可视化技术手术这种密集规划程序允许的最好的技术选择方法解剖结构的触觉表示使外科医生了一种新的用于外科相互作用的规划和仿真，我们称之为“触摸理解” 此外，使用模型清楚地改善了医生和患者的前之间的沟通复杂的外科干预此外，也可以使用医疗模型建立单独的植入物，其适合更确切地说，可以在手术前进行制备。
立体光刻造型非常适合于应用程序中的 CMF手术由于材料是透明的，半透明的甚至内部结构可以被观看该材料可切割，研磨，钻孔与常规手术器械它提供了一个高重现精度截骨术可规划和模拟精确骨骼的程度 换位可以高精确度进行评估，并首先，模拟允许来判断所选择的手术接近关键的是，允许以优化其在良好前进最后，高压灭菌后，可以在手术中使用 作为一个真正的对自然的模板 综上所述，临床使用的医疗RP模型提高了手术前的规划和仿真的质量过程更高的品质，更快的病人恢复是可以预期的。