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Edgu-Fry博士用FreeForm生成完美匹配的头骨

文章来源:SensAble 作者:frank 发布时间:2010年07月22日 点击数: 字号:

3D Medical Applications Center位于华盛顿特区的Walter Reed Army Medical Center(沃尔特里德军医中心)内,为SensAble™FreeForm 虚拟建模系统的应用者之一。该中心为全国仅有的一家DOD 和 VA 医院。该医院制造用于植入伤残病人体内的定制模型。

中心主管为Stephen Rouse博士,一名退役的部队牙医,高级医疗工程师为Erge Edgu-Fry博士,一名经培训的原子物理学家。两位制造出最初用于临床应用的医学模型。但他们的大部分工作是为海外受伤的军人设计植入物。要求植入物的质量极高,关键是必须正确匹配。Stephen Rouse 和 Erge Edgu-Fry 博士目前采用的系统不好掌握,而且植入部件模型制造需要数天时间,耗时长。他们需要一种更为快速便捷(成本更低)的方式创建出更为精细的定制植入物。

定制植入物的制造过程从CT和MRI扫描开始,形成“图像片段”,然后使用Materialise的MIMICS软件等转换为3D模型,再输入为STL文件。如发生头骨损坏,医院可将STL头骨数据导入一个建模软件如reeFormModeling Plus系统中,并转换为虚拟粘土。然后迅速创建并处理一个NURBS表面,包围损坏区域并匹配剩余头骨弯曲部分和患者受伤前的影像。NURBS表面增厚并转换为虚拟粘土。采用FreeForm系统数字化雕刻工具和Boolean操作,使用原始头骨数据从补块中去除几何形状,生成完美匹配损伤部位开始边缘的补块。使用FreeForm>数字化雕刻和平滑工具去除补块背部的剩余底切,并平滑整个补块。

图为采用FreeForm系统生成的植体完美匹配的受损头骨。缩尺表示显示肢体放入前的头骨。对于Edgu-Fry博士,如采用其他软件进行该例植入需1到2天,而利用FreeForm系统只需2到3个小时。

模型建立后,医生会建造环氧树脂材料的原型(在3D Systems 公司的SLA® 7000系统中)。然后将原型送往实验室浇铸为植入部件,过程非常类似于假牙的制作。该部件形成后,根据医院的定制情况决定自行保存还是隔夜交货。

Edgu-Fry博士最初于2005年7月末获知FreeForm Modeling Plus系统的应用。她在8月3日接受了6个小时的培训,并在8月4日接受了另外2小时的培训。9月15日,她每天采用该系统完成4个头骨的修复部位,其中一对已用于外科植入。在经过6周8小时的培训后,她的工作效率已得到提高,并确信这一系统是快速创建定制植入物的理想工具。目前为止,医生们已经熟练掌握该款软件,并开始应用这一技术创建出其他类型的物体,包括正在研究中的骨盆植入物。

Rouse 和 Edgu-Fry 博士通过在工作流程中引入FreeForm,可预测每个部件花费时间为2到5小时,对比过去方法需要2天甚至更久,节省了大量时间。Edgu-Fry 博士讲到,“自从使用更为高效的触摸式工具如FreeForm以来,我能够更快地完成头骨植入物的创建。而且能够方便地设定植入物厚度并制造出更为平滑的部件。”

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