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CT数据重建太慢?位图技术1小时内获得大脑的3D数据

导读: 3D打印技术在医疗领域的应用案例越来越多,然而仍然有很多技术痛点尚未解决,比如从CT数据三维重建获得可3D打印的模型数据,这个过程时间仍然比较长,影响了手术的进度。

3D打印技术在医疗领域的应用案例越来越多,然而仍然有很多技术痛点尚未解决,比如从CT数据三维重建获得可3D打印的模型数据,这个过程时间仍然比较长,影响了手术的进度。2018年6月1日,3D虎从外媒获悉,哈佛大学和麻省理工学院的研究人员提出了一种简单的方法,在不到一个小时的时间内就可以提取出可3D打印的精细人类大脑模型。

CT数据重建太慢?位图技术1小时内获得大脑的3D数据

从理论上讲,像MRI和CT扫描这样的医学成像技术能够产生高分辨率的图像,并且可以使用3D打印机打印出模型。 但是,麻省理工学院毕业生Steven Keating发现,当他手术切除棒球大小的肿瘤后,想要检查自己的大脑时,现有的方法过于耗时,麻烦,并且未能准确揭示重要的特征。Keating与专家们合作,致力于开发一种新技术,使MRI和CT扫描图像能够以前所未有的细节快速转换为物理模型。

CT数据重建太慢?位图技术1小时内获得大脑的3D数据

新方法提供了一种快速且高度精确的方法,可将复杂的图像转换为易于3D打印的格式。关键在于使用抖动位图进行打印,这是一种数字文件格式,其中灰度图像的每个像素都被转换为一系列黑白像素,而黑色像素的密度则是定义不同的灰度,而不是像素本身颜色不同。与黑白新闻报纸中的图像类似,使用不同大小的黑色墨点传达阴影,在给定区域中存在的黑色像素越多则越黑。通过将来自各种灰度阴影的所有像素简化为黑色或白色像素的混合,抖动位图允许3D打印机使用两种不同的材料打印复杂的医学图像,从而以更高的精度和速度保留原始数据的所有细微变化。

研究人员使用基于位图的3D打印来创建Keating的大脑和肿瘤模型,该模型忠实地保存了原始MRI数据中存在的所有细节层次,直至与人眼可区分的分辨率相同。使用这种相同的方法,他们还能够使用不同材料打印出人体心脏瓣膜的可变刚度模型,从而做出有机械性能梯度的模型,便于深入了解斑块对瓣膜功能的实际影响。

CT数据重建太慢?位图技术1小时内获得大脑的3D数据

Weaver说:“我们的方法不仅可以保留高水平的细节并且可以用于3D打印医疗模型,而且还可以节省大量时间和金钱。例如,手工分割一个健康人脚的CT扫描数据,包括它所有的内部骨骼结构,骨髓,肌腱,肌肉,软组织和皮肤都需要超过30个小时,即使是训练有素的专业人员,而我们 能够在不到一个小时的时间内完成。”

CT数据重建太慢?位图技术1小时内获得大脑的3D数据

Ahmed Hosny拿着Steven Keating的肿瘤模型,Steven Keating拿着自己的头骨模型,James Weaver拿着Keating的MRI扫描模型。

研究人员希望他们的方法能够帮助3D打印成为常规检查和诊断,患者教育更可行的工具。“现在,对于医院而言,聘请专家团队进行手动分割3D打印的图像数据,除非是极其高风险的病例,否则对医院来说成本太高了,我们希望能够改变这种情况。”Wyss研究所研究员Ahmed Hosny说。

“我想,在未来五年内的某个时候,任何进行CT或MRI扫描的患者都可以在几天内获得他们的3D打印模型。”Weaver说。

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