Edgu-Fry博士用FreeForm生成完美匹配的頭骨
3D Medical Applications Center位于華盛頓特區(qū)的Walter Reed Army Medical Center（沃爾特里德軍醫(yī)中心）內(nèi)，為SensAble?FreeForm 虛擬建模系統(tǒng)的應(yīng)用者之一。該中心為全國僅有的一家DOD 和 VA 醫(yī)院。該醫(yī)院制造用于植入傷殘病人體內(nèi)的定制模型。
中心主管為Stephen Rouse博士，一名退役的部隊(duì)牙醫(yī)，高級醫(yī)療工程師為Erge Edgu-Fry博士，一名經(jīng)培訓(xùn)的原子物理學(xué)家。兩位制造出最初用于臨床應(yīng)用的醫(yī)學(xué)模型。但他們的大部分工作是為海外受傷的軍人設(shè)計(jì)植入物。要求植入物的質(zhì)量極高，關(guān)鍵是必須正確匹配。Stephen Rouse 和 Erge Edgu-Fry 博士目前采用的系統(tǒng)不好掌握，而且植入部件模型制造需要數(shù)天時(shí)間，耗時(shí)長。他們需要一種更為快速便捷（成本更低）的方式創(chuàng)建出更為精細(xì)的定制植入物。
定制植入物的制造過程從CT和MRI掃描開始，形成“圖像片段”，然后使用Materialise的MIMICS軟件等轉(zhuǎn)換為3D模型，再輸入為STL文件。如發(fā)生頭骨損壞，醫(yī)院可將STL頭骨數(shù)據(jù)導(dǎo)入一個(gè)建模軟件如reeFormModeling Plus系統(tǒng)中，并轉(zhuǎn)換為虛擬粘土。然后迅速創(chuàng)建并處理一個(gè)NURBS表面，包圍損壞區(qū)域并匹配剩余頭骨彎曲部分和患者受傷前的影像。NURBS表面增厚并轉(zhuǎn)換為虛擬粘土。采用FreeForm系統(tǒng)數(shù)字化雕刻工具和Boolean操作，使用原始頭骨數(shù)據(jù)從補(bǔ)塊中去除幾何形狀，生成完美匹配損傷部位開始邊緣的補(bǔ)塊。使用FreeForm>數(shù)字化雕刻和平滑工具去除補(bǔ)塊背部的剩余底切，并平滑整個(gè)補(bǔ)塊。
圖為采用FreeForm系統(tǒng)生成的植體完美匹配的受損頭骨。縮尺表示顯示肢體放入前的頭骨。對于Edgu-Fry博士，如采用其他軟件進(jìn)行該例植入需1到2天，而利用FreeForm系統(tǒng)只需2到3個(gè)小時(shí)。
模型建立后，醫(yī)生會(huì)建造環(huán)氧樹脂材料的原型（在3D Systems 公司的SLA? 7000系統(tǒng)中）。然后將原型送往實(shí)驗(yàn)室澆鑄為植入部件，過程非常類似于假牙的制作。該部件形成后，根據(jù)醫(yī)院的定制情況決定自行保存還是隔夜交貨。
Edgu-Fry博士最初于2005年7月末獲知FreeForm Modeling Plus系統(tǒng)的應(yīng)用。她在8月3日接受了6個(gè)小時(shí)的培訓(xùn)，并在8月4日接受了另外2小時(shí)的培訓(xùn)。9月15日，她每天采用該系統(tǒng)完成4個(gè)頭骨的修復(fù)部位，其中一對已用于外科植入。在經(jīng)過6周8小時(shí)的培訓(xùn)后，她的工作效率已得到提高，并確信這一系統(tǒng)是快速創(chuàng)建定制植入物的理想工具。目前為止，醫(yī)生們已經(jīng)熟練掌握該款軟件，并開始應(yīng)用這一技術(shù)創(chuàng)建出其他類型的物體，包括正在研究中的骨盆植入物。
Rouse 和 Edgu-Fry 博士通過在工作流程中引入FreeForm，可預(yù)測每個(gè)部件花費(fèi)時(shí)間為2到5小時(shí)，對比過去方法需要2天甚至更久，節(jié)省了大量時(shí)間。Edgu-Fry 博士講到，“自從使用更為高效的觸摸式工具如FreeForm以來，我能夠更快地完成頭骨植入物的創(chuàng)建。而且能夠方便地設(shè)定植入物厚度并制造出更為平滑的部件。”
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