一种对人体内部结构进行3d打印的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种对人体内部结构进行3D打印的装置，包括：核磁共振扫描仪、计算机、以及3D打印装置，3D打印装置和核磁共振扫描仪均与计算机电连接。本实用新型通过核磁共振扫描仪对对人体内部结构进行核磁共振扫描并记录产生的核磁共振信号；通过计算机将获取的人体内部结构的核磁工作信号合成相应三维模型；最后，通过3D打印装置将合成的三维模型进行3D打印，为医生提供一个准确的人体内部结构的三维立体模型，使得医生对疾病的了解更加直观方便，进而对疾病诊断更加准确，而且有助于手术前确认手术顺序以及向患者直观说明治疗方法。
【专利说明】
一种对人体内部结构进行3D打印的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及一种对人体内部结构进行3D打印的装置。
【背景技术】
[0002]核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，简称“NMR”)成像也称磁共振成像，是利用核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，据此可以绘制成物体内部的结构图像，经常为人们所利用的原子核有:1!1、118、13(:、170、19?、31?，在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用。
[0003]将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了核磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。
[0004]但是传统的核磁共振的检测结果往往以多个切面的图片形式供医生判断病情，如果能以三维立体的形式将人体内部结构呈现出来，则更有助于医生对疾病的诊断。
【发明内容】
[0005]为了解决传统的核磁共振不能提供三维立体的成像供医生诊断疾病的问题，本实用新型实施例提供了一种对人体内部结构进行3D打印的装置。所述技术方案如下:
[0006]本实用新型实施例提供了一种对人体内部结构进行3D打印的装置，所述装置包括:
[0007]对人体内部结构进行核磁共振扫描并记录产生的核磁共振信号的核磁共振扫描仪，将所述核磁共振扫描仪获取的人体内部结构的核磁工作信号合成相应三维模型的计算机，以及将所述计算机合成的三维模型进行3D打印的3D打印装置，
[0008]所述核磁共振扫描仪与所述计算机电连接，所述计算机与所述3D打印装置电连接。
[0009]在本实用新型上述的对人体内部结构进行3D打印的装置中，所述核磁共振扫描仪，包括:
[0010]为待检测人体内部结构的氢原子核提供磁化所需静磁场的静磁场产生单元，为磁化后的氢原子核提供共振所需脉冲能量的RF脉冲产生单元，探测共振后的氢原子核发出的核磁共振信号的核磁共振信号探测单元，为所述核磁共振信号提供三个相互垂直的可控的线性梯度磁场的梯度磁场产生单元，所述核磁共振信号探测单元和所述梯度磁场产生单元均与所述计算机电连接。
[0011]在本实用新型上述的对人体内部结构进行3D打印的装置中，所述静磁场产生单元为天然磁铁制备、由金属线圈制备、或者、由超导材料线圈制备。
[0012]在本实用新型上述的对人体内部结构进行3D打印的装置中，所述3D打印装置包括:
[0013]用于支撑整个所述3D打印装置的外部框架，安装在所述外部框架内部竖直方向设置的第一直线导轨，安装在所述第一直线导轨的第一滑块，驱动所述第一滑块在所述第一直线导轨上做直线往复运动的第一步进电机，安装在所述第一滑块上且与所述第一直线导轨垂直的第二直线导轨，安装在所述第二直线导轨上的第二滑块，驱动所述第二滑块在所述第二直线导轨做直线往复运动的第二步进电机，安装在所述第二滑块上且与所述第二直线导轨垂直的第三直线轨道，安装在所述第三直线轨道上的第三滑块，驱动所述第三滑块在所述第三直线轨道上做直线往复运动的第三步进电机，安装在所述第三滑块上的高温喷头，安装在所述高温喷头下方且与所述外部框架固定连接的成像平台，以及控制电路，
[0014]所述第一直线导轨、所述第二直线导轨、所述第三直线轨道两两相互垂直，所述高温喷头、所述第一步进电机、所述第二步进电机、以及所述第三步进电机均与所述控制电路电连接，所述控制电路与所述计算机电连接。
[0015]在本实用新型上述的对人体内部结构进行3D打印的装置中，与所述高温喷头配合使用的3D打印耗材由ABS、PLA、或者PVA制备。
[0016]本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0017]通过核磁共振扫描仪对对人体内部结构进行核磁共振扫描并记录产生的核磁共振信号;通过计算机将获取的人体内部结构的核磁工作信号合成相应三维模型;最后，通过3D打印装置将合成的三维模型进行3D打印，为医生提供一个准确的人体内部结构的三维立体模型，使得医生对疾病的了解更加直观方便，进而对疾病诊断更加准确，而且有助于手术前确认手术顺序以及向患者直观说明治疗方法。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本实用新型实施例提供的一种对人体内部结构进行3D打印的装置的结构示意图；
[0020]图2是本实用新型实施例提供的一种核磁共振扫描仪的结构示意图；
[0021]图3是本实用新型实施例提供的一种3D打印的装置的正视结构示意图；
[0022]图4是本实用新型实施例提供的一种3D打印的装置的俯视结构示意图；
[0023]图5是本实用新型实施例提供的一种3D打印的装置的部分电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0025]实施例
[0026]本实用新型实施例提供了一种对人体内部结构进行3D打印的装置，参见图1，该装置包括:
[0027]对人体内部结构进行核磁共振扫描并记录产生的核磁共振信号的核磁共振扫描仪1，将核磁共振扫描仪I获取的人体内部结构的核磁工作信号合成相应三维模型的计算机2(该计算机2可以为现有的台式机或者笔记本电脑等)，以及将计算机2合成的三维模型进行3D打印的3D打印装置3。
[0028]核磁共振扫描仪I与计算机2电连接，计算机2与3D打印装置3电连接。
[0029]在本实施例中，采用核磁共振扫描仪I对人体内部结构进行核磁共振扫描，并将扫描得到的关于人体内部结构的核磁共振信号收集起来，传输至计算机2中，由计算机2将获取的核磁共振信号合成相应的人体内部结构三维模型，最后，由3D打印装置3依据计算机2提供的人体内部结构三维模型进行3D打印，将人体内部结构以三维立体的形式呈现给医生，使得医生对疾病的了解更加直观方便，进而对疾病诊断更加准确，而且有助于手术前确认手术顺序以及向患者直观说明治疗方法。
[0030]具体地，参见图2，该核磁共振扫描仪I可以包括:
[0031]为待检测人体内部结构的氢原子核提供磁化所需静磁场的静磁场产生单元11。在实际应用中，人体各种组织含有大量的水和碳氢化合物，所以氢原子核的核磁共振灵活度高，且氢原子核的磁旋比大，信号强，这是人们首选氢核作为核磁共振人体成像元素的原因。
[0032]为磁化后的氢原子核提供共振所需脉冲能量的射频(Rad1Frequency，简称“RF")脉冲产生单元12。
[0033]探测共振后的氢原子核发出的核磁共振信号的核磁共振信号探测单元13，在实际应用中，氢原子核发生核磁共振后，其在恢复到原来能级的过程称为弛豫，该弛豫包括如下两种方式:处于高能态的原子核通过交替磁场将能量转移给周围的原子核，即体系往环境释放能量，本身返回低能态，这个过程称为自旋晶格弛豫。其速率用1/T1表示，Tl称为自旋晶格弛豫时间。自旋晶格弛豫降低了磁性核的总体能量，又称为纵向弛豫。两个原子核处在一定距离内，进动频率相同、进动取向不同的核互相作用，交换能量，改变进动方向的过程称为自旋-自旋弛豫。其速率用1/T2表示，T2称为自旋-自旋弛豫时间。自旋-自旋弛豫未降低磁性核的总体能量，又称为横向弛豫。氢原子核在上述弛豫过程中，会产生微弱变化的电场，核磁共振信号探测单元13中的线圈在探测这些电场时可以产生微弱的电动势，即核磁共振信号。
[0034]为核磁共振信号提供三个相互垂直的可控的线性梯度磁场的梯度磁场产生单元14，三个梯度场分别为选层梯度磁场、频率编码梯度磁场、以及相位编码梯度磁场，这三个梯度磁场在使用时是等效的，可以相互替换，通过这三个相互垂直的线性梯度磁场，可以有效地对核磁共振信号实现空间定位，进而能绘制出人体内部结构的三维立体模型。
[0035]核磁共振信号探测单元13和梯度磁场产生单元14均与计算机2电连接。
[0036]在本实施例中，上述结构的核磁共振扫描仪I能够利用氢原子核对人体内部结构进行核磁共振扫描并记录产生的核磁共振信号，以为后续生成人体内部结构的三维立体模型提供有效数据支持，该核磁共振扫描为非破坏性检测方法、其操作简单快速、测量精确、重复度高，具有良好的实用性。
[0037]进一步地，静磁场产生单元11可以为永磁型，即由天然磁铁制备而成(在实际应用中，由许多的小块天然磁铁组合而成)，其无需消耗电能，维护成本低廉，但是所需天然磁铁量多，制造成本高；也可以为常导型，即由金属(例如:铜)线圈制备，其结构简单、制造成本低廉，但是需要使用水循环来进行冷却，且需要耗费电能，维护成本高;还可以为超导型，即采用超导材料(例如:铌-钛合金敷铜)线圈制备，其产生的磁场非常均匀，后续成像效果好，但是，需要专门配备一套冷却系统来使得超导材料处于超导状态，其制造成本和运营成本均非常高。
[0038]具体地，参见图3、图4、以及图5，该3D打印装置3可以包括:
[0039]用于支撑整个3D打印装置3的外部框架31，安装在外部框架31内部竖直方向设置的第一直线导轨321，安装在第一直线导轨321的第一滑块331，驱动第一滑块331在第一直线导轨321上做直线往复运动的第一步进电机341，安装在第一滑块331上且与第一直线导轨321垂直的第二直线导轨322，安装在第二直线导轨322上的第二滑块332，驱动第二滑块332在第二直线导轨322做直线往复运动的第二步进电机342，安装在第二滑块332上且与第二直线导轨322垂直的第三直线轨道323，安装在第三直线轨道323上的第三滑块333，驱动第三滑块333在第三直线轨道323上做直线往复运动的第三步进电机343，安装在第三滑块333上的高温喷头35，安装在高温喷头35下方且与外部框架31固定连接的成像平台36，以及控制电路37，
[0040]第一直线导轨321、第二直线导轨322、第三直线轨道323两两相互垂直，高温喷头35、第一步进电机341、第二步进电机342、以及第三步进电机343均与控制电路37电连接，控制电路37与计算机2电连接。
[0041]在本实施例中，第一直线导轨321的数量不限，例如:2个或者4个。第二直线导轨322也可以为I个或者2个。上述结构的3D打印装置3结构简单，制造成本低，具有良好的经济性。
[0042]进一步地，与高温喷头36配合使用的3D打印耗材可以由树脂(AcrylonitrileButadiene Styrene，简称“ABS”)、聚乳酸(Poly Lactic Acid，简称 “PLA”)、或者聚乙稀醇(Polyvinyl alcohol，简称“PVA”)制备，其中，ABS最便宜，通过使用上述较为廉价的3D打印耗材，可以有效降低该对人体内部结构进行3D打印的装置的使用成本。
[0043]本实用新型实施例通过核磁共振扫描仪对对人体内部结构进行核磁共振扫描并记录产生的核磁共振信号;通过计算机将获取的人体内部结构的核磁工作信号合成相应三维模型；最后，通过3D打印装置将合成的三维模型进行3D打印，为医生提供一个准确的人体内部结构的三维立体模型，使得医生对疾病的了解更加直观方便，进而对疾病诊断更加准确，而且有助于手术前确认手术顺序以及向患者直观说明治疗方法。
[0044]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种对人体内部结构进行3D打印的装置，其特征在于，包括: 对人体内部结构进行核磁共振扫描并记录产生的核磁共振信号的核磁共振扫描仪(I)，将所述核磁共振扫描仪(I)获取的人体内部结构的核磁工作信号合成相应三维模型的计算机(2)，以及将所述计算机(2)合成的三维模型进行3D打印的3D打印装置(3)， 所述核磁共振扫描仪(I)与所述计算机(2)电连接，所述计算机(2)与所述3D打印装置(3)电连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述核磁共振扫描仪(I)，包括: 为待检测人体内部结构的氢原子核提供磁化所需静磁场的静磁场产生单元(11)，为磁化后的氢原子核提供共振所需脉冲能量的RF脉冲产生单元(12)，探测共振后的氢原子核发出的核磁共振信号的核磁共振信号探测单元(13)，为所述核磁共振信号提供三个相互垂直的可控的线性梯度磁场的梯度磁场产生单元(14)，所述核磁共振信号探测单元(13)和所述梯度磁场产生单元(14)均与所述计算机(2)电连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述静磁场产生单元(11)为天然磁铁制备、由金属线圈制备、或者、由超导材料线圈制备。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述3D打印装置(3)包括: 用于支撑整个所述3D打印装置(3)的外部框架(31)，安装在所述外部框架(31)内部竖直方向设置的第一直线导轨(321)，安装在所述第一直线导轨(321)的第一滑块(331)，驱动所述第一滑块(331)在所述第一直线导轨(321)上做直线往复运动的第一步进电机(341)，安装在所述第一滑块(331)上且与所述第一直线导轨(321)垂直的第二直线导轨(322)，安装在所述第二直线导轨(322)上的第二滑块(332)，驱动所述第二滑块(332)在所述第二直线导轨(322)做直线往复运动的第二步进电机(342)，安装在所述第二滑块(332)上且与所述第二直线导轨(322)垂直的第三直线轨道(323)，安装在所述第三直线轨道(323)上的第三滑块(333)，驱动所述第三滑块(333)在所述第三直线轨道(323)上做直线往复运动的第三步进电机(343)，安装在所述第三滑块(333)上的高温喷头(35)，安装在所述高温喷头(35)下方且与所述外部框架(31)固定连接的成像平台(36)，以及控制电路(37)， 所述第一直线导轨(321)、所述第二直线导轨(322)、所述第三直线轨道(323)两两相互垂直，所述高温喷头(35)、所述第一步进电机(341)、所述第二步进电机(342)、以及所述第三步进电机(343)均与所述控制电路(37)电连接，所述控制电路(37)与所述计算机(2)电连接。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，与所述高温喷头(35)配合使用的3D打印耗材由ABS、PLA、或者PVA制备。
【文档编号】A61B90/00GK205683142SQ201620135393
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年2月23日 公开号201620135393.1, CN 201620135393, CN 205683142 U, CN 205683142U, CN-U-205683142, CN201620135393, CN201620135393.1, CN205683142 U, CN205683142U
【发明人】彭昌兰
【申请人】彭昌兰