专利名称：一种人体解剖学铸型标本模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗模型的制作方法，尤其涉及一种供解剖分析的铸型标本模型 的制作方法。
背景技术：
动物体内有各种不同的管道，具有不同的功能。比如人体内的动脉、静脉、淋巴管、 消化管、气管、支气管等结构，它们交错分布、十分复杂，是外科手术中必须妥善处理的对 象。为更好地研究器官内管道分支的分布范围和交通吻合情况，人们发展了解剖学铸型标 本技术。铸型标本技术是解剖学标本制作的一项专门技术，在医学教学和显微外科中有很 高的应用价值。它是以人体内各种管道，比如血管、支气管、淋巴管、肝管、胰管等作模具，将 高分子化合物填充剂用注射器灌注到管道内，待管道内的填充剂硬化后，再利用高分子化 合物耐酸、耐碱的特性，用酸或碱将其它人体组织腐蚀，从而制作人体铸型标本。铸型标本 能够全面、真实地反映器官内管道立体构筑形式，能有效地帮助临床医生，特别是外科医生 全面了解其复杂的解剖学关系，最终能有效地提高医疗质量，造福广大患者。但上述铸型标本技术也有很多局限性，首先，每制作一具铸型标本就需要一个真 实的人体标本，此技术对标本的需求很大。其次，这些铸型标本由于各种人体管道交错，结 构复杂，无法利用工业上常用的翻模技术来复制此标本，导致制造成本大。另外，由于每一 具铸型标本都是由真实人体标本获得的，基于伦理学考虑，这些铸型标本不能作为商品交 流和高校普及教学之用。以上局限限制了铸型标本的广泛传播及应用。
发明内容
本发明是提供一种人体解剖学铸型标本模型的制作方法，利用医学图像三维重建 技术，提取分析各种人体管道结构，快速、低成本地制作出不同人体部位的铸型标本模型。本发明实施例提供了一种人体解剖学铸型标本模型的制作方法，包括步骤a、采集现有铸型标本或人体标本的原始图像数据；b、分析所述原始图像数据，提取人体内各种管道的结构数据，进行相应图像处理， 形成人体铸型标本的三维模型；C、将所述人体铸型标本的三维模型导入快速成型设备中，利用快速成型设备三维 打印出所述人体解剖学铸型标本模型。进一步，所述步骤a具体包括通过CT机扫描、或MRI设备、或X射线机、或三维激光扫描设备采集人体部位或人 体标本的原始数据，包括形状、大小、结构、人体内各种管道的数字图像数据。进一步，所述步骤b具体包括将原始图像数据导入三维重建软件中，在计算机上对采集的原始人体断层图像数 据进行图像分割，消除皮肤、肌肉、结缔组织、神经组织，提取人体内一种或多种管道结构图 像，并对人体内所述管道结构进行三维重建，获得所述人体铸型标本的三维模型；
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将所述人体铸型标本的三维模型导入图像处理软件中进行相应图像处理，包括表 面平滑、减少三角面片、缺损修补、明暗对比处理，并设计好各种管道结构的颜色及缩放比 例。进一步，在所述步骤c中，将经计算机图像处理过的人体铸型标本的三维模型导 入三维打印机中，根据所述人体铸型标本的各种管道种类区别，制作出不同颜色管道结构 的实物人体解剖学铸型标本模型。上述方法每个步骤中所述人体内各种的管道结构数据是根据不同人体部位，选择 采集包括动脉、静脉、气管、支气管、淋巴管、肝管、胰管结构中一种或多种管道的数字图像 数据。本发明实施例提供了一种人体解剖学铸型标本模型的制作方法，不必采用真实的 人体标本来制作铸型标本模型，解决了寻找制作材料困难的问题。可以对人体标本、或医学 铸型标本通过三维扫描技术，结合图像三维重建软件，提取人体内各种管道结构图像，能准 确快速、低成本地制作出不同人体部位的铸型标本模型。当然也可以对医学铸型标本进行 复制，批量生产，不受人体标本原料匮乏的影响，大大扩展了人体铸型标本模型的广泛传播 及教学实验的应用。同时避免了对尸体进行处理的伦理道德问题，用现有的三维打印材料、或医用骨 水泥、或医用牙托材料批量生产出铸型标本模型，作为商品交流和高校普及教学之用。
图1是本发明实施例提供的人体解剖学铸型标本模型的制作方法流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一 步地详细描述。如图1所示，本发明实施例提供了一种人体解剖学铸型标本模型的制作方法，包 括步骤101、采集现有铸型标本或人体标本的原始图像数据。通过CT机、或MRI设备、或X射线机、或三维激光扫描设备采集人体部位、或尸体、 或医学铸型标本的原始图像数据，所述原始图像数据包括形状、大小、结构、人体内各种管 道的数字图像数据。所述人体内各种管道的数字图像数据是根据不同人体部位来选择采集，可包括动 脉、静脉、气管、支气管、淋巴管、肝管、胰管等结构中一种或多种管道的数字图像数据。102、将原始图像数据导入三维重建软件Mimics中，在计算机上提取所述三维模 型中人体内各种管道的结构数据，进行相应图像处理，形成人体铸型标本的三维模型。具体的，对采集的人体断层图像数据进行图像分割、调整，标记出不同的管道，比 如对采集到的人体部位或人体标本图像，在计算机虚拟三维模型上消除皮肤、肌肉、神经组 织、结缔组织等，提取人体内各种管道结构的图像，并对各种管道结构进行三维重建，获得 所述人体铸型标本结构的三维模型；将所述人体铸型标本的三维模型导入图像处理软件 3-Matic中进行相应图像处理，处理过程包括表面平滑、减少三角面片、缺损修补、明暗对比处理，并设计好各种管道结构的颜色及缩放比例，使所述人体铸型标本的三维模型更加逼
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ο103、将所述人体铸型标本的三维模型导入快速成型设备中，利用快速成型设备三 维打印出所述人体解剖学铸型标本模型。将经计算机图像处理过的人体铸型标本的三维模型导入三维打印机Z-Corp中， 根据设计好的颜色及缩放比例，制作出实物的人体解剖学铸型标本模型。通过这种方法可 以批量制作出多个一模一样的人体铸型标本模型，而且制作材料容易获得，成本低，便于广 泛传播及教学实验的应用。实施例一介绍根据肺部铸型标本制作肺部铸型标本模型的过程。1、对肺部铸型标本进行CT扫描或三维激光扫描，获得肺部铸型标本的断层图像 数据。2、将肺部铸型标本的连续断层数据导入三维重建软件Mimics中，综合三维重建 软件自带的“阈值分割”、“区域增长”等功能项，对断层图像数据进行图像分割，人工判断调 整提取肺动脉、肺静脉及气管、支气管等结构的二维图像，并对此进行三维重建，获得肺部 铸型标本各种管道结构的三维计算机模型。3、将已获得的肺部铸型标本的计算机三维模型导入图像处理软件3-Matic中进 行相关图像处理，包括表面平滑、减少三角面片、缺损修补等处理，使模型更逼真，并设计好 各结构的颜色及缩放比例。4、将经计算机图像处理过的肺部铸型标本的三维计算机模型导入三维打印机 Z-Corp中制作肺铸型标本模型。在计算机图像上分别用红色表示肺部铸型标本模型中的肺 动脉、蓝色代表肺铸型标本模型中的肺静脉，白色代表肺铸型标本模型中的气管、支气管等 结构，这样立体的模型更直观清楚，方便医学教学，对于先期了解手术病人的肺动脉、肺静 脉及气管、支气管等结构情况提供便利，提高手术成功率。实施例二 介绍根据对人体标本的带骨和动脉结构的小腿扫描数据，制作带骨和 动脉结构的小腿铸型标本模型的过程。1、对人体标本的小腿进行CT扫描或三维激光扫描，获得小腿结构的断层图像数据。2、将小腿结构的连续断层图像数据导入三维重建软件Mimics中，分别采用不同 的阈值对骨和动脉结构进行“阈值分割”，并采用二维图像修饰及区域增长等功能，实现断 层图像的图像分割，删除图像中皮肤、肌肉、神经组织等，提取小腿骨、动脉结构的二维图 像，并对此进行三维重建，获得小腿铸型标本的三维计算机模型。3、将已获得的小腿铸型标本的计算机三维模型导入图像处理软件3-Matc中进行 相关图像处理，包括表面平滑、减少三角面片、缺损修补等处理，使模型更逼真，并设计好小 腿骨和动脉结构的颜色及缩放比例。4、将经计算机图像处理过的小腿铸型标本的三维计算机模型导入三维打印机 Z-Corp中制作小腿铸型标本。分别用白色表示小腿铸型标本中的骨结构，红色代表小腿铸 型标本中的动脉结构，这样更直观清楚，方便医学教学，以及先期了解手术病人骨和动脉结 构情况，提高手术成功率。需要说明的是，本发明专利还保护采用本发明方法制作出的铸型标本模型，制作的材料包括三维打印材料、医用骨水泥、医用牙托材料等、高分子注塑材料等。当然对于本 技术领域的人员还可采用本发明方法制作出不同动物的铸型标本模型，方法原理都一样这 里就不重复。这些制作出不同动物的铸型标本模型都属于本发明的保护范围。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
权利要求
一种人体解剖学铸型标本模型的制作方法，其特征在于，包括步骤a、采集现有铸型标本或人体标本的原始图像数据；b、分析所述原始图像数据，提取人体内各种管道的结构数据，进行相应图像处理，形成人体铸型标本的三维模型；c、将所述人体铸型标本的三维模型导入快速成型设备中，利用快速成型设备三维打印出所述人体解剖学铸型标本模型。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤a具体包括通过CT机扫描、或MRI设备、或X射线机、或三维激光扫描设备采集人体部位或人体标 本的原始数据，包括形状、大小、结构、人体内各种管道的数字图像数据。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤b具体包括将原始图像数据导入三维重建软件中，在计算机上对采集的原始人体断层图像数据进 行图像分割，消除皮肤、肌肉、结缔组织、神经组织，提取人体内一种或多种管道结构图像， 并对人体内所述管道结构进行三维重建，获得所述人体铸型标本的三维模型；将所述人体铸型标本的三维模型导入图像处理软件中进行相应图像处理，包括表面平 滑、减少三角面片、缺损修补、明暗对比处理，并设计好各种管道结构的颜色及缩放比例。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤c中，将经计算机图像处 理过的人体铸型标本的三维模型导入三维打印机中，根据所述人体铸型标本的各种管道种 类区别，制作出不同颜色管道结构的实物人体解剖学铸型标本模型。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的制作方法，其特征在于，所述人体内各种的管道 结构数据是根据不同人体部位，选择采集包括动脉、静脉、气管、支气管、淋巴管、肝管、胰管 结构中一种或多种管道的数字图像数据。全文摘要
本发明公开了一种人体解剖学铸型标本模型的制作方法，包括步骤a、采集已有铸型标本或人体标本的原始图像数据；b、分析所述原始图像数据，提取所述原始图像数据中人体内各种管道的结构数据，进行相应图像处理，形成人体铸型标本的三维模型；c、将所述人体铸型标本的三维模型导入快速成型设备中，利用快速成型设备三维打印出所述人体解剖学铸型标本模型。本发明的制作方法不必采用真实的人体标本来制作铸型标本模型，解决了伦理道德问题和寻找制作材料困难的问题。还能准确快速、低成本地制作出不同人体部位的铸型标本模型。大大扩展了人体铸型标本的广泛传播及教学实验的应用。
文档编号G06F17/50GK101964155SQ20101028543
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者唐雷, 张美超, 李泽宇, 李鉴轶, 赵卫东 申请人:南方医科大学