背景
一打印目标的确定
熟悉3D slicer的朋友都能够很熟练的用Model Maker做出血肿、脑室、肿瘤、颅骨等模型,这些模型做出来后就可以保存用于打印了,建议将模型保存成stl、obj格式,因为目前这两种格式最普遍,与其他软件兼容性好。大部分时候,我们需要模型是空心的,壁厚要均匀,比如血管、脑室、头颅等,空心模型能减少耗材,也减少打印成本。下面就头颅外观像为例,来看看如何用3DSlicer做这些模型。
2.1将CTA、CT、MRI数据载入3DSlicer(本次以CTA为例)
2.2 打开segment editor模块(4.7.0以上版本才有),选中Threshold阈值工具,阈值范围选中整个头颅,然后点击Apply。如果升级扩展模块后可能不支持直接Apply操作,则需要点选Use for masking,选取笔刷工具在阈值范围内对头颅进行染色。或者卸载相应模块,目前已知有冲突的模块为PET Tumor Segmentation。
2.3 点击Apply之后如下图,可见头颅染色完全。
2.4点击create surface可在3D视窗中预览被选择区域的三维化效果
2.5 如果对三维模型满意,就可接下来做掏空步骤。此时,再次点击create surface关闭三维视图以减少PC的运算负荷。然后新建一个segment(黄色)。
2.6 将绿色的segment复制到黄色的segment。打开效果栏中的logical operators,选择copy选项,然后在下面的方框里选择绿色的segment_1,最后点击apply,得到下图。
点击Apply后如下图
2.7 选中黄色segment_2设置为显示状态(点亮前面的眼睛),同时将绿色segment_1设置为不显示(点击使前面的眼睛图标变为闭眼状态),现在就可以对segment_2进行编辑了。
2.8 对黄色segment_2进行边界缩小编辑。选择效果栏中的Margin工具,下拉菜单中选择Shrink,厚度可以根据需要自己调,我们想让模型的壁厚一些而选择了5mm,然后点apply。
点击Apply后得到下图,可见头颅轮廓缩小了一圈。(注:如果你需要打印面具,贴合在脸上,则需要选择Grow而不是Shrink)
2.9 两个segment重叠相减得到头颅轮廓模型。再次打开打开效果栏中的logical operators,选择subtract,然后点apply。
设置绿色segment_1为显示状态,可以看到下图中的绿色边界。黄色segment_2设置为不显示, 选择segment_1后点击create surface以观察模型情况。(鼻腔内的结构可用橡皮擦去除)
三模型的保存和输出
3.1 空心头颅模型制作好之后,切换到segmentations模块进行模块输出。选中segment_1,下面Operation/Output type中分别选择Export、Models,然后点击Export。
3.2 到model模块中查看模型,可见命名为segment_1的头颅空心模型,说明模型制作成功。
3.3 保存模型。点击左上角Save,弹出对话框,在segemtn_1前打勾,后面格式选择stl或obj,选择保存路径保存。
四打印预览
找到保存的模型,win10 创意者更新版本自带3D打印软件,可用于浏览和打印。如果还没有升级win10创意者更新版本,旧版3D Builder软件也可打开3D模型。
五打印成品图
增强现实(全息影像)侧脑室额角穿刺。
后记: 用3D Slicer做这种模型的方法有很多种,用这种边界缩放法特别适合做中空的模型,且边界的厚度是可控的。尤其适合打印血管,模拟介入情况或用来做血流受力分析研究。最后我再用上述方法做一个血管模型以飨读者并抛砖引玉。
血管模型建立,可见ICA管壁厚度。
在slicer上模拟微导管摆放,最后奉上一段虚拟血管内镜视频。
作者:束旭俊 解放军第82医院神经外科
编审:曹玉福 黑龙江鹤岗市人民医院神经外科
致谢:DSA数据由曹玉福主任提供
3D Slicer系列教程
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