CT數據重建太慢？位圖技術讓你1小時內獲得大腦的3D數據

3D打印技術在醫(yī)療領域的應用案例越來越多，然而仍然有很多技術痛點尚未解決，比如從CT數據三維重建獲得可3D打印的模型數據，這個過程時間仍然比較長，影響了手術的進度。2018年6月1日，南極熊從外媒獲悉，哈佛大學和麻省理工學院的研究人員提出了一種簡單的方法，在不到一個小時的時間內就可以提取出可3D打印的精細人類大腦模型。

從理論上講，像MRI和CT掃描這樣的醫(yī)學成像技術能夠產生高分辨率的圖像，并且可以使用3D打印機打印出模型。 但是，麻省理工學院畢業(yè)生Steven Keating發(fā)現，當他手術切除棒球大小的腫瘤后，想要檢查自己的大腦時，現有的方法過于耗時，麻煩，并且未能準確揭示重要的特征。

Keating與專家們合作，致力于開發(fā)一種新技術，使MRI和CT掃描圖像能夠以前所未有的細節(jié)快速轉換為物理模型。

新方法提供了一種快速且高度精確的方法，可將復雜的圖像轉換為易于3D打印的格式。關鍵在于使用抖動位圖進行打印，這是一種數字文件格式，其中灰度圖像的每個像素都被轉換為一系列黑白像素，而黑色像素的密度則是定義不同的灰度，而不是像素本身顏色不同。

與黑白新聞報紙中的圖像類似，使用不同大小的黑色墨點傳達陰影，在給定區(qū)域中存在的黑色像素越多則越黑。通過將來自各種灰度陰影的所有像素簡化為黑色或白色像素的混合，抖動位圖允許3D打印機使用兩種不同的材料打印復雜的醫(yī)學圖像，從而以更高的精度和速度保留原始數據的所有細微變化。

研究人員使用基于位圖的3D打印來創(chuàng)建Keating的大腦和腫瘤模型，該模型忠實地保存了原始MRI數據中存在的所有細節(jié)層次，直至與人眼可區(qū)分的分辨率相同。使用這種相同的方法，他們還能夠使用不同材料打印出人體心臟瓣膜的可變剛度模型，從而做出有機械性能梯度的模型，便于深入了解斑塊對瓣膜功能的實際影響。

Weaver說：“我們的方法不僅可以保留高水平的細節(jié)并且可以用于3D打印醫(yī)療模型，而且還可以節(jié)省大量時間和金錢?！?“例如，手工分割一個健康人腳的CT掃描數據，包括它所有的內部骨骼結構，骨髓，肌腱，肌肉，軟組織和皮膚都需要超過30個小時，即使是訓練有素的專業(yè)人員，而我們 能夠在不到一個小時的時間內完成?！?/font>

△Ahmed Hosny拿著Steven Keating的腫瘤模型，Steven Keating拿著自己的頭骨模型，James Weaver拿著Keating的MRI掃描模型。

研究人員希望他們的方法能夠幫助3D打印成為常規(guī)檢查和診斷，患者教育更可行的工具。 “現在，對于醫(yī)院而言，聘請專家團隊進行手動分割3D打印的圖像數據，除非是極其高風險的病例，否則對醫(yī)院來說成本太高了，我們希望能夠改變這種情況， “Wyss研究所研究員Ahmed Hosny說。

“我想，在未來五年內的某個時候，任何進行CT或MRI掃描的患者都可以在幾天內獲得他們的3D打印模型?！癢eaver說。



編譯自：3ders