本公開涉及用于生成制造模型的方法和計(jì)算單元。

背景技術(shù)：

對(duì)于植入物的生產(chǎn)，期望不僅實(shí)現(xiàn)最大可能的自動(dòng)化程度以便遞送高效率水平，而且還實(shí)現(xiàn)了與所討論的患者的解剖的個(gè)體特點(diǎn)的最佳可能匹配，其在理論上與制造過程的總自動(dòng)化相矛盾?；颊咛囟ń馄蕦W(xué)適應(yīng)的需求在這種情況下適用于不同植入物，諸如骨植入物、椎間盤置換或用于塑料或重建外科手術(shù)的軟骨結(jié)構(gòu)。

尤其是在經(jīng)受由于與一個(gè)或多個(gè)周圍組織結(jié)構(gòu)相互作用(例如，由于運(yùn)動(dòng))而造成的恒定載荷的植入物的情況下，植入物與周圍組織的詳細(xì)的患者特定匹配可以阻止由于載荷而造成的植入物的衰退。同樣，這還使得能夠減少涉及相互作用的由植入物引起的對(duì)組織結(jié)構(gòu)的不期望的追溯性影響，從而幫助防止由于植入物而造成的組織結(jié)構(gòu)的炎癥、磨損、硬化、以及物理磨損和撕裂反應(yīng)。

WO 2004/110309公開了一種方法，其為了生產(chǎn)植入物，首先獲取要獲取植入物的身體區(qū)域的三維斷層圖像數(shù)據(jù)、并且在身體區(qū)域的所述圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上生成植入物的制造模型。最后，植入物憑借在斷層攝影圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的制造模型來制作。在WO 2014/036551中，公開了一種植入物的患者特定實(shí)施例的方法，其利用三維斷層攝影圖像數(shù)據(jù)特別用于確定骨骼植入物與被指定用于植入物的骨骼的二維接觸區(qū)域。

然而，一般而言，在所引用的方法的情況下，僅使用單個(gè)模態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)，即例如，借助于計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)或磁共振斷層攝影(MRT)，然后借助于由一個(gè)模態(tài)生成的所述圖像數(shù)據(jù)直接 產(chǎn)生植入物的制造模型。這樣做的結(jié)果是，在生成制造模型中，基本上僅考慮問題身體區(qū)域的那些解剖結(jié)構(gòu)(即，CT中的骨骼結(jié)構(gòu)或MRT中的軟組織結(jié)構(gòu))，其通過所使用的模態(tài)特別有效地得以解析。

上文所描述的挑戰(zhàn)不僅擴(kuò)展到植入物，而且還擴(kuò)展到在醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中使用的其它對(duì)象。特別地，對(duì)象可以是用于輻射規(guī)劃或外科手術(shù)的定位輔助件(aid)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明所解決的問題是公開一種用于生成用于醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的對(duì)象的制造模型的方法，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)象與患者特定解剖特點(diǎn)的最佳可能匹配。

該問題借助于根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法、借助于根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算單元、借助于根據(jù)權(quán)利要求12所述的成像設(shè)備、以及借助于根據(jù)權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、借助于根據(jù)權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、和借助于根據(jù)權(quán)利要求15所述的對(duì)象來解決。

結(jié)合所要求保護(hù)的設(shè)備以及結(jié)合所要求保護(hù)的方法在下文中對(duì)該問題的本發(fā)明解決方案進(jìn)行描述。在該上下文中所引用的特征、優(yōu)點(diǎn)或備選實(shí)施例變型同樣還適用于其它所要求保護(hù)的主題事項(xiàng)，反之亦然。換言之，物理型權(quán)利要求(其涉及例如一種設(shè)備)還可以使用結(jié)合方法所描述或要求保護(hù)的特征進(jìn)行開發(fā)。該方法的對(duì)應(yīng)的功能性特征在這種情況下由對(duì)應(yīng)的物理模塊體現(xiàn)。

本發(fā)明的第一方面基于的事實(shí)是：借助于至少一個(gè)第一接口來接收患者的感興趣檢查區(qū)域的至少一個(gè)第一3D圖像數(shù)據(jù)集、以及該感興趣檢查區(qū)域的第二3D圖像數(shù)據(jù)集。本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，可以至少基于第一3D圖像數(shù)據(jù)集來確定感興趣檢查區(qū)域的幾何模型，并且可以至少基于第二3D圖像數(shù)據(jù)集來確定感興趣檢查區(qū)域的第一材料特性的第一空間分布?；趲缀文Ｐ秃偷谝豢臻g分布，可以生成用于醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的對(duì)象的數(shù)字制造模型，該制造模型具有取決 于第一分布的對(duì)象的材料組成。因此，制造模型考慮了感興趣檢查區(qū)域的幾何形狀和第一材料特性，其結(jié)果是基于制造模型的對(duì)象在很大程度上與患者特定解剖特點(diǎn)相匹配。

幾何模型包括關(guān)于感興趣檢查區(qū)域的結(jié)構(gòu)(特別地，關(guān)于感興趣檢查區(qū)域的至少一部分的至少一個(gè)表面或邊界表面)的信息。制造模型包括關(guān)于對(duì)象結(jié)構(gòu)(特別地，關(guān)于對(duì)象表面)的信息。關(guān)于對(duì)象結(jié)構(gòu)的信息可以被確定為幾何模型的函數(shù)；特別地，對(duì)象結(jié)構(gòu)可以被確定為負(fù)形狀或作為幾何模型中的結(jié)構(gòu)的置換。

可以借助于3D打印機(jī)產(chǎn)生對(duì)象。這樣的3D打印機(jī)依照制造模型的原型直接生成對(duì)象，特別地借助于CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的縮寫)?？梢允褂貌煌纳a(chǎn)材料(特別地，陶瓷、金屬、塑料和合成樹脂)以便生成對(duì)象。在這種情況下，不同的生產(chǎn)材料可以借助于熔化或膠合工藝彼此接合。3D打印的特殊變型是用于金屬的選擇性激光熔化或電子束熔化、以及用于塑料、陶瓷和金屬的選擇性激光燒結(jié)。就本發(fā)明而言，(多)噴射方法特別有利。這需要借助于一次或多次噴射(jet)沉積多個(gè)層(特別地，一種或多種塑料和/或合成樹脂)。因此，3D打印機(jī)可以具有用于鋪設(shè)層(特別地，塑料和/或合成樹脂)的一個(gè)或多個(gè)噴射。因此，制造模型可以包括關(guān)于借助于(多)噴射法來施加的各個(gè)層的層厚度的信息。

更進(jìn)一步地，以下技術(shù)術(shù)語對(duì)于3D打印的變型是已知的：彈道層制造、覆層、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制、輪廓手工制作、數(shù)字光處理、激光直接成型、直接制造、直接金屬沉積、直接金屬激光燒結(jié)、直接殼型生產(chǎn)鑄造、電子束熔化、電子束投影光刻、電泳沉積、熔融沉積建模、噴墨沉積、分層實(shí)體制造、激光燒蝕、激光工程凈成形、激光金屬成型、激光粉末成形、激光切割、微細(xì)加工，多噴射建模、多光子光刻、光刻、基于石膏的3D打印、自動(dòng)注漿成型(robocasting)、選擇性熔合、選擇性激光熔化、選擇性激光燒結(jié)、面曝光制程(Solid Ground Curing)、旋轉(zhuǎn)鑄造、立體光刻。

特別地，對(duì)象可以是植入物。植入物可以是骨骼或軟骨結(jié)構(gòu)、 椎間盤、器官或器官的一部分(例如，心臟瓣膜或支架，特別地，用于血管)的置換。植入物優(yōu)選地由生物相容生產(chǎn)材料制成或涂有此類材料。因此，植入物可以以3D打印機(jī)至少部分地施加生物生產(chǎn)材料這樣的方式來產(chǎn)生。在本發(fā)明的變型中，生物生產(chǎn)材料借助于(多)噴射方法至少部分地沉積。更進(jìn)一步地，植入物可以包括借助于化學(xué)處理和/或表面處理的附加功能。例如，植入物可以具有藥理學(xué)上是活性的物質(zhì)，使得這些被釋放到患者的血流中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一3D圖像數(shù)據(jù)集是以第一X射線能量獲取的CT數(shù)據(jù)集，而第二3D圖像數(shù)據(jù)集是以第二X射線能量獲取的CT數(shù)據(jù)集。在這種情況下，第一X射線能量與第二X射線能量不同。更進(jìn)一步地，在這個(gè)方面的情況下，第二確定基于第一和第二3D圖像數(shù)據(jù)集兩者。以不同X射線能量掃描感興趣檢查區(qū)域也就是允許標(biāo)識(shí)感興趣檢查區(qū)域中的材料，骨骼和軟組織結(jié)構(gòu)特別地容易區(qū)分。更進(jìn)一步地，這還使得能夠確定材料的濃度。例如，骨骼密度可以通過這種途徑來確定。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一3D圖像數(shù)據(jù)集具有的空間分辨率高于第二3D圖像數(shù)據(jù)集。由于高空間分辨率，所以第一3D圖像數(shù)據(jù)集特別適合用于確定感興趣檢查區(qū)域的幾何模型。然而，并不一定需要相同的高空間分辨率以便確定第一材料特性的第一空間分

布。特別地，可能已經(jīng)借助于與第二3D圖像數(shù)據(jù)集不同的成像模態(tài)來獲取第一3D圖像數(shù)據(jù)集。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一材料特性是機(jī)械特性。當(dāng)制造模型具有取決于感興趣檢查區(qū)域的機(jī)械特性的對(duì)象的材料組成時(shí)，匹配對(duì)象也就是特別成功。因此，制造模型具有使得后者與患者特定解剖特點(diǎn)匹配的對(duì)象的材料組成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，機(jī)械特性涉及彈性、密度、強(qiáng)度或硬度。在本申請(qǐng)的含義內(nèi)，彈性可以是體積模量、剛性模量、或彈性模量。關(guān)于強(qiáng)度，它可以特別是拉伸強(qiáng)度、耐壓性、壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、或剪切強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于生成制造模型的方法還包括基于第一空間分布來分類感興趣檢查區(qū)域的子區(qū)域的步驟。在這種情況下，子區(qū)域可以被分配給不同組織類別。更進(jìn)一步地，特定類別的子區(qū)域(特別地，組織)可以被分配給特定材料特性。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，以對(duì)象的材料組成與第一空間分布相對(duì)應(yīng)這樣的方式來生成制造模型。然后，空間分布與生產(chǎn)材料的3D分布相對(duì)應(yīng)。特別地，可以通過建立對(duì)象的材料組成和第一空間分布之間的函數(shù)關(guān)系來生成制造模型。這樣的函數(shù)關(guān)系可以通過默認(rèn)預(yù)先定義或可以由用戶來選擇。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于生成制造模型的方法包括模擬感興趣檢查區(qū)域上的載荷的步驟，材料組成被確定為模擬的函數(shù)。通常，該模擬是基于幾何模型以及第一空間分布?；谒M的載荷，可以推導(dǎo)出必須由材料組成滿足的要求。在這種情況下，可以模擬靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)載荷。模擬可以用數(shù)字實(shí)現(xiàn)。模擬可以使用FEM方法(FEM＝有限元建模的縮寫)、有限差方法、有限體積方法、或憑借lattice-Boltzmann方法來執(zhí)行。

更進(jìn)一步地，可以以材料組成是不均勻和/或各向異性的這樣的方式來生成制造模型。特別地，制造模型可以具有至少兩種不同生產(chǎn)材料的梯度。更進(jìn)一步地，不均勻的和/或各向異性的材料組成還可以產(chǎn)生對(duì)象的不均勻和/或各向異性機(jī)械特性。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，借助于數(shù)據(jù)庫來生成制造模型，分配給生產(chǎn)材料的多個(gè)不同的第一材料特性被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。特別地，材料特性可以被分配給特定混合的生產(chǎn)材料。這使得能夠以特別簡單和可靠的方式來確定對(duì)象的材料組成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于生成制造模型的方法包括向3D打印機(jī)傳遞制造模型、以及借助于3D打印機(jī)基于制造模型來打印對(duì)象。制造模型可以特別地經(jīng)由第一接口或經(jīng)由另一個(gè)第二接口進(jìn)行傳遞。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制造模型經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)被傳遞到3D打印 機(jī)。這使得能夠在不同位置處產(chǎn)生對(duì)象。制造模型可以包括用于生成對(duì)象的所有必要信息。然而，制造模型還可以在傳遞之后進(jìn)行修改。例如，制造模型可以以STL(表面鑲嵌語言的縮寫)或AMF(附加制造格式的縮寫)存在。特別地，網(wǎng)絡(luò)可以是內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)。

本發(fā)明還涉及到一種用于生成用于醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的對(duì)象的制造模型的計(jì)算單元，包括以下單元：

-第一接口，被體現(xiàn)為用于接收患者的感興趣檢查區(qū)域的至少一個(gè)第一3D圖像數(shù)據(jù)集、以及該感興趣檢查區(qū)域的第二3D圖像數(shù)據(jù)集，

-確定單元，被體現(xiàn)為借助于確定單元至少基于第一3D圖像數(shù)據(jù)集來第一確定感興趣檢查區(qū)域的幾何模型、并且至少基于第二圖像數(shù)據(jù)集來第二確定感興趣檢查區(qū)域的第一材料特性的第一空間分布，

-生成單元，被體現(xiàn)為用于基于幾何模型和第一空間分布來生成對(duì)象的數(shù)字制造模型，其中，制造模型具有取決于第一分布的對(duì)象的材料組成。

這種計(jì)算單元可以被體現(xiàn)為特別地用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明及其方面的上述方法。該計(jì)算單元被體現(xiàn)為借助于第一接口來執(zhí)行所述方法及其方面，確定單元和生成單元被體現(xiàn)為用于執(zhí)行對(duì)應(yīng)的方法步驟。在本發(fā)明的另一實(shí)施例變型中，計(jì)算單元還具有第二接口和3D打印機(jī)以便傳遞和打印制造模型。本發(fā)明還涉及一種成像設(shè)備，其被體現(xiàn)為用于獲取第一和/或第二3D圖像數(shù)據(jù)集，具有根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算單元。

第一3D圖像數(shù)據(jù)集與第二3D圖像數(shù)據(jù)集不同。例如，可以使用不同成像設(shè)備或使用不同獲取參數(shù)來獲取兩個(gè)3D圖像數(shù)據(jù)集。成像設(shè)備可以是斷層攝影設(shè)備，特別地，計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備或磁共振斷層攝影設(shè)備。更進(jìn)一步地，成像設(shè)備可以是X射線裝置，諸如C形臂X射線設(shè)備。成像設(shè)備還可以是被配置成獲取3D圖像數(shù)據(jù)集的超聲設(shè)備。超聲設(shè)備可以特別地借助于被稱為多普勒超聲檢查法 來獲取3D圖像數(shù)據(jù)集。更進(jìn)一步地，3D圖像數(shù)據(jù)集還可以借助于擴(kuò)散成像來產(chǎn)生。

3D圖像數(shù)據(jù)集可以包括已經(jīng)在不同時(shí)刻處獲取的感興趣檢查區(qū)域的多個(gè)3D圖像。特別地，3D圖像可以斷層攝影圖像。因此，在獲取3D圖像數(shù)據(jù)集期間，借助于斷層攝影設(shè)備在不同時(shí)刻處獲取多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。從所述測(cè)量數(shù)據(jù)可以重建具有不同時(shí)間相關(guān)焦點(diǎn)的3D圖像。因此，必須向不同時(shí)刻分配所重建的3D圖像。特別地，可以在單次掃描期間獲取用于3D圖像數(shù)據(jù)集的測(cè)量數(shù)據(jù)。

在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)，“3D”用于指定空間立體特性。如果3D圖像數(shù)據(jù)集包括在不同時(shí)刻處獲取的多個(gè)3D圖像，則所述3D圖像數(shù)據(jù)集還可以被描述為4D圖像數(shù)據(jù)集。在這種情況下，“4D”表示空間三維以及時(shí)間特性。因此，4D圖像數(shù)據(jù)集還包括3D圖像數(shù)據(jù)集。

本發(fā)明還涉及一種具有計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。主要通過軟件實(shí)現(xiàn)的方式的優(yōu)點(diǎn)是，還可以借助于軟件更新很容易地升級(jí)先前已經(jīng)使用的計(jì)算單元以便以本發(fā)明方式操作。與計(jì)算機(jī)程序一樣，這樣的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以在必要時(shí)包含附加的組成部分，諸如例如，文檔和/或附加組件(包括硬件組件，諸如例如，硬件密鑰(加密狗等))，以便使用軟件。

附圖說明

參照在附圖中圖示的示例性實(shí)施例，下文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述和解釋。示例性實(shí)施例特別應(yīng)對(duì)其中對(duì)象是植入物的情況。在另一實(shí)施例變型中，對(duì)象不是植入物。特別地，在不作更詳細(xì)描述的另一實(shí)施例變型中，對(duì)象可以是用于輻射規(guī)劃或外科手術(shù)的定位輔助件。

在附圖中：

圖1示出了計(jì)算單元，

圖2示出了包括計(jì)算單元的網(wǎng)絡(luò)，

圖3示出了成像設(shè)備，

圖4示出了感興趣檢查區(qū)域的3D圖像，

圖5示出了基于植入物的示例的對(duì)象，

圖6示出了用于產(chǎn)生對(duì)象的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

這里所示出的計(jì)算單元和這里所示出的成像設(shè)備被配置成執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。圖1示出了計(jì)算單元。這里所示出的計(jì)算單元包括第一接口19、確定單元18、和連接到3D打印機(jī)30的生成單元20。接口是指通常已知的硬件或軟件接口，例如，硬件接口PCI總線、USB或火線。確定單元18和生成單元20兩者均可以具有軟件元件和硬件元件，例如，被稱為FPGA(“現(xiàn)場可編程門陣列”的縮寫)的微處理器或設(shè)備。確定單元18、接口19和生成單元20可以各自被體現(xiàn)為計(jì)算機(jī)12的組成部分。更進(jìn)一步地，計(jì)算單元可以與數(shù)據(jù)庫31進(jìn)行通信。計(jì)算單元可以具有其它接口，特別地，用于與數(shù)據(jù)庫31和3D打印機(jī)30進(jìn)行通信。

圖2示出了包括計(jì)算單元的網(wǎng)絡(luò)。第一3D圖像數(shù)據(jù)集24和第二3D圖像數(shù)據(jù)集25被存儲(chǔ)在服務(wù)器16上，并且可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)27被傳遞到客戶端28。在這里所示出的實(shí)施例變型中，所述客戶端28被體現(xiàn)為計(jì)算單元。計(jì)算機(jī)程序29以可執(zhí)行的形式被存儲(chǔ)在客戶端28上?？蛻舳?8可以訪問其中存儲(chǔ)有與特定材料特性相關(guān)聯(lián)的多個(gè)生產(chǎn)材料的數(shù)據(jù)庫31。在這里所示出的示例性實(shí)施例中，所計(jì)算的制造模型26被直接傳遞到3D打印機(jī)30。在另一示例中，這里未示出，制造模型26被傳遞回服務(wù)器16或不同客戶端。同時(shí)，還可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)27進(jìn)行制造模型26向3D打印機(jī)30的傳遞TRF。因此，3D打印機(jī)30還可以連接到服務(wù)器16或不同客戶端。

圖3示出了基于計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備的示例的成像設(shè)備。這里所示出的計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備特征為掃描單元17，其包括X射線源8和X射線檢測(cè)器9。在獲取測(cè)量數(shù)據(jù)期間，掃描單元17繞著系統(tǒng)軸線5轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在獲取期間，X射線源8發(fā)射X射線束2。在這 里所示出的示例中，X射線源8是X射線管。在這里所示出的示例中，X射線檢測(cè)器9是具有多個(gè)行的行檢測(cè)器。更進(jìn)一步地，成像設(shè)備還可以是具有彼此成對(duì)的多個(gè)X射線源8和X射線檢測(cè)器9的計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備。這種設(shè)備特別適用于以不同X射線能量獲取3D圖像數(shù)據(jù)集。

用于成像的X射線源8具有X射線束譜，其中，每個(gè)譜與所定義的X射線能量相對(duì)應(yīng)。例如，一個(gè)譜與該譜的平均X射線能量相對(duì)應(yīng)。譜或X射線能量還可以通過X射線管的設(shè)定(特別地，通過X射線管的電壓)進(jìn)行定義。例如，可以在80kV的X線管電壓下記錄第一3D圖像數(shù)據(jù)25，并且在120kV的X射線管電壓下記錄第二3D圖像數(shù)據(jù)。因此，在所定義的X射線能量下記錄的3D圖像數(shù)據(jù)集表示已經(jīng)用與所述所定義的X射線能量相對(duì)應(yīng)的譜獲取的3D圖像數(shù)據(jù)集。

更進(jìn)一步地，X射線檢測(cè)器9可以被體現(xiàn)為計(jì)數(shù)檢測(cè)器。計(jì)數(shù)檢測(cè)器可以確定所檢測(cè)到的光子的數(shù)目。更進(jìn)一步地，X射線檢測(cè)器9可以被體現(xiàn)為能量分辨檢測(cè)器。能量分辨檢測(cè)器可以將所檢測(cè)到的X射線輻射分配給至少兩種不同X射線能量中的其中一個(gè)。能量分辨檢測(cè)器使得能夠借助于在恒定電壓下操作的一個(gè)X射線管以不同能量獲取兩個(gè)CT數(shù)據(jù)集。

在這里所示出的示例中，患者3在獲取測(cè)量數(shù)據(jù)期間躺在患者床6上。患者床6被連接到床底座4，使得后者支撐患者床6和患者3?；颊叽?被配置成通過掃描單元17的孔10沿著掃描方向移動(dòng)患者3。掃描方向通常由系統(tǒng)軸線5給定，當(dāng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，掃描單元17圍繞該系統(tǒng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在螺旋掃描中，在掃描單元17圍繞患者3轉(zhuǎn)動(dòng)并且捕獲測(cè)量數(shù)據(jù)的同時(shí)，患者床6連續(xù)地移動(dòng)通過孔10。因此，X射線束2描述了患者3表面上的螺旋形。對(duì)于基于測(cè)量數(shù)據(jù)來重建3D圖像，這里所示出的計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備附加地特征為重建單元14。

另外，像這里所示出的計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備的成像設(shè)備還可以 特征為用于將造影劑注射到患者3的血流中的造影劑注射器。這使得能夠使用造影劑以可以使用增強(qiáng)造影劑看到灌注有血液的感興趣檢查區(qū)域這樣的方式來記錄3D圖像。更進(jìn)一步地，造影劑注射器還賦予了致動(dòng)血管造影獲取或執(zhí)行灌注掃描序列的可能性。增強(qiáng)身體結(jié)構(gòu)和功能的可視化的這樣的藥劑在成像方法中通常被理解為造影劑。在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)，常規(guī)造影劑(諸如例如，碘或釓)和示蹤劑(諸如例如，¹⁸F、¹¹C、¹⁵O或¹³N)兩者在這里均被理解為造影劑。

在這里所示出的示例中，第一接口19被體現(xiàn)為計(jì)算機(jī)12的一部分。計(jì)算機(jī)12以屏幕11的形式連接到輸出單元并且連接到輸入單元7。3D圖像可以以各種形式(例如，作為渲染的體積圖像或作為截面圖像(切片))呈現(xiàn)在屏幕上。輸入單元7例如是鍵盤、鼠標(biāo)、“觸摸屏”、甚至用于語音輸入的麥克風(fēng)。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序29可以借助于輸入單元7啟動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的方法的各個(gè)步驟可以由輸入單元7來支持；例如，在3D圖像中選擇感興趣檢查區(qū)域可以借助于鼠標(biāo)點(diǎn)擊來確認(rèn)。

這里所示出的計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備具有用于重建3D圖像的重建單元14。計(jì)算機(jī)12還包括確定單元18和生成單元20。計(jì)算機(jī)12和與之相關(guān)聯(lián)的單元可以與計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)13配合，特別地，以便借助于包含程序代碼的計(jì)算機(jī)程序29來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。更進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)程序29的程序代碼可以以可檢索的形式被存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)13上。特別地，機(jī)器可讀介質(zhì)可以是CD、DVD、藍(lán)光光盤、記憶棒或硬磁盤。在這種情況下，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序29和對(duì)應(yīng)的程序代碼。

在這里所示出的實(shí)施例變型中，至少一個(gè)計(jì)算機(jī)程序29被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)12的存儲(chǔ)器中，并且當(dāng)計(jì)算機(jī)程序29由計(jì)算單元執(zhí)行時(shí)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的所有方法步驟。用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的方法步驟的計(jì)算機(jī)程序29包括程序代碼。更進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)程序29可以被體現(xiàn)為可執(zhí)行文件和/或存儲(chǔ)在與計(jì)算機(jī)12不同的計(jì)算系統(tǒng)上。例如，計(jì)算單元可以被配置成使得計(jì)算機(jī)程序29經(jīng)由內(nèi) 部網(wǎng)或因特網(wǎng)被加載到計(jì)算單元的存儲(chǔ)器中，以便執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。

在另一實(shí)施例變型中，第一3D圖像數(shù)據(jù)集24和第二3D圖像數(shù)據(jù)集25借助于不同的成像設(shè)備來獲取。因此，第一3D圖像數(shù)據(jù)集24可以使用具有高空間和/或時(shí)間分辨率的成像設(shè)備(例如，借助于CT設(shè)備)獲取。第二3D圖像數(shù)據(jù)集25然后可以使用具有略低分辨率的成像設(shè)備來獲取。特別地，第二3D圖像數(shù)據(jù)集25可以是彈性成像圖像數(shù)據(jù)集。彈性成像基于超聲或磁共振斷層攝影，并且允許確定感興趣檢查區(qū)域的至少一部分的彈性。

圖4示出了感興趣檢查區(qū)域的3D圖像。在這里所示出的示例中，感興趣檢查區(qū)域是血管段，并且具體地，腹腔中的主動(dòng)脈的一部分。在這種情況下，3D圖像以截面圖像或切片形式被呈現(xiàn)在額平面中。虛線23標(biāo)記血管段的中線。在這里所示出的示例中，無阻礙血流受限于斑塊33。因此存在狹窄32(即，血管段的收縮)。這些斑塊33具有的材料特性與血管段的壁不同。這里所示出的感興趣檢查區(qū)域是重要的傳入血管，因此希望以這樣的方式來治療狹窄32：感興趣檢查區(qū)域的血流動(dòng)力學(xué)特性以它們與健康患者3的那些相對(duì)應(yīng)的這樣的方式借助于植入物21來更改。因此，支架一方面旨在支撐感興趣檢查區(qū)域、并且另一方面旨在影響血流動(dòng)力學(xué)特性。可以特別地借助于支架的彈性來影響血液動(dòng)力學(xué)特性。支架的彈性又受到支架的材料組成的影響。因此，本文中所描述的本發(fā)明允許植入物21以后者單獨(dú)與患者3的解剖結(jié)構(gòu)匹配并且因此提高感興趣檢查區(qū)域的功能的這樣的方式來產(chǎn)生。

圖5示出了基于植入物的示例的對(duì)象。在這種情況下，植入物以支架的形式體現(xiàn)。所述植入物特別適合于支撐或置換圖4所示出的感興趣檢查區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的對(duì)象可以使用圖6中所圖示的方法來產(chǎn)生。使用植入物作為示例對(duì)圖6中所圖示的方法進(jìn)行更詳細(xì)地描述。然而，圖6中所圖示的方法還可以應(yīng)用于除植入物之外的其它對(duì)象。這種方法還可以任選地包括：獲取IMG第一3D圖像數(shù) 據(jù)集24和第二3D圖像數(shù)據(jù)集25。在這種情況下，獲取IMG還包括：重建3D圖像。制造模型的生成是基于借助于第一接口19來接收REC第一3D圖像數(shù)據(jù)集24，其中，第一3D圖像數(shù)據(jù)集24包括患者3的感興趣檢查區(qū)域的3D圖像?，F(xiàn)在接著，借助于確定單元18至少基于第一3D圖像數(shù)據(jù)集24來第一確定DET-1感興趣檢查區(qū)域的幾何模型，以及借助于確定單元18至少基于第二3D圖像數(shù)據(jù)集25來第二確定DET-2感興趣檢查區(qū)域的第一材料特性的第一空間分布。

第一確定DET-1和第二確定DET-2在每種情況下可以基于感興趣檢查區(qū)域中的至少一部分的分割。常規(guī)算法(諸如面向區(qū)域的算法或面向邊緣的算法)可以用于分割。更進(jìn)一步地，分割步驟可以基于感興趣檢查區(qū)域(特別地，血管段)的中線23。更進(jìn)一步地，在不同的3D圖像或3D圖像數(shù)據(jù)集中分割的結(jié)構(gòu)可以彼此對(duì)準(zhǔn)(register)。例如，第一結(jié)構(gòu)可以在第一3D圖像數(shù)據(jù)集24中進(jìn)行分割，并且第二結(jié)構(gòu)可以在第二圖像數(shù)據(jù)集25中進(jìn)行分割。這兩種結(jié)構(gòu)現(xiàn)在可以彼此對(duì)準(zhǔn)，特別地，以便確定第一幾何模型和/或第一空間分布。更進(jìn)一步地，在分割步驟之前，第一3D圖像數(shù)據(jù)集24和第二3D圖像數(shù)據(jù)集25還可以彼此對(duì)準(zhǔn)。

現(xiàn)在實(shí)施基于幾何模型和第一空間分布來計(jì)算CAL植入物21的制造模型26，制造模型26具有取決于第一空間分布的植入物21的材料組成。特別地，制造模型26可以具有用于生產(chǎn)植入物21的生產(chǎn)材料的空間分布。該制造模型26可以限定植入物21的特性，諸如其材料特點(diǎn)、植入物的各個(gè)組成部分的厚度等。制造模型26通常被體現(xiàn)為3D模型，并且描述植入物的3D幾何形狀、以及植入物21的3D材料組成。

更進(jìn)一步地，計(jì)算CAL可以根據(jù)基于第一空間分布的感興趣檢查區(qū)域的子區(qū)域的分類CLF。在這種情況下，子區(qū)域可以特別被分配給不同的材料類別。例如，可以首先確定彈性和/或X射線吸收特性的第一空間分布。更進(jìn)一步地，彈性和/或X射線吸收特性可以被 分配到感興趣檢查區(qū)域的特定子區(qū)域，特別地，基于所述子區(qū)域的分割。然后，這些子區(qū)域可以根據(jù)其彈性和/或X射線吸收特性被分組成類別。這些類別可以是組織類別。這樣的類別可以是“骨骼”、“軟骨”、“肌肉組織”。子區(qū)域還可以分為亞類，例如，“骨骼密度降低的骨骼”。

更進(jìn)一步地，計(jì)算CAL可以基于模擬SIM感興趣檢查區(qū)域上的載荷，材料組成被確定為模擬的函數(shù)?？梢造o態(tài)或動(dòng)態(tài)地對(duì)載荷進(jìn)行模擬。特別地，可以模擬考慮了與感興趣檢查區(qū)域鄰近的組織的相互作用的載荷。更進(jìn)一步地，第一材料特性的第一空間分布可以以空間分布承受模擬載荷的這樣的方式來確定。這使得制造模型26能夠單獨(dú)與患者3的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配。

任選地，可以執(zhí)行制造模型26的修改MOD的步驟?？梢曰谟?jì)算單元的用戶的輸入或基于所預(yù)先定義的邊界條件來實(shí)施修改MOD。輸入可以帶來制造模型26的直接修改MOD，例如，在于對(duì)植入物21的結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行調(diào)整。更進(jìn)一步地，可以任選地進(jìn)行顯示PIC制造模型26的步驟。例如，制造模型26可以被顯示在顯示單元11上。修改MOD可以用所顯示的制造模型26通過輸入單元7和顯示單元11借助于用戶的交互來實(shí)現(xiàn)。例如，可以標(biāo)記所顯示的制造模型26的區(qū)域并且移位所標(biāo)記的區(qū)域。修改MOD還可以包括對(duì)制造模型26進(jìn)行縮放。

制造模型26可以以不同的格式存在或轉(zhuǎn)換成不同的格式。特別地，制造模型26可以以STL格式存在。制造模型26現(xiàn)在可以被傳遞到3D打印機(jī)30，例如，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)27通過傳遞TRF。然后接著，借助于3D打印機(jī)30基于制造模型26來生產(chǎn)PRT植入物21。在這種情況下，3D打印機(jī)30借助于打印工藝將與制造模型26的結(jié)構(gòu)、材料組成等有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成植入物21。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例變型中，術(shù)語“基于”可以被替換為“根據(jù)”或“功能上取決于”。