本發(fā)明涉及醫(yī)療模型制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種骨模型的制備方法及裝置。

背景技術(shù)：

在有了生物醫(yī)學(xué)仿真之后，醫(yī)生就可以通過虛擬的病體來提升技術(shù)，這樣既可以減少病人的痛苦，并且成本低、可重復(fù)、結(jié)果直觀。在生物醫(yī)學(xué)的骨科領(lǐng)域中，需要使用大量的人體骨骼以供仿真手術(shù)以及醫(yī)師訓(xùn)練。

目前，對于個體化骨模型的制備主要有以下三種方式，包括：第一種方式是將目標(biāo)CT(Computed Tomography，計算機(jī)X線斷層攝影機(jī))影像數(shù)據(jù)(即，三維數(shù)據(jù))導(dǎo)入到計算機(jī)的三維處理軟件中進(jìn)行處理。三維數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，并通過處理之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模后，直接將建模之后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到3D打印機(jī)中，從而通過3D打印機(jī)打印出相應(yīng)地骨模型，直接用某種材料3D打印成型的方式得到的骨模型產(chǎn)品性質(zhì)與真實骨相差很大，進(jìn)行模擬手術(shù)時，操作手感差，即仿真效果和實用性較差。第二種方式是通過將目標(biāo)CT影像數(shù)據(jù)(即，三維數(shù)據(jù))導(dǎo)入到削切機(jī)械等減材制造機(jī)器中，進(jìn)而，機(jī)器就可以按照三維數(shù)據(jù)將原料修剪成對應(yīng)骨的形狀，得到骨模型，但是削切技術(shù)無法完成一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部有區(qū)分的骨模型，如脊柱及脊柱畸形骨。綜上，當(dāng)采用上述兩種方式進(jìn)行骨模型的制備時，得到的骨模型無法真實的模擬真實骨骼內(nèi)部骨密度的變化的情況，仿真效果差。當(dāng)使用上述兩種方式仿真得到的骨模型進(jìn)行仿真手術(shù)或者進(jìn)行實驗時，由于仿真效果差，因此，在模擬手術(shù)或者實驗時，往往會帶來一定的問題，因此，采用上述兩種方式仿真得到的骨模型在仿真手術(shù)或者實驗時并不實用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種骨模型的制備方法及裝置，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中制備的骨模型的仿真效果差的技術(shù)問題。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種骨模型的制備方法，所述方法包括：

獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，其中，所述待打印骨骼的三維模型的厚度為預(yù)設(shè)厚度，所述待打印骨骼的三維模型上設(shè)置有預(yù)設(shè)開孔；

采用目標(biāo)打印設(shè)備對所述待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，打印得到所述待打印骨骼的目標(biāo)骨模型的外殼，其中，所述預(yù)設(shè)開孔用于向所述目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，進(jìn)而得到注入所述發(fā)泡材料之后的所述目標(biāo)骨模型。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述待打印骨骼的三維模型內(nèi)部具有多孔支架結(jié)構(gòu)，其中，在對具有所述多孔支架結(jié)構(gòu)的所述待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印時，得到的所述目標(biāo)骨模型的外殼的內(nèi)部具有所述多孔支架結(jié)構(gòu)。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述多孔支架結(jié)構(gòu)包括以下任一種：正交結(jié)構(gòu)，蜂窩狀結(jié)構(gòu)，八面體嵌套結(jié)構(gòu)，高孔隙桿系結(jié)構(gòu)，正六面體嵌套結(jié)構(gòu)，交叉曲面結(jié)構(gòu)。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述多孔支架結(jié)構(gòu)的各個支柱的粗細(xì)由所述待打印骨骼的骨密度決定。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述目標(biāo)打印設(shè)備為3D打印設(shè)備，其中，所述目標(biāo)打印設(shè)備中選取目標(biāo)打印材料打印得到所述目標(biāo)骨模型的外殼。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述目標(biāo)打印材料包括第一目標(biāo)粉末或所述第一目標(biāo)粉末與第二目標(biāo)粉末的混合物，其中，所述第一目標(biāo)粉末包括以下任一種：尼龍粉末、聚醚醚酮粉末、聚乙烯醇粉末、聚ε己內(nèi)酯粉末、左旋聚乳酸粉末，所述第二目標(biāo)粉末包括以下任一種：石膏粉末，碳粉末，羥基磷灰石，玻璃，二氧化硅，所述第二目標(biāo)粉末用于改變所述待打印骨骼的外殼的硬度和力學(xué)特性。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，所述第一目標(biāo)粉末與所述第二目標(biāo)粉末的混合物包括：所述尼龍粉末與所述第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比不小于6：4，所述聚醚醚酮粉末與所述第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于6：4，所述聚乙烯醇粉末與所述第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于7：3，所述聚ε己內(nèi)酯粉末與所述第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于7：3，所述左旋聚乳酸粉末與所述第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于6:4。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，所述待打印骨骼的三維模型的所述預(yù)設(shè)厚度取決于所述醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的測量結(jié)果，或者取決于所述醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的測量結(jié)果和所述第一目標(biāo)粉末與所述第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第八種可能的實施方式，其中，在采用目標(biāo)打印設(shè)備對所述待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，打印得到待打印骨骼的外殼之后，所述方法還包括：

通過所述預(yù)設(shè)開孔向打印得到的所述待打印骨骼的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，得到注入所述發(fā)泡材料之后的所述目標(biāo)骨模型，其中，所述發(fā)泡材料包括硬泡聚醚多元醇和聚合多苯基多次甲基多異氰酸酯按照質(zhì)量比1：1的比例混合得到。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種骨模型的制備裝置，所述裝置包括：

第一獲取模塊，用于獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)；

第二獲取模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，其中，所述待打印骨骼的三維模型的厚度為預(yù)設(shè)厚度，所述待打印骨骼的三維模型上設(shè)置有預(yù)設(shè)開孔；

打印模塊，用于采用目標(biāo)打印設(shè)備對所述待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，打印得到所述待打印骨骼的目標(biāo)骨模型的外殼，其中，所述預(yù)設(shè)開孔用于向所述目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，進(jìn)而得到注入所述發(fā)泡材料之后的所述目標(biāo)骨模型。

本發(fā)明實施例帶來了以下有益效果：本發(fā)明實施例提供的一種骨模型的制備方法及裝置，該骨模型的制備方法包括：獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)；根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，其中，待打印骨骼的三維模型的厚度為預(yù)設(shè)厚度，待打印骨骼的三維模型上設(shè)置有預(yù)設(shè)開孔；采用目標(biāo)打印設(shè)備對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，打印得到待打印骨骼的目標(biāo)骨模型的外殼，其中，預(yù)設(shè)開孔用于向目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，進(jìn)而得到注入發(fā)泡材料之后的目標(biāo)骨模型。

與現(xiàn)有技術(shù)將目標(biāo)CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計算機(jī)的三維處理軟件中，采用三維處理軟件對目標(biāo)CT影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后3D打印出骨模型的方法相比，其通過獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，采用目標(biāo)打印設(shè)備對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，打印得到待打印骨骼的目標(biāo)骨模型的外殼，該外殼上設(shè)置有預(yù)設(shè)的開孔，可用于向目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，進(jìn)而得到注入發(fā)泡材料的目標(biāo)骨模型；使得打印得到的目標(biāo)骨模型不僅在形態(tài)上與真實骨(目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)上的骨)一致，還可以通過外殼上的開孔注入發(fā)泡材料，以仿真真實骨骼內(nèi)部的骨密度變化，能夠制備出供仿真手術(shù)(如切割、置釘以及內(nèi)部物裝配等)使用的目標(biāo)骨模型，緩解了現(xiàn)有技術(shù)中制備的骨模型的仿真效果差的技術(shù)問題，采用本發(fā)明提供的骨模型的制備方法及裝置得到的目標(biāo)骨模型實用性好，應(yīng)用價值高，對生物醫(yī)學(xué)的仿真意義重大。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種骨模型的制備方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型的流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的確定目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中的待打印骨骼區(qū)域的流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種骨模型的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：

1-骨模型的制備裝置；11-第一獲取模塊；12-第二獲取模塊；13-打印模塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中通過將目標(biāo)CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計算機(jī)的三維處理軟件中，采用三維處理軟件對目標(biāo)CT影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后3D打印得到骨模型。但是，現(xiàn)有技術(shù)雖然可以較為精確的仿真骨的外形結(jié)構(gòu)，但是難以仿真出真實骨內(nèi)部的骨密度變化，仿真效果差。基于此，本發(fā)明實施例提供的一種骨模型的制備方法及裝置，能夠緩解現(xiàn)有技術(shù)中制備的骨模型的仿真效果差的技術(shù)問題。

為便于對本實施例進(jìn)行理解，首先對本發(fā)明實施例所公開的一種骨模型的制備方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

一種骨模型的制備方法，參考圖1，該方法包括：

S101、獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)；

具體的，上述目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)可以通過人體的CT影像數(shù)據(jù)獲取，在獲取過程中，人躺在CT機(jī)上，其中，CT機(jī)是用X射線束對人體的某一部分按一定厚度的層面進(jìn)行掃描(薄層掃描)，當(dāng)X射線射向人體組織時，部分射線被組織吸收，部分射線穿過人體被檢測器接收，產(chǎn)生信號。因為人體各種組織的疏密程度不同，并且X射線的穿透能力不同，所以檢測器接收到的射線就有了差異。接下來，就可以將接收到的具有差異的射線信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息(即目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù))。

S102、根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，其中，待打印骨骼的三維模型的厚度為預(yù)設(shè)厚度，待打印骨骼的三維模型上設(shè)置有預(yù)設(shè)開孔；

具體的，將上述數(shù)字信息導(dǎo)入計算機(jī)的建模軟件中，比如MIMICS(Materialise's interactive medical image control system)軟件(本發(fā)明實施例對其不做具體的限制)中，并輸出到建模軟件的顯示器上，顯示出目標(biāo)醫(yī)療影像圖像，該目標(biāo)醫(yī)療影像圖像即為目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的一部分，而上述圖像中還包括陰影亮度變化的比率、密度等數(shù)據(jù)信息，它們共同構(gòu)成了目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中的信息就可以得到待打印骨骼的三維模型，待打印骨骼的三維模型的厚度為預(yù)設(shè)厚度，并且在待打印骨骼的三維模型上設(shè)置有預(yù)設(shè)的開孔，其中，可以為預(yù)設(shè)開孔配置一個可活動的孔蓋。在本發(fā)明實施例中，預(yù)設(shè)開孔的位置一般會根據(jù)骨模型的使用目的來進(jìn)行設(shè)置，可以設(shè)置于待打印骨骼的三維模型的非關(guān)鍵位置。上述可活動的孔蓋可以理解為，為預(yù)設(shè)開孔設(shè)置一個活動的孔蓋，當(dāng)需要向骨模型內(nèi)注入相應(yīng)地材料時，可以打開該孔蓋并向骨模型內(nèi)部進(jìn)行材料的注入，當(dāng)不需要向骨模型內(nèi)注入相應(yīng)地的材料時，可以不用打開該孔蓋。進(jìn)一步地，在本發(fā)明實施例中，該孔蓋還可以設(shè)置為能夠保證骨模型內(nèi)部和骨模型外部的壓強(qiáng)滿足一定條件，以避免骨模型在不同條件下由于外界條件可能會破損的現(xiàn)象發(fā)生，例如，外界環(huán)境的溫度和外界環(huán)境的氣壓等。

需要說明的是，上述獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型的過程是在計算機(jī)建模軟件中完成的，例如，MIMICS軟件。

值得注意的是：上述目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)可以通過人體的CT影像數(shù)據(jù)獲取，也可以通過其它的能夠完成相同目的的醫(yī)療影像數(shù)據(jù)來獲取，本發(fā)明實施例對其不做具體的限制。

S103、采用目標(biāo)打印設(shè)備對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，打印得到待打印骨骼的目標(biāo)骨模型的外殼，其中，預(yù)設(shè)開孔用于向目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，進(jìn)而得到注入發(fā)泡材料之后的目標(biāo)骨模型。

在本發(fā)明實施例中，目標(biāo)打印設(shè)備可以完成對待打印骨骼的三維模型的打印，得到待打印骨骼的目標(biāo)骨模型的外殼。具體的，得到的目標(biāo)骨模型的外殼上還設(shè)置有預(yù)設(shè)的開孔，該預(yù)設(shè)開孔設(shè)置有可活動的孔蓋，可根據(jù)需要隨時將其打開和封閉，該預(yù)設(shè)開孔用于向目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，進(jìn)而得到注入發(fā)泡材料的目標(biāo)骨模型，可以更加真實的仿真真實骨骼模型。

本發(fā)明實施例提供的一種骨模型的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)將目標(biāo)CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計算機(jī)的三維處理軟件中，采用三維處理軟件對目標(biāo)CT影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后3D打印出骨模型的方法相比，其通過獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)；根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，采用目標(biāo)打印設(shè)備對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，打印得到待打印骨骼的目標(biāo)骨模型的外殼，該外殼上設(shè)置有預(yù)設(shè)開孔，可用于向目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，進(jìn)而得到注入發(fā)泡材料的目標(biāo)骨模型；使得打印得到的目標(biāo)骨模型不僅在形態(tài)上與真實骨(目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)上的骨)一致，還可以通過外殼上的開孔注入發(fā)泡材料，以仿真真實骨骼內(nèi)部的骨密度變化，采用目標(biāo)打印設(shè)備打印得到的待打印骨骼的外殼可以仿真骨骼的骨皮質(zhì)，同時如果內(nèi)部注入發(fā)泡材料后，發(fā)泡材料可以仿真骨骼內(nèi)部的骨松質(zhì)，這樣得到的目標(biāo)骨模型可同時仿真出真實骨的骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)的力學(xué)特性，能夠制備出供仿真手術(shù)(如切割、置釘以及內(nèi)部物裝配等)使用的目標(biāo)骨模型，緩解了現(xiàn)有技術(shù)中制備的骨模型的仿真效果差的技術(shù)問題，實用性好，應(yīng)用價值高，對生物醫(yī)學(xué)的仿真意義重大。

上述內(nèi)容對骨模型的制備方法進(jìn)行了整體的描述，下面對其中涉及到的過程進(jìn)行具體描述：

在根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型的過程中，參考圖2，具體包括：

S201、確定目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中的待打印骨骼區(qū)域；

具體的，將人體的CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計算機(jī)建模軟件后，顯示器上顯示出包括陰影亮度變化的比率、密度等數(shù)據(jù)信息的目標(biāo)醫(yī)療影像圖像(即為目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù))，該圖像是根據(jù)人體的CT影像數(shù)據(jù)得到的，圖像中不僅包括人體某一部位的骨骼區(qū)域，還包括脂肪軟組織等非骨骼區(qū)域，為了得到目標(biāo)骨模型，需要在目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中確定待打印骨骼區(qū)域，然后對確定得到的待打印骨骼區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的操作。

S202、對待打印骨骼區(qū)域進(jìn)行三維建模，以得到待打印骨骼的初始三維模型；

具體的，得到待打印骨骼區(qū)域后，通過三維建模軟件進(jìn)行三維建模，在建模時，可對建模質(zhì)量進(jìn)行選擇，并可對建模得到的待打印骨骼的初始三維模型進(jìn)行光順操作，最終得到待打印骨骼的初始三維模型。

S203、對初始三維模型執(zhí)行第一操作，其中，第一操作用于刪除初始三維模型中的雜亂數(shù)據(jù)；

具體的，對初始三維模型執(zhí)行第一操作，從而刪除由于圖像處理失誤造成的初始三維模型中的雜亂數(shù)據(jù)，從而使得執(zhí)行第一操作后的初始三維模型成為一個完全封閉的殼體。在本發(fā)明實施例中，在對初始三維模型執(zhí)行第一操作之后，還可以運(yùn)用基于曲率的空填充、光順等操作對三角面片(初始三維模型有多個三角面片組成)進(jìn)行編輯，并根據(jù)建模軟件強(qiáng)大的視覺效果構(gòu)建實體外形。

S204、為刪除雜亂數(shù)據(jù)之后的初始三維模型設(shè)置預(yù)設(shè)厚度和預(yù)設(shè)開孔，并將設(shè)置之后的初始三維模型作為目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型。

具體的，為刪除雜亂數(shù)據(jù)之后的初始三維模型設(shè)置預(yù)設(shè)厚度，并在刪除雜亂數(shù)據(jù)之后的初始三維模型上打孔，以設(shè)置預(yù)設(shè)的開孔，根據(jù)目標(biāo)骨模型的使用目的，在其初始三維模型的非關(guān)鍵位置開直小孔，設(shè)置預(yù)設(shè)厚度和預(yù)設(shè)開孔后的初始三維模型就作為目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型。

上述內(nèi)容對根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型的過程進(jìn)行了描述，下面對其中的確定目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中的待打印骨骼區(qū)域的過程進(jìn)行具體描述：

在確定目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中的待打印骨骼區(qū)域的過程中，參考圖3，具體包括：

S301、在獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)后，在目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中提取待建模數(shù)據(jù)，其中，待建模數(shù)據(jù)用于建立待打印骨骼的三維模型，待建模數(shù)據(jù)為目標(biāo)醫(yī)療影像圖像中的灰度值處于預(yù)設(shè)灰度值范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)；

在本發(fā)明實施例中，將人體的CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建模軟件后，得到目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)，其中目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)包括目標(biāo)醫(yī)療影像圖像以及上述圖像中所包含的陰影亮度變化的比率、密度等數(shù)據(jù)信息，上述圖像是根據(jù)人體的CT影像數(shù)據(jù)得到的，圖像中不僅包括人體某一部位的骨骼區(qū)域，還包括脂肪軟組織等非骨骼區(qū)域，為了得到目標(biāo)骨模型，需要提取待建模數(shù)據(jù)，待建模數(shù)據(jù)用于建立待打印骨骼的三維模型。

具體的過程為：由于骨骼和脂肪軟組織具有不同的密度，對應(yīng)于上述圖像中以灰度值的大小來區(qū)分。提取待建模數(shù)據(jù)時，通過預(yù)設(shè)的灰度值范圍來定義待建模數(shù)據(jù)，如果灰度值落在該預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，即被提取，提取之后最終得到用于建立待打印骨骼的三維模型的待建模數(shù)據(jù)。

S302、根據(jù)提取之后的待建模數(shù)據(jù)對待建模數(shù)據(jù)執(zhí)行第二操作，其中，第二操作用于補(bǔ)充在獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的過程中丟失的數(shù)據(jù)；

具體的，在對人體進(jìn)行CT掃描的過程中，往往夾雜著各種噪聲，常常會出現(xiàn)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中的一些待建模數(shù)據(jù)信息丟失，所以需要對提取以后的待建模數(shù)據(jù)執(zhí)行第二操作，第二操作用于補(bǔ)充在獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的過程中丟失的數(shù)據(jù)，其中，根據(jù)提取之后的待建模數(shù)據(jù)以及人對骨骼的常識性認(rèn)識可以很容易判斷出待建模數(shù)據(jù)的丟失情況。

S303、通過區(qū)域增長算法對執(zhí)行第二操作之后的待建模數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為待打印骨骼區(qū)域。

具體的，區(qū)域增長算法又叫區(qū)域生長算法，它是根據(jù)同一物體區(qū)域內(nèi)像素的相似性質(zhì)來聚集像素點(diǎn)的方法，從初始區(qū)域(如小鄰域或甚至于每個像素)開始，將相鄰的具有同樣性質(zhì)的像素或其它區(qū)域歸并到目前的區(qū)域中從而逐步增長區(qū)域，直至沒有可以歸并的點(diǎn)或其它小區(qū)域為止。在這里，區(qū)域內(nèi)像素的形似性包括灰度值、密度等信息；這樣具有相似性質(zhì)的像素集合起來構(gòu)成需要三維建模的區(qū)域，可以避免儀器臺面或其它帶來的干擾，最終，通過區(qū)域增長算法得到待打印骨骼區(qū)域。上述內(nèi)容是對根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型的描述，上述過程是在計算機(jī)的建模軟件中完成的，下面對骨模型的制備方法的其它內(nèi)容進(jìn)行具體說明。

待打印骨骼的三維模型內(nèi)部具有多孔支架結(jié)構(gòu)，其中，在對具有多孔支架結(jié)構(gòu)的待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印時，得到的目標(biāo)骨模型的外殼的內(nèi)部具有多孔支架結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明實施例中，提供了一種通過結(jié)構(gòu)上的改變來仿真真實骨骼內(nèi)部的骨松質(zhì)的方法。具體的，可通過在待打印骨骼的三維模型中設(shè)計多孔支架結(jié)構(gòu)，通過多孔支架結(jié)構(gòu)仿真真實骨骼的骨松質(zhì)，這樣，在對具有多孔支架結(jié)構(gòu)的待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印時，得到的目標(biāo)骨模型的外殼的內(nèi)部也具有多孔支架結(jié)構(gòu)，目標(biāo)骨模型的外殼用來仿真真實骨骼的骨皮質(zhì)，從而可得到同時仿真真實骨結(jié)構(gòu)骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)的目標(biāo)骨模型。

進(jìn)一步的，對于多孔支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行具體說明。

多孔支架結(jié)構(gòu)包括以下任一種：正交結(jié)構(gòu)，蜂窩狀結(jié)構(gòu)，八面體嵌套結(jié)構(gòu)，高孔隙桿系結(jié)構(gòu)，正六面體嵌套結(jié)構(gòu)，交叉曲面結(jié)構(gòu)。

具體的，在步驟S303之后，可以對待打印骨骼區(qū)域的內(nèi)部進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計，以得到內(nèi)部具有多孔支架結(jié)構(gòu)的待打印骨骼區(qū)域，再根據(jù)步驟S202至步驟S204對具有多孔支架結(jié)構(gòu)的待打印骨骼區(qū)域進(jìn)行處理，得到內(nèi)部具有多孔支架結(jié)構(gòu)的待打印骨骼的三維模型。在對多孔支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，多孔支架結(jié)構(gòu)可以包括以下任一種：正交結(jié)構(gòu)，蜂窩狀結(jié)構(gòu)，八面體嵌套結(jié)構(gòu)，高孔隙桿系結(jié)構(gòu)，正六面體嵌套結(jié)構(gòu)，交叉曲面結(jié)構(gòu)。

多孔支架結(jié)構(gòu)的各個支柱的粗細(xì)由待打印骨骼的骨密度決定。

下面對多孔支架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法進(jìn)行具體說明：

所構(gòu)建的目標(biāo)骨模型是由一定的密度灰度值區(qū)間構(gòu)成的。例如：100-500，本發(fā)明實施例對其不做具體限制。按目標(biāo)骨模型的應(yīng)用需求的精確程度對密度灰度值的區(qū)間劃分梯度。例如分為4等份，分別為100-200并標(biāo)記為A區(qū)域(A區(qū)域?qū)?yīng)的支柱橫切面面積為Sa，對應(yīng)的支柱半徑為Ra)，200-300標(biāo)記為B區(qū)域(B區(qū)域?qū)?yīng)的支柱橫切面面積為Sb，對應(yīng)的支柱半徑為Rb)，300-400標(biāo)記為C區(qū)域(C區(qū)域?qū)?yīng)的支柱橫切面面積為Sc，對應(yīng)的支柱半徑為Rc)，400-500標(biāo)記為D區(qū)域(D區(qū)域?qū)?yīng)的支柱橫切面面積為Sd，對應(yīng)的支柱半徑為Rd)。則A的灰度中位數(shù)是150，B是250，C是350，D是450?？梢钥闯觯荻仍蕉鄤t更加逼近于真實密度分布，本發(fā)明實施例對上述梯度不做具體限制。

在待打印骨骼區(qū)域內(nèi)選取具體的某種多孔支架結(jié)構(gòu)，設(shè)定預(yù)設(shè)初始孔徑為X和最小支柱直徑為2Ra(這里以圓柱形支柱為例進(jìn)行說明)，將該種多孔支架結(jié)構(gòu)填充進(jìn)待打印骨骼區(qū)域內(nèi)。按之前劃分得到的A，B，C，D區(qū)域?qū)χе鶇?shù)進(jìn)行調(diào)整，即支柱橫切面面積的比與各區(qū)域的灰度中位數(shù)比相同，即橫切面積Sa：Sb：Sc：Sd＝150：250：350：450，Sa＝πRa²。

Sa：Sb＝150：250＝πRa²：πRb²，以此來進(jìn)一步確定B，C，D區(qū)域支柱的直徑參數(shù)。按計算結(jié)果對相應(yīng)區(qū)域的支柱進(jìn)行直徑的調(diào)整，則可得到一個具有多孔支架結(jié)構(gòu)的待打印骨骼的三維模型。這種方法可以保證待打印骨骼的三維模型內(nèi)部多孔支架結(jié)構(gòu)的完整性，不會在密度梯度交界處產(chǎn)生連結(jié)斷層，并且這種結(jié)構(gòu)有利于減少巨大的數(shù)據(jù)計算，減少運(yùn)算錯誤，并最終有利于3D打印機(jī)打印成型。

該種多孔支架結(jié)構(gòu)有兩種應(yīng)用的方式：1、預(yù)設(shè)孔徑X較大，支柱初始直徑較小，梯度分層較少。該種多種支架結(jié)構(gòu)主要起到強(qiáng)化骨殼科及保持其形態(tài)的作用，即使使用厚度很薄的皮質(zhì)外殼，在后期注入發(fā)泡材料后仍不會變形。此時硬化后的發(fā)泡材料主要扮演內(nèi)部骨質(zhì)的角色。這是一種較為粗略的方案。2、預(yù)設(shè)孔徑較小，梯度分層較細(xì)時，配合使用目標(biāo)打印材料對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，制造出以多孔支架結(jié)構(gòu)為主，發(fā)泡材料為輔填充孔隙，仿真真實骨密度梯度的目標(biāo)骨模型。

另外，還可以通過其它孔隙結(jié)構(gòu)來替代多孔支架結(jié)構(gòu)，具體的為：將需要填充的部分按梯度劃分計算出梯度中位數(shù)及其灰度值的梯度比例(參考多孔支架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法中的數(shù)值)。選擇一種可控孔隙率的填充方案(如分級多孔支架設(shè)計；三維重建多孔結(jié)構(gòu)；派生多邊形細(xì)分；NURBS；樣本驅(qū)動多空隙連通結(jié)構(gòu)設(shè)計；基于微觀結(jié)構(gòu)單元建模；優(yōu)化晶格單元裝配多孔結(jié)構(gòu)；紋理合成骨微觀結(jié)構(gòu))，根據(jù)應(yīng)用的需要預(yù)設(shè)最低灰度值區(qū)域A的孔隙率為a，孔隙率的比是灰度中位數(shù)倒數(shù)的比。如中位數(shù)比為150：250：350：450；那么孔隙率a:b:c:d＝1/150:1/250:1/350:1/450。此外，對于仿真一些密度梯度較少的骨骼時，比如這些骨骼僅有明顯的骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)，則可以通過人工的方式直接選擇出骨皮質(zhì)的主要灰度區(qū)間和骨松質(zhì)的灰度區(qū)間，得到兩個區(qū)間灰度值的中位數(shù)后，其比值根據(jù)上述方法進(jìn)行換算，得到相應(yīng)的支柱的直徑參數(shù)或者孔隙率。而對于仿真密度跨度大，梯度多的骨骼來講，待打印骨骼的骨區(qū)域梯度劃分的越多則更加逼近于真實骨骼的骨密度分布，類似于微積分，而當(dāng)兩個區(qū)域(如A區(qū)域與B區(qū)域)部分重合時，重合部分計入灰度值較大的那個區(qū)間。

進(jìn)一步的，對目標(biāo)打印設(shè)備以及目標(biāo)打印材料進(jìn)行具體說明。

目標(biāo)打印設(shè)備為3D打印設(shè)備，其中，目標(biāo)打印設(shè)備中選取目標(biāo)打印材料打印得到目標(biāo)模型的外殼。

在本發(fā)明實施例中，3D打印設(shè)備可以使用選擇性激光燒結(jié)目標(biāo)打印材料，本發(fā)明實施例對其不做具體限制。其中，選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering，簡稱SLS)是采用紅外激光器作為能源，使用的造型材料(即目標(biāo)打印材料)多為粉末材料。加工時，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平；激光束在計算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，激光燒結(jié)處的粉末凝固，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，就可以得到一燒結(jié)好的模型。所以在有待打印骨骼的三維模型信息的計算機(jī)的控制下可以打印得到目標(biāo)骨模型的外殼。另外，在使用選擇性激光燒結(jié)的方式打印時，打印成型后，需要清理表面以及內(nèi)部的殘余粉末，可以稱之為排粉。

目標(biāo)打印材料包括第一目標(biāo)粉末或第一目標(biāo)粉末與第二目標(biāo)粉末的混合物，其中，第一目標(biāo)粉末包括以下任一種：尼龍粉末、聚醚醚酮粉末、聚乙烯醇粉末、聚ε己內(nèi)酯粉末、左旋聚乳酸粉末，第二目標(biāo)粉末包括以下任一種：石膏粉末，碳粉末，羥基磷灰石，玻璃，二氧化硅，第二目標(biāo)粉末用于改變待打印骨骼的外殼的硬度和力學(xué)特性。

下面以第一目標(biāo)粉末為尼龍粉末為例進(jìn)行說明，在使用選擇性激光燒結(jié)尼龍粉末進(jìn)行打印時，打印得到的目標(biāo)骨模型的外殼可用于仿真真實骨的骨皮質(zhì)，它和骨皮質(zhì)的力學(xué)特性以及手感較為相似，但單純的選擇性激光燒結(jié)尼龍粉末得到的目標(biāo)骨模型的外殼的力學(xué)特性與真實骨有差距。為了得到更加真實的骨模型，可以使用選擇性激光燒結(jié)尼龍粉末與第二目標(biāo)粉末的混合材料得到目標(biāo)骨模型的外殼，其中，第二目標(biāo)粉末包括以下任一種：石膏粉末，碳粉末，羥基磷灰石，玻璃，二氧化硅等，在選擇性激光燒結(jié)之前，在尼龍粉末中摻入石膏粉末(或者其它)作為稀釋，然后打印得到的目標(biāo)骨模型的外殼的相互分子之間會有一些空隙，堅韌性、硬度降低，此時，使得打印得到的目標(biāo)骨模型的外殼更加接近真實骨骼的骨皮質(zhì)；上述第一目標(biāo)粉末也可以是以下任一種：聚醚醚酮粉末、聚乙烯醇粉末、聚ε己內(nèi)酯粉末、左旋聚乳酸粉末，另外，本發(fā)明實施例對上述第一目標(biāo)粉末和第二目標(biāo)粉末不作具體限制。

第一目標(biāo)粉末與第二目標(biāo)粉末的混合物包括：尼龍粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比不小于6：4，聚醚醚酮粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于6：4，聚乙烯醇粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于7：3，聚ε己內(nèi)酯粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于7：3，左旋聚乳酸粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于6:4。

具體的，在進(jìn)行打印時，選擇的尼龍粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比不小于6：4，聚醚醚酮粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于6：4，聚乙烯醇粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于7：3，聚ε己內(nèi)酯粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于7：3，左旋聚乳酸粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比大于6:4。

進(jìn)一步的，待打印骨骼的三維模型的預(yù)設(shè)厚度取決于醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的測量結(jié)果，或者取決于醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的測量結(jié)果和第一目標(biāo)粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比。

具體的，待打印骨骼的三維模型的預(yù)設(shè)厚度可根據(jù)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的測量結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)改變，另外，上述預(yù)設(shè)厚度也取決于醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的測量結(jié)果和第一目標(biāo)粉末與第二目標(biāo)粉末的質(zhì)量比，這是因為當(dāng)目標(biāo)打印材料只選用第一目標(biāo)粉末(比如尼龍粉末)時，打印得到的目標(biāo)骨模型的外殼較真實骨骼的骨皮質(zhì)相比較硬，通常預(yù)設(shè)厚度一般要比真實骨骼的骨皮質(zhì)的厚度薄一些。而在第一目標(biāo)粉末中摻入石膏粉末(或者其它)作為稀釋后，打印得到的目標(biāo)骨模型的外殼的相互分子之間會有一些空隙，堅韌性、硬度降低，此時的預(yù)設(shè)厚度要比單純的使用第一目標(biāo)粉末時厚一些，所以待打印骨骼的三維模型的預(yù)設(shè)厚度可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

上述過程對目標(biāo)骨模型的外殼(用來仿真真實骨骼的骨皮質(zhì))進(jìn)行了具體說明，同時也說明了采用多孔支架結(jié)構(gòu)以及其它孔隙結(jié)構(gòu)來仿真真實骨骼的骨松質(zhì)，本發(fā)明還提供了另外一種用來仿真真實骨骼的骨松質(zhì)的方法，下面對此方法進(jìn)行具體說明。

通過預(yù)設(shè)開孔向打印得到的待打印骨骼的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，得到注入發(fā)泡材料之后的目標(biāo)骨模型，其中，發(fā)泡材料包括硬泡聚醚多元醇和聚合多苯基多次甲基多異氰酸酯按照質(zhì)量比1：1的比例混合得到。

在本發(fā)明實施例中，骨松質(zhì)可以用發(fā)泡材料來仿真，因為發(fā)泡材料自身的力學(xué)性質(zhì)獨(dú)特，它具有一定的彈性，能夠承受一定的壓力，所以可以用來仿真骨松質(zhì)的蠕變性，發(fā)泡材料選擇的是硬泡聚醚多元醇和聚合多苯基多次甲基多異氰酸酯(簡稱MDI)的混合物，二者按照質(zhì)量比為1：1的比例混合，，也可以是其它能夠仿真骨松質(zhì)的材料，本發(fā)明實施例對其不做具體限制。具體的，對于人體的脊椎骨骼，發(fā)泡材料的注入量為脊椎體積的一半多即可，視不同年齡層的人體而具體而定；即發(fā)泡材料的注入量可根據(jù)具體情況而進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)注入的發(fā)泡材料冷卻后將得到的模型表面多余的材料打磨掉即可得到目標(biāo)骨模型；上述的發(fā)泡材料也可以是其它的能夠仿真骨骼內(nèi)部骨松質(zhì)的材料，本發(fā)明實施例對發(fā)泡材料不作具體限制。

在本發(fā)明實施例中，具體提供了四種制備骨模型的方案，下面對每一種方案(以第一目標(biāo)粉末為尼龍粉末為例)進(jìn)行具體說明。

方案一：將人體的CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)的建模軟件中，由建模軟件對其進(jìn)行處理，參考步驟S201至步驟S204以及步驟S301至步驟S303，得到目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，其中，待打印骨骼的三維模型的預(yù)設(shè)的厚度為固定值(一般情況下，比CT影像數(shù)據(jù)的骨皮質(zhì)測量結(jié)果薄一些)。同時，待打印骨骼的三維模型上設(shè)置有預(yù)設(shè)開孔，然后采用選擇性激光燒結(jié)尼龍粉末的方式對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，得到目標(biāo)骨模型的外殼，此時目標(biāo)骨模型的外殼實際上是具有固定厚度、內(nèi)部空心的外殼，并且外殼上還設(shè)置有預(yù)設(shè)的開孔，同時，得到的目標(biāo)骨模型的外殼即用來仿真真實骨骼的骨皮質(zhì)；最后，通過預(yù)設(shè)開孔向打印得到的目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，而發(fā)泡材料可以用來仿真真實骨的骨松質(zhì)，最終得到可同時仿真骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)的目標(biāo)骨模型。

方案二：將人體的CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)的建模軟件中，由建模軟件對其進(jìn)行處理，參考步驟S201至步驟S204，同時參步驟考S301至步驟S303，并且在步驟S303后在計算機(jī)建模軟件中設(shè)計待打印骨骼區(qū)域內(nèi)部的多孔支架結(jié)構(gòu)(也可以是其它孔隙結(jié)構(gòu)，在這里以多孔支架結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明，具體可參考文中關(guān)于多孔支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計部分)，得到目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，其中，待打印骨骼的三維模型具有預(yù)設(shè)的厚度，并且待打印骨骼的三維模型內(nèi)部具有多孔支架結(jié)構(gòu)，多孔支架結(jié)構(gòu)可以用來仿真真實骨骼的骨松質(zhì)，然后采用選擇性激光燒結(jié)尼龍粉末的方式對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，得到目標(biāo)骨模型的外殼，此時目標(biāo)骨模型的外殼實際上是內(nèi)部具有多孔支架結(jié)構(gòu)的模型，得到的目標(biāo)骨模型的外殼即用來仿真真實骨骼的骨皮質(zhì)，內(nèi)部的多孔支架結(jié)構(gòu)可以用來仿真真實骨骼的骨松質(zhì)。最終得到可同時仿真真實骨骼的骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)的目標(biāo)骨模型，并且目標(biāo)骨模型仿真的骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)是一體成型得到的。方案二是通過結(jié)構(gòu)上的改變來仿真真實骨的骨松質(zhì)，3D打印一體成型，無需再注入發(fā)泡材料，操作更加簡單、方便。

方案三：將人體的CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)的建模軟件中，由建模軟件對其進(jìn)行處理，參考步驟S201至步驟S204，同時參步驟考S301至步驟S303，并且在步驟S303后在計算機(jī)建模軟件中設(shè)計待打印骨骼區(qū)域內(nèi)部的多孔支架結(jié)構(gòu)(也可以是其它孔隙結(jié)構(gòu)，在這里以多孔支架結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明，具體可參考文中關(guān)于多孔支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計部分)，得到目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，其中，待打印骨骼的三維模型的預(yù)設(shè)的厚度取決于醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的測量結(jié)果(具體是指醫(yī)療影像數(shù)據(jù)中骨皮質(zhì)的厚度)以及尼龍粉末與目標(biāo)粉末的質(zhì)量比，并且待打印骨骼的三維模型內(nèi)部具有多孔支架結(jié)構(gòu)，多孔支架結(jié)構(gòu)可以用來仿真真實骨骼的骨松質(zhì)，然后采用選擇性激光燒結(jié)尼龍粉末和目標(biāo)粉末混合材料的方式對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，得到目標(biāo)骨模型的外殼，此時目標(biāo)骨模型的外殼的厚度以及手感更加接近于真實骨骼的骨皮質(zhì)，內(nèi)部的多孔支架結(jié)構(gòu)可以用來仿真真實骨骼的骨松質(zhì)。最終得到可同時仿真真實骨骼的骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)的目標(biāo)骨模型，是對方案二中的目標(biāo)骨模型的外殼的進(jìn)一步改進(jìn)，仿真效果較方案二更佳，并且目標(biāo)骨模型仿真的骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)也是一體成型得到的。

方案四：方案四可以在方案二的基礎(chǔ)上注入發(fā)泡材料，通過多孔支架結(jié)構(gòu)和發(fā)泡材料共同仿真真實骨骼的骨松質(zhì)，而在仿真真實骨骼的骨皮質(zhì)時采用選擇性激光燒結(jié)尼龍粉末的方式得到目標(biāo)骨模型的外殼；另外，方案四還可以在方案三的基礎(chǔ)上注入發(fā)泡材料，通過多孔支架結(jié)構(gòu)和發(fā)泡材料共同仿真真實骨骼的骨松質(zhì)，同時，在仿真真實骨骼的骨皮質(zhì)時采用選擇性激光燒結(jié)尼龍粉末與目標(biāo)粉末混合材料的方式得到目標(biāo)骨模型的外殼，此方法得到的目標(biāo)骨模型效果最佳、實用性更好。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中提供的方法還可以組合出其它的相關(guān)方案，在此不再贅述，并且本發(fā)明提供的方法還可以延伸到內(nèi)部密度不同的其它產(chǎn)業(yè)中，不只是骨模型的制備，在此對其不做限制。

本發(fā)明實施例還提供了一種骨模型的制備裝置1，參考圖4，包括：

第一獲取模塊11，用于獲取目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)；

第二獲取模塊12，用于根據(jù)目標(biāo)醫(yī)療影像數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)的待打印骨骼的三維模型，其中，待打印骨骼的三維模型的厚度為預(yù)設(shè)厚度，待打印骨骼的三維模型上設(shè)置有預(yù)設(shè)開孔；

打印模塊13，用于采用目標(biāo)打印設(shè)備對待打印骨骼的三維模型進(jìn)行打印，打印得到待打印骨骼的目標(biāo)骨模型的外殼，其中，預(yù)設(shè)開孔用于向目標(biāo)骨模型的外殼內(nèi)注入發(fā)泡材料，進(jìn)而得到注入發(fā)泡材料之后的目標(biāo)骨模型。

本發(fā)明實施例提供的一種骨模型的制備方法及裝置，選取了高精度的特定材料采用3D打印的方式打印出目標(biāo)骨模型的外殼，使得打印得到的目標(biāo)骨模型的外殼不僅在形態(tài)上與真實骨的形態(tài)一致，同時，使得目標(biāo)骨模型的外殼與真實骨骼的骨皮質(zhì)具有相似的力學(xué)特性，并且通過在目標(biāo)骨模型的外殼中注入發(fā)泡材料以及內(nèi)部設(shè)計成多孔支架結(jié)構(gòu)(或者其它孔隙結(jié)構(gòu))的方法仿真真實骨骼內(nèi)部的骨松質(zhì)，使得打印得到的目標(biāo)骨模型有著和真實骨骼相當(dāng)?shù)捻g性和抗壓能力，能夠制備出供仿真手術(shù)(如切割、置釘以及內(nèi)部物裝配等)以及生物力學(xué)試驗使用的目標(biāo)骨模型，即能夠個體化定制骨模型，用于制造特定病人的仿真骨模型以及用于預(yù)手術(shù)和訓(xùn)練。緩解了現(xiàn)有技術(shù)中無法仿真出真實骨結(jié)構(gòu)的骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)的技術(shù)問題以及無法制備出供仿真手術(shù)使用的目標(biāo)骨模型等問題，實用性好，應(yīng)用價值高，對生物醫(yī)學(xué)的仿真意義重大。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

另外，在本發(fā)明實施例的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

最后應(yīng)說明的是：以上所述實施例，僅為本發(fā)明的具體實施方式，用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。