專(zhuān)利名稱(chēng)：三維造型模具的制做方法以及醫(yī)療、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、科研和教育用支持工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種利用X射線CT或MRI等醫(yī)療用診斷裝置取得的醫(yī)學(xué)圖像的三維數(shù)字化數(shù)據(jù)，使用復(fù)數(shù)種原材料進(jìn)行造型制成三維造型模具的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療領(lǐng)域中將患部或身體特定部位進(jìn)行三維可視化，如在知情同意、決定治療方案，醫(yī)療教育、醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域的需求在不斷增長(zhǎng)。特別是利用三維造型模具實(shí)現(xiàn)的三維可視化時(shí)，不僅是視覺(jué)，將立體形狀用手進(jìn)行實(shí)際接觸觀察，可以獲得更多計(jì)算機(jī)圖像無(wú)法傳達(dá)的信息。通常的X射線CT或MRI (磁共振成像)等醫(yī)療用診斷儀器的標(biāo)準(zhǔn)采用的是DICOM(數(shù)字影像和通信標(biāo)準(zhǔn))、生成三維形狀數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上通過(guò)層疊式粉末成型機(jī)使用石膏基材料，實(shí)現(xiàn)高速、高精度的制作出醫(yī)療用三維造型模具是已公開(kāi)的。但是，還存在著類(lèi)似有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的肝臟等復(fù)雜器官的柔軟度的模擬、或者無(wú)法向處理器官等醫(yī)生或護(hù)士提供器官等的觸感信息等問(wèn)題。近年來(lái)，隨著醫(yī)療與工程學(xué)的融合 協(xié)作的飛速進(jìn)步，已有提議有效利用先進(jìn)的工程學(xué)計(jì)算方法的仿真程序。該仿真程序，將要進(jìn)行手術(shù)對(duì)象的生物體部位用多邊形構(gòu)建在計(jì)算機(jī)屏幕上，模擬類(lèi)似肝臟等 器官的表面。另一方面，通過(guò)同時(shí)噴射多種樹(shù)脂，組合硬質(zhì)樹(shù)脂和軟質(zhì)樹(shù)脂,采用機(jī)械性質(zhì)不同的樹(shù)脂制作出三維造型模具的三維打印機(jī)也已公開(kāi)。使用該種三維打印機(jī)，不僅與該形狀結(jié)構(gòu)相關(guān)的表面、其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以再現(xiàn)出來(lái)。但是，可以再現(xiàn)出有著內(nèi)部結(jié)構(gòu)的肝臟等復(fù)雜器官的柔軟度、或骨頭硬度等裝置還很少。在已公開(kāi)技術(shù)中、在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中支撐造型用模具材料的支撐材料上、將一層有著復(fù)數(shù)種的模具材料支撐固定在各自的造型位置上，在被固定的一層模具材料上放置下一層的支撐材料，然后在下一層的支撐材料上將下一層的有著復(fù)數(shù)種類(lèi)的模具材料支撐固定在各自的造型位置上，依次重復(fù)進(jìn)行模具材料的固定，各層進(jìn)行疊加后將支撐材料溶解去除，制作出多色.多材料、不同部位其硬度也不同的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的立體物體的三維造型物體的制作方法已經(jīng)存在。但是，在特許文獻(xiàn)I的方法中，要制作不同部位硬度不同的模具，需要準(zhǔn)備符合該部位硬度或軟度的模具材料。專(zhuān)利文獻(xiàn)I再表2005/ 037529號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題傳統(tǒng)的三維造型模具的目的，重點(diǎn)一直放在確認(rèn)形狀上。產(chǎn)品設(shè)計(jì)師或產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員所追求的是可以將流暢的線條或精致的部件進(jìn)行再現(xiàn)的高精度造型模具?？墒?，僅靠外形對(duì)觸感或使用感進(jìn)行想象是很困難的。需要不僅是形狀，該物體的觸感、質(zhì)感等能與現(xiàn)實(shí)的物體接近的造型模具。鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是在于提供一種使用復(fù)數(shù)種機(jī)械性質(zhì)不同的材料，利用可以制造三維造型模具的三維打印機(jī)，通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行組合，可以將醫(yī)生等專(zhuān)家所掌握的對(duì)器官等的觸感進(jìn)行再現(xiàn)的三維造型模具的制作方法。解決問(wèn)題的方法為了解決上述課題，本發(fā)明的三維造型模具制作方法是通過(guò)利用至少使用2種類(lèi)型的原材料作為模具材料的三維打印機(jī)、制作三維造型模具的制作方法，至少包括以下的I) 6)步驟。I)診斷裝置取得的二維數(shù)據(jù)的亮度信息中提取出造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀，生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)生成步驟2)功能對(duì)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯的形狀數(shù)據(jù)編輯步驟3)分別對(duì)生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位、創(chuàng)建指定原始形狀的至少包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式、模式尺寸和模式間隔作為參數(shù)的觸感等效參數(shù)表的表創(chuàng)建步驟4)分別對(duì)生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的造型所使用的模具材料的材料類(lèi)別以及混合比率進(jìn)行定義、追加在觸感等效參數(shù)表的材料類(lèi)別定義步驟5)根據(jù)觸感等效參數(shù)表的參數(shù)生成原始形狀數(shù)據(jù)，將從數(shù)據(jù)編輯步驟取得的生物體部位及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的部位數(shù)據(jù)與原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行并集、差集、交集中的任何一種布爾運(yùn)算的布爾運(yùn)算步驟6)根據(jù)布爾運(yùn)算步驟取得的生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)，采用由材料類(lèi)別定義步驟所定義的材料，使用三維打印機(jī)進(jìn)行造型的造型步驟在此，醫(yī)療用診斷裝置指的是CT，MRI，PET (正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描)等，采用醫(yī)療用數(shù)字化圖像格式和通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的DICOM (數(shù)字影像和通信標(biāo)準(zhǔn))、從二維數(shù)據(jù)的亮度信息中提取造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀。在此，由于MRI圖像中軟組織的分辨率比CT圖像高，可以獲取更多組織的物理屬性。此外，PET主要是用于癌癥診斷等，在制作癌變器官的三維造型模具時(shí)，CT / MRI圖像一起使用。可以使用CT圖像或MRI圖像、PET圖像中的任意一種，或者是進(jìn)行組合使用?？梢詫⑵渲幸环N用與生物體部位的輪廓，另外一種作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的組織圖像使用。關(guān)于上述I)所述的形狀數(shù)據(jù)生成步驟指的是、根據(jù)從醫(yī)療用診斷裝置取得二維數(shù)據(jù)中的亮度信息提取出造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀，生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)生成步驟?？梢酝ㄟ^(guò)醫(yī)療用診斷裝置取得包括DICOM格式的亮度信息的斷層圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將這些斷層圖像進(jìn)行層疊提取出造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀。然后，利用市場(chǎng)上銷(xiāo)售的三維圖像CAD軟件，分別生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)。在使用三維圖像CAD軟件分別生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行調(diào)整曲面方向、或刪除多余的外殼、或增補(bǔ)縫隙、或細(xì)化補(bǔ)丁、平滑輪廓形狀等處理,例如用STL(Standard Triangulated Language)數(shù)據(jù)形式進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。接下來(lái)，關(guān)于上述2)所述的數(shù)據(jù)編輯步驟指的是、通過(guò)造型功能對(duì)上述I)步驟中取得的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。在此，造型功能指的是市場(chǎng)上銷(xiāo)售的三維圖像CAD軟件所具備的功能，包括創(chuàng)建截面形狀(包括一部分截面)、或創(chuàng)建平面、曲面、原始形狀、或形狀切割、添加文字.符號(hào)、或添加標(biāo)記符號(hào)等功能。在所述形狀數(shù)據(jù)編輯步驟中，作為優(yōu)先，至少具備標(biāo)準(zhǔn)文字.符號(hào)的添加處理、標(biāo)記符號(hào)的添加處理、尺寸符合的添加處理、條形碼的追加處理等功能。本發(fā)明的三維造型模具，目的是在醫(yī)療領(lǐng)域中將患部或身體的特定部位進(jìn)行三維可視化，設(shè)想使用在知情同意、決定治療方案、醫(yī)療教育、醫(yī)學(xué)研究等場(chǎng)合。將文字.符號(hào)添加在三維形狀數(shù)據(jù)上，比如將患者等的個(gè)人信息或拍攝日期等可以作為文字信息附加在三維造型模具上。此外，可將標(biāo)記符號(hào)添加在三維形狀數(shù)據(jù)上，比如在知情同意、決定治療方案時(shí)可以將有用的信息附加在三維造型模具上。此外，可將條形碼添加在三維形狀數(shù)據(jù)上，比如可將患者的信息附加在三維造型模具上。接下來(lái)，關(guān)于上述3)所述的表創(chuàng)建步驟指的是、對(duì)各個(gè)生物體部位及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位分別創(chuàng)建觸感等效參數(shù)表的步驟。在此，觸感等效參數(shù)表指的是對(duì)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的觸感進(jìn)行再現(xiàn)時(shí)所需的信息數(shù)據(jù)。具體講是，在觸感等效參數(shù)表中，指定原始形狀的包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義和、該模式的尺寸定義和、該模式的間隔定義。在此，生物體部位指的是包括人類(lèi)或動(dòng)物、植物等生物體組織。例如，以人類(lèi)為例，肝臟或心臟等器官可列入生物體部位。其他，狗或貓的寵物等的器官或植物的果實(shí)也可列入。此外，內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位指的是生物體組織的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)部位，例如骨頭或脂肪或血管等。此外，指定原始形狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義是將圓柱體或長(zhǎng)方體等原始形狀的識(shí)別號(hào)作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義。在此，原始形狀包括圓柱體、橢圓形、矩形、長(zhǎng)方體、棱柱、球體、楔形體、棱錐、圓錐等與幾何學(xué)相關(guān)的基本形狀和、將基本形狀進(jìn)行組合的組合形狀或獨(dú)特形狀等應(yīng)用形狀。此外，模式尺寸定義指的是原始形狀物體的大小，例如，如果是球體的話就以半徑來(lái)定義，長(zhǎng)方體的話就用高、寬、厚度來(lái)定義。此外，模式間隔定義指的是各個(gè)原始形狀物體的配置間隔，例如相鄰原始形狀物體就以重心間的距離或側(cè)面間的距離來(lái)定義。接下來(lái)，關(guān)于上述4)所述的材料類(lèi)別定義步驟指的是、分別對(duì)用于生物體部位及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位造型用的模具材料的材料類(lèi)型和混合比例進(jìn)行定義并追加在觸感等效參數(shù)的步驟。在此，所謂原材料，例如樹(shù)脂是最適用的。樹(shù)脂可以選擇硬質(zhì)或軟質(zhì)樹(shù)脂等。但是，并不限定于樹(shù)脂，石膏粉末、塑料粉末、金屬粉末、蠟也是可以的。例如，假設(shè)以樹(shù)脂作為原材料使用時(shí)，會(huì)受到三維造型所使用的三維打印機(jī)的限制，有可能無(wú)法自由選用所需樹(shù)脂。因此，對(duì)材料的混合比例進(jìn)行定義、實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂的混合。此外，模具材料指的是形成三維造型模具形狀的造型用材料。此外，支撐材料指的是模具材料在造型時(shí)需要的支撐材料。模具材料有半透明、著色、柔韌性、剛度等多種材料。另一方面，所使用的支撐材料在材料硬化后可以簡(jiǎn)單去除。要從造型物體上去除支撐材料時(shí)可使用超聲波清洗機(jī)或裂解液等。模具材料或支撐材料，比如丙烯酸樹(shù)脂是比較適用。要對(duì)周?chē)黄渌Y(jié)構(gòu)包圍住的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行造型時(shí)，使用支撐材料作為上述原材料進(jìn)行造型也是可行的。此外，對(duì)混合比率進(jìn)行定義指的是，例如使用可以同時(shí)噴射2種樹(shù)脂的模具材料的三維打印機(jī)時(shí)，對(duì)樹(shù)脂的混合比例進(jìn)行控制，可獲得理想的硬度或柔軟度。
此外，關(guān)于模具材料，作為優(yōu)選，至少有I種是由透光性材料構(gòu)成。通過(guò)透光性材料可觀察到透明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)提高空間意識(shí)。作為比較容易把握內(nèi)部結(jié)構(gòu)的材料，對(duì)知情同意、決定治療方案、醫(yī)療教育，醫(yī)學(xué)研究等場(chǎng)合時(shí)提供幫助，本發(fā)明的模具材料至少有I種是由透光性材料構(gòu)成。接下來(lái)，關(guān)于上述5)所述的布爾運(yùn)算步驟指的是、通過(guò)觸感等效參數(shù)表的參數(shù)生成的原始形狀數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)編輯步驟中取得的生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的部位數(shù)據(jù)、與原始形狀數(shù)據(jù)中進(jìn)行并集，差集，交集中任意一種的布爾運(yùn)算步驟。在此，布爾運(yùn)算指的是在三維計(jì)算機(jī)圖形或CAD中，對(duì)具有相同體積的物體執(zhí)行并集、差集、交集運(yùn)算進(jìn)行造型的運(yùn)算方法。此外，并集是和其他形狀成為一體的運(yùn)算方法，差集是削減其他形狀的運(yùn)算方法，交集是留下與其他形狀的重疊部分的運(yùn)算方法。本發(fā)明的特征是，為了讓造型模具使用的材料的硬度接近實(shí)物觸感，對(duì)感觸等效參數(shù)表進(jìn)行定義、通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)的布爾運(yùn)算，對(duì)接近實(shí)物觸感的材料進(jìn)行定義。接下來(lái)，關(guān)于上述6)所述的造型步驟指的是、根據(jù)布爾運(yùn)算步驟取得的生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)、采用材料類(lèi)別定義步驟所定義的材料通過(guò)三維打印機(jī)進(jìn)行造型的步驟。三維打印機(jī)是對(duì)三維物體進(jìn)行造型的打印機(jī)，有使用光固化的丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂的紫外線固化型噴墨方式、還有使用ABS樹(shù)脂的熱熔化層壓方式、還有使用粉末的固定方式，并不限定上述方式的打印機(jī)，只要是可以使用復(fù)數(shù)種材料進(jìn)行三維造型的打印機(jī)都是可以的。此外，模具材料所使用的原材料，作為優(yōu)選，最好是選擇可以控制顏色、透明度、高軟質(zhì)、X線透視透明度、超聲波的靈敏度、閃光的靈敏度、熱絲的靈明度、導(dǎo)電性能等參數(shù)的材料。此外，在所述三 維造型模具的制作方法中所涉及的形狀數(shù)據(jù)生成步驟中，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀尺寸縮小至小于生物體部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的體積，這樣能從生物體部位中只抽取出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。將內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀尺寸縮小后所產(chǎn)生的縫隙部分在進(jìn)行造型時(shí)填充支撐材料，等固化后去除。例如，將生物體部位分割成2部分、可以從2部分的斷面部分只抽取出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這樣可以只對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的確認(rèn)。在所述本發(fā)明的三維造型模具的制作方法中，若要對(duì)生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位中的任意一個(gè)部位賦予軟質(zhì)感觸時(shí)，在布爾運(yùn)算步驟中，將所定義的第I軟質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與所定義的第2軟質(zhì)材料的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行并集運(yùn)算。將所定義的第I軟質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與所定義的第2軟質(zhì)材料的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行并集運(yùn)算指的是、比如在像支撐材料的柔軟材料里添加類(lèi)似橡膠的柔軟材料。所需的柔軟度或切割.切開(kāi)感使用混合了橡膠的模具材料制成的原始形狀、再現(xiàn)接近實(shí)際柔軟度的觸感。如上所述，原始形狀的種類(lèi)包括圓柱體、橢圓形、矩形、長(zhǎng)方體、棱柱、球體、楔形體、棱錐、圓錐等與幾何學(xué)相關(guān)的基本形狀和、將基本形狀進(jìn)行組合的組合形狀或獨(dú)特形狀等應(yīng)用形狀，有多種多樣。通過(guò)調(diào)整所述原始形狀的種類(lèi)或大小、混合個(gè)數(shù) 量、混合方法、獲得所需柔軟度的觸感。
這些主要用于再現(xiàn)脂肪、肌肉、血管等柔軟組織的感覺(jué)。在所述本發(fā)明的三維造型模具的制作方法中，若要對(duì)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位中的任意一個(gè)部位賦予軟質(zhì)感觸時(shí)，在布爾運(yùn)算步驟中，將所定義的第I軟質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與、材料未定義的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行差集運(yùn)算。在與材料未定義的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行差集運(yùn)算時(shí)，原始形狀數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)定義支撐材料。如果原始形狀的部位是密封的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，就無(wú)需清洗去除支撐材料。因此，將支撐材料的柔軟特性附加在整體形狀內(nèi)部的特性。另一方面，如果原始形狀的部位不是密封的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，例如，如果是格子狀部位里面有縫隙的結(jié)構(gòu)時(shí)，需要進(jìn)行洗凈去除支撐材料，原始形狀的部位為空。例如，在類(lèi)似橡膠的柔軟的模具材料所形成的部位中去除原始形狀。從所需的柔軟度或切割 切開(kāi)感使用混合了橡膠的模具材料制成的部位去除原始形狀，實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)接近實(shí)際柔軟度的觸感。通過(guò)調(diào)整所述原始形狀的種類(lèi)或大小、混合個(gè)數(shù).量、混合方法、獲得所需柔軟度的觸感。這些主要用于再現(xiàn)脂肪、肌肉、血管等柔軟組織的感覺(jué)。在所述本發(fā)明的三維造型模具的制作方法中，若要對(duì)生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位中的任意一個(gè)部位賦予軟質(zhì)感觸時(shí)，在布爾運(yùn)算步驟中，將所定義的第I硬質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與所定義的第2硬質(zhì)材料的原始形狀部位數(shù)據(jù)進(jìn)行并集運(yùn)算。將所定義的第I硬質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與所定義的第2硬質(zhì)材料的原始形狀部位數(shù)據(jù)進(jìn)行并集運(yùn)算指的是往硬的造型材料中加入更硬的造型材料。將實(shí)際所需硬度通過(guò)混合硬質(zhì)造型材料制成的原始形狀、可再現(xiàn)與實(shí)際硬度等效的觸感。通過(guò)調(diào)整原始形狀的種類(lèi)或大小、混合個(gè)數(shù).量、混合方法，達(dá)到所需的軟硬感覺(jué)。這些主要用于再現(xiàn)骨頭等硬組織的感覺(jué)，或是對(duì)再現(xiàn)切割.切開(kāi)感時(shí)有用。在所述本發(fā)明的三維造型模具的制作方法中，若要在對(duì)生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位中的任意一個(gè)部位賦予軟質(zhì)感觸時(shí)，在布爾運(yùn)算步驟中，將所定義的第I硬質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與材料未定義的原始形狀部位數(shù)據(jù)進(jìn)行差集運(yùn)算。將所定義的第I硬質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與材料未定義的原始形狀部位數(shù)據(jù)進(jìn)行差集運(yùn)算指的是將硬質(zhì)材料制成的形狀部位里面的內(nèi)存物以精致的原始形狀拉出?？稍佻F(xiàn)接近實(shí)際切割.切開(kāi)感的等效的觸感。通過(guò)調(diào)整原始形狀的種類(lèi)或大小、拉出個(gè)數(shù).量、拉出方法，達(dá)到所需的軟硬感覺(jué)。這些主要用于再現(xiàn)骨頭等硬組織的感覺(jué)，或是對(duì)再現(xiàn)切割.切開(kāi)感時(shí)有用。接下來(lái)，就對(duì)制作三維造型模具時(shí)特別有用的生物體部位、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的定義進(jìn)行說(shuō)明。在所述本發(fā)明的三維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)生物體部位是肝臟時(shí)，從肝實(shí)質(zhì)、肝靜脈、門(mén)脈、膽管、病變部位中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。當(dāng)生物體部位是肝臟時(shí)，作為優(yōu)選，至少對(duì)肝動(dòng)脈、肝靜脈、門(mén)靜脈、還有病變部位進(jìn)行定義。如果對(duì)肝實(shí)質(zhì)、膽管也進(jìn)行定義的話會(huì)更理想。

此外，在上述本發(fā)明的3維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)生物體部位是孕婦腹部時(shí)，從子宮、胎兒、擠帶、胎盤(pán)、羊水、血管、皮下脂肪中選擇I個(gè)以上的部位作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
通過(guò)再現(xiàn)懷孕期間的胎兒的觸感的造型，可作為出生前診斷或剖腹產(chǎn)時(shí)的安全確認(rèn)或、在出生時(shí)臍帶是否纏住胎兒的脖子時(shí)進(jìn)行判斷、出生過(guò)程的確認(rèn)等。此外，所制做的三維造型模具可作為分娩后的紀(jì)念制成造型紀(jì)念冊(cè)。此外，在所述本發(fā)明的三維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)生物體部位是乳房部位時(shí)，從皮下脂肪、乳腺、乳管、淋巴管、淋巴結(jié)、乳房腫瘤中選擇I個(gè)以上的部位作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。作為優(yōu)選，除了對(duì)皮下脂肪、乳腺、乳房腫瘤進(jìn)行定義，也對(duì)淋巴管進(jìn)行定義會(huì)更理想。通過(guò)再現(xiàn)乳房腫瘤部位的硬度，可作為醫(yī)學(xué)教育的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)乳房腫瘤的檢查的培訓(xùn)或?qū)嶋H對(duì)患者進(jìn)行病情說(shuō)明時(shí)使用。此外，在上述本發(fā)明的3維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是四肢部位時(shí)，從構(gòu)成四肢關(guān)節(jié)的皮膚、皮下脂肪、動(dòng)脈、靜脈、肌肉、骨、腱中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。通過(guò)再現(xiàn)皮膚、內(nèi)部的皮下脂肪或血管的柔軟度的觸感，可作為醫(yī)生或護(hù)士等在注射、抽血的培訓(xùn)時(shí)使用。此外，所制做的三維造型模具可作為義肢或義足使用。此外，在所述本發(fā)明的三維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)生物體部位是喉嚨部位時(shí),從食道、氣管、軟骨中選擇I個(gè)以上的部位作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位,并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。通過(guò)再現(xiàn)食道、氣管的形狀和觸感，可作為醫(yī)生或護(hù)士等對(duì)肺炎患者進(jìn)行插入吸氣管的培訓(xùn)時(shí)使用。此外，在上述本發(fā)明的三維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)生物體部位是臉部時(shí)，從皮膚、皮下脂肪、肌肉、軟骨、骨、血管中選擇I個(gè)以上的部位作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義?？勺鳛閷?duì)臉部的美容整形外科手術(shù)前的確認(rèn)。此外，在所述本發(fā)明的三維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)生物體部位是牙齒和牙齦部位時(shí)，從牙齒、齒肉、齒槽骨、血管、神經(jīng)、顴骨肌肉、舌中選擇I個(gè)以上的部位作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。在所述本發(fā)明的三維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)生物體部位是消化管部位時(shí)，從消化管內(nèi)壁或消化管外壁中選擇I個(gè)以上的部位作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。此外，在上述本發(fā)明的3維造型模具制作方法中涉及的表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)生物體部位是頭部時(shí)，從毛發(fā)、眼球、腦、腦血管、皮膚、皮下脂肪、肌肉、耳軟骨、鼻軟骨、頭蓋骨中選擇I個(gè)以上的部位作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義?？勺鳛閷?duì)臉部的美容整形外科手術(shù)前的確認(rèn)。此外，從本發(fā)明的其他觀點(diǎn)來(lái)看，也提供一種將根據(jù)所述三維造型模具的制作方法制成的三維造型模具按照所定厚度進(jìn)行切片后的切片模具、或是將切片后的切片模具進(jìn)行層疊還原到原來(lái)的形狀、并通過(guò)軸自由的來(lái)回繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的醫(yī)療、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、科研和教育用支持工具。將制成的三維造型模具切片后的各個(gè)部位進(jìn)行層疊，可以同時(shí)掌握整體形狀和斷面結(jié)構(gòu)，作為診斷或醫(yī)療培訓(xùn)支持工具是有用的。此外，從本發(fā)明的其他觀點(diǎn)來(lái)看，提供一種從醫(yī)療診斷裝置取得的二維數(shù)據(jù)的亮度信息中抽取出造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀、生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)生成步驟和、對(duì)通過(guò)造型功能取得的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯的形狀數(shù)據(jù)編輯步驟和、對(duì)各個(gè)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位造型使用的模型材料的材料類(lèi)別和混合比例進(jìn)行定義并追加在觸感等效參數(shù)表的材料類(lèi)別定義步驟和、使用材料類(lèi)別定義步驟所定義的材料通過(guò)三維打印機(jī)進(jìn)行造型的造型步驟，利用一種至少使用2種類(lèi)型的原材料作為模具材料的三維打印機(jī)的三維造型模具的制作方法，將根據(jù)該方法制得的三維造型模具按照一定厚度切片后的切片模具層疊成原來(lái)的三維形狀、并通過(guò)軸自由的來(lái)回繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的醫(yī)療、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、科研和教育用支持工具。將制成的三維造型模具切片后的各個(gè)部位進(jìn)行層疊、可以同時(shí)掌握整體形狀和斷面結(jié)構(gòu)，作為診斷或醫(yī)療培訓(xùn)支持工具是有用的。接下來(lái)，就本發(fā)明的三維造型模具的制作程序進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的三維造型模具制作程序是通過(guò)一種至少使用2種類(lèi)型的原材料作為模具材料的三維打印機(jī)制作三維造型模具的制作程序、通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行以下a) e)的程序。a)根據(jù)從醫(yī)療用診斷裝置取得二維數(shù)據(jù)中的亮度信息提取出造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀,生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)生成程序b)對(duì)通過(guò)造型功能對(duì)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯的形狀數(shù)據(jù)編輯程序c)分別對(duì)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位創(chuàng)建指定原始形狀的至少包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式、模式尺寸和模式間隔作為參數(shù)的觸感等效參數(shù)表的表創(chuàng)建程序d)提示輸入各個(gè)生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位造型所使用的模具材料的材料類(lèi)別及混合比例進(jìn)行定義，追加定義在觸感等效參數(shù)表的材料類(lèi)別定義程序e)根據(jù)觸感等效參數(shù)表的參數(shù)生成原始形狀數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)編輯步驟取得的生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的部位數(shù)據(jù)與原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行并集、差集、交集中的任意一種布爾運(yùn)算的布爾運(yùn)算程序通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行上述的a) e)程序，可以有效利用從醫(yī)療診斷裝置取得的圖像數(shù)據(jù)生成觸感接近的造型模具的造型數(shù)據(jù)。通過(guò)上述的e)的布爾運(yùn)算程序取得的生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)和、將上述d)的材料類(lèi)別定義程序所定義的材料數(shù)據(jù)發(fā)送到三維打印機(jī)，通過(guò)三維打印機(jī)制成接近觸感的三維造型模具。
發(fā)明效果發(fā)明通過(guò)至少使用2種類(lèi)型的原材料作為模具材料的三維打印機(jī)、可制作出與醫(yī)生等專(zhuān)家所掌握的對(duì)器官等的觸感等效的造型模具。由此，比如在診斷時(shí)，肝臟器官的三維造型模具對(duì)病理進(jìn)行三維的評(píng)價(jià)，可有效的用于診斷 決定治療方案以及治療效果的判定。特別是對(duì)手術(shù)前決定切除部位或決定手術(shù)方案都是有幫助的。此外，可以有效用在以手術(shù)為主的診斷治療技術(shù)的實(shí)踐。還有在器官移植手術(shù)中，作為替代器官應(yīng)用在有容量依賴(lài)型的技術(shù)中。也可用于對(duì)患者或患者家屬進(jìn)行說(shuō)明。此外，在實(shí)際的外科手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)，要進(jìn)行手術(shù)的部位因?yàn)檠夯蚱渌鞴俚挠绊懺斐梢曇笆茏瑁诤芏嗲闆r下需要依靠觸感和經(jīng)驗(yàn)。在這種情況下，事先準(zhǔn)備好再現(xiàn)了患者的部位及其形狀和觸感的三維造型模具，醫(yī)生通過(guò)目視確認(rèn)造型模具，在確認(rèn)完治療部位的形狀及其觸感后，實(shí)際可放心的對(duì)患者實(shí)施治療手術(shù)。并且，在醫(yī)學(xué)教育方面，實(shí)際接觸根據(jù)本發(fā)明制作的三維造型模具，可以理解器官的立體結(jié)構(gòu)或其觸感，特別是可以模擬體驗(yàn)觸感。


圖1本發(fā)明所述的三維造型模具的制作方法的流程圖。圖2實(shí)施例1所述的三維造型模具的制作裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3實(shí)施例1所述的三維造型模具的制作方法的流程圖。圖4實(shí)施例1所述的三維造型模具制作裝置中所搭載的程序的說(shuō)明圖。圖5一個(gè)三維造型模具的例子。圖6肝臟的三維造型模具的觸感等效參數(shù)表的說(shuō)明圖。圖7骨頭的三維造型模具的觸感等效參數(shù)表的說(shuō)明圖。圖8一個(gè)骨頭的三維造型模具的例子。圖9一個(gè)肌肉的三維造型模具的例子。圖10醫(yī)療、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、科研和教育用支持工具的外觀圖。圖11肝臟模型的外觀圖。圖12孕婦腹部模具的外觀圖。圖13臉部模具以及上半身的外觀圖(I)。圖14臉部模具以及上半身的外觀圖(2)。圖15骨頭模具的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式以下，就本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)一邊參照?qǐng)D面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，本發(fā)明的范圍，不限定于以下的實(shí)施例或圖示例，可以有其他的變更。圖1示意的是本發(fā)明所述的三維造型模具的制作方法的流程圖。如圖1所示的，本發(fā)明所述的三維造型模具的制作方法實(shí)施以下的步驟I 步驟6中的SI S8。在此，S2 S3是為了實(shí)現(xiàn)三維形狀可視化所進(jìn)行的設(shè)定，S4 S7是為了達(dá)到觸感等效而進(jìn)行的設(shè)定。<步驟1:形狀數(shù)據(jù)生成步驟11 >(SI)從醫(yī)療用診斷裝置取得的二維數(shù)據(jù)的亮度信息中提取出造型對(duì)象物體的三維形狀。
從CT或MRI裝置中提取出包括DICOM格式的亮度信息的斷層圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)(像素點(diǎn)云數(shù)據(jù))，將這些斷層圖像進(jìn)行層積提取造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀。(S2)生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)。利用市場(chǎng)上銷(xiāo)售的三維圖像CAD軟件，對(duì)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整曲面方向、刪除多余外殼、增補(bǔ)縫隙、細(xì)化補(bǔ)丁、平滑輪廓形狀等處理、生成STL數(shù)據(jù)形式的數(shù)據(jù)。<步驟2:形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯步驟12 >(S3)通過(guò)造型功能對(duì)三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。利用市場(chǎng)上銷(xiāo)售的三維圖像CAD軟件，通過(guò)添加文字 符號(hào)，可將患者等的個(gè)人信息或拍攝日期等以文字信息添加在三維形狀數(shù)據(jù)里。通過(guò)添加標(biāo)記符號(hào)，可將決定的治療方案等有用的信息添加在三維形狀數(shù)據(jù)里。通過(guò)添加定標(biāo)尺，實(shí)際進(jìn)行手術(shù)時(shí)將有用的信息添加在三維形狀數(shù)據(jù)里。通過(guò)添加條形碼，可將患者信息添加在三維形狀數(shù)據(jù)里。<步驟3:表創(chuàng)建步驟13 >(S4)對(duì)各個(gè)生物體部位及內(nèi)部結(jié)構(gòu)創(chuàng)建觸覺(jué)等效參數(shù)表。利用市場(chǎng)上銷(xiāo)售的三維圖像CAD軟件，生成觸感等效參數(shù)表。觸感等效參數(shù)表對(duì)指定原始形狀進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義和、模式尺寸定義和、模式間隔定義。事先準(zhǔn)備一定的模式，用戶(hù)可根據(jù)模式號(hào)碼等進(jìn)行選擇。<步驟4:材料類(lèi)別定義步驟14 >(S5)對(duì)各個(gè)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位造型使用的模具材料進(jìn)行材料類(lèi)別及混合比例的定義。 此外，原材料采用樹(shù)脂作為模具材料使用時(shí)，可以在能控制顏色、透明度、高軟質(zhì)、X線透視透明度、超聲波的靈敏度、閃光的靈敏度、熱絲的靈明度、導(dǎo)電性能等參數(shù)的各種樹(shù)脂中進(jìn)行選擇。此外，支撐材料也可作為造型用的模具材料使用?？赏瑫r(shí)噴射2種類(lèi)型樹(shù)脂的模具材料時(shí)，在選擇2種模具材料使用的樹(shù)脂的同時(shí)，也對(duì)混合比例(例如，樹(shù)脂A:樹(shù)脂B = 1:3)進(jìn)行定義。<步驟5:布爾運(yùn)算步驟15 >(S6)根據(jù)觸感等效參數(shù)表中的參數(shù)生成原始形狀數(shù)據(jù)。根據(jù)觸感等效參數(shù)表的數(shù)據(jù)決定原始形狀。原始形狀有使用模具材料制成的和、不用模具材料制成而是用支撐材料制成的、也有將支撐材料去除后從模具形狀中取出原始形狀。(S7)將生物體部位.內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的部位數(shù)據(jù)與原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行布爾運(yùn)算。對(duì)使用模具材料或支撐材料制成的部位數(shù)據(jù)，增加或去除原始形狀。<步驟6:造型步驟16 >(S8)使用所定義的材料通過(guò)三維打印機(jī)進(jìn)行造型。有效利用市場(chǎng)上銷(xiāo)售的三維打印機(jī)制作三維造型模具。例如，所使用的三維打印機(jī)，可使用OBJET社制造的三維打印機(jī)。通過(guò)所需三維造型模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各個(gè)三維形狀數(shù)據(jù)和所定義的材料使用三維打印機(jī)進(jìn)行造型。實(shí)施例1圖2示意的是關(guān)于實(shí)施例1所涉及的三維造型模具的制作裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示的，三維造型模具的制作裝置指的是具備中央處理器1、存儲(chǔ)部3、顯示部6、輸入部5、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器7的一般的計(jì)算機(jī)。更具體說(shuō)就是，輸入部5是鍵盤(pán)和鼠標(biāo)、顯示部6是液晶顯示屏。存儲(chǔ)部3是記憶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、具備三維形狀數(shù)據(jù)等CAD數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部31和、布爾運(yùn)算所需的原始形狀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部32和、觸感等效參數(shù)存儲(chǔ)部333。三維形狀模具設(shè)計(jì)部2指的是程序，從硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器7讀取到存儲(chǔ)部3由計(jì)算機(jī)運(yùn)行。在三維形狀模具設(shè)計(jì)部2中，通過(guò)顯示部6提示用戶(hù)輸入樹(shù)脂類(lèi)別的樹(shù)脂種類(lèi)輸入部21和、提示輸入作為觸感等效參數(shù)的主要構(gòu)成要素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入部22和、進(jìn)行布爾運(yùn)算的布爾運(yùn)算部23。圖3示意的是實(shí)施例1所涉及的關(guān)于三維造型模具的制作方法的流程圖。如圖3所示的，三維造型模具的制作方法的流程由可視部分的設(shè)定(S12 S14)和觸感類(lèi)似部分的設(shè)定(S21 S23)的2部分構(gòu)成，這2個(gè)部分同時(shí)進(jìn)行設(shè)定。首先，從CT / MRI裝置的輸出數(shù)據(jù)(DIC0M數(shù)據(jù))的亮度信息中提取出造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀進(jìn)行數(shù)據(jù)化(Sll)。接著，關(guān)于可視化部分的設(shè)定，對(duì)各個(gè)人體部位及其內(nèi)部器官生成STL數(shù)據(jù)(S12)。修改STL數(shù)據(jù)(S13)。通過(guò)造型功能對(duì)STL數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯(S14)。在圖3所示的流程中，S13和S14都有實(shí)施。另外，省略S13只實(shí)施S14也是可以的。此外，關(guān)于觸感類(lèi)似部分的設(shè)定，將各個(gè)生物體部位及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的內(nèi)部構(gòu)造，包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式、模式尺寸、模式間隔定義在觸感等效參數(shù)表(S21)。將各個(gè)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位造型使用的樹(shù)脂類(lèi)別和混合比例定義在觸覺(jué)等效參數(shù)表(S22 )。完成可視化部分的設(shè)定和感觸類(lèi)似部分的設(shè)定后，進(jìn)行布爾運(yùn)算(S23)。將布爾運(yùn)算后的三維形狀數(shù)據(jù)發(fā)送到三維打印機(jī)開(kāi)始進(jìn)行三維造型模具的造型(S15)。此外，圖4示意的是實(shí)施例1所涉及的三維造型模具制作裝置所搭載的程序的說(shuō)明圖。從CT或MRI裝置(CT / MRI裝置41)導(dǎo)入DICOM數(shù)據(jù)42。根據(jù)形狀數(shù)據(jù)生成程序(S41)以STL數(shù)據(jù)文件格式保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。使用市場(chǎng)上銷(xiāo)售的三維形狀軟件讀入STL數(shù)據(jù)，通過(guò)造型功能對(duì)形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯(形狀數(shù)據(jù)編輯步驟:S42)。此外，在完成上述操作后，或者是同時(shí)進(jìn)行上述操作，在計(jì)算機(jī)終端使用市場(chǎng)上銷(xiāo)售的制表軟件45，創(chuàng)建觸感等效表(表創(chuàng)建程序:S43)。此外，輸入樹(shù)脂類(lèi)別或混合比例表。樹(shù)脂類(lèi)別定義程序:S44)。根據(jù)S43和S44，創(chuàng)建觸感等價(jià)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)(D / B)。然后，根據(jù)布爾運(yùn)算步驟制得所需的三維造型模具。圖5示意的是一個(gè)三維造型模具的例子。圖5(1)是將肝臟的三維造型模具的一部分進(jìn)行擴(kuò)大后的圖像。上面標(biāo)有關(guān)于患者信息的標(biāo)準(zhǔn)文字 符號(hào)51。此外，圖5(2)中，在三維造型模具內(nèi)部中嵌入定標(biāo)尺5的樣子。除了類(lèi)似定標(biāo)尺等的寸法標(biāo)記以外，也可嵌入條形碼。圖6示意的是關(guān)于肝臟的三維造型模具的觸感等效參數(shù)表的說(shuō)明圖。圖6(1)將I個(gè)正常肝臟三維造型模具時(shí)所需的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)的例子通過(guò)表進(jìn)行說(shuō)明的。此外圖6(2)將I個(gè)肝臟的 截面圖的三維造型模具所需的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)的例子通過(guò)表進(jìn)行說(shuō)明。圖6(3)將I個(gè)肝癌的三維造型模具所需的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)的例子通過(guò)表進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)圖6(1)的表中數(shù)據(jù)所示，由肝實(shí)質(zhì)、肝靜脈和門(mén)靜脈作為肝臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使用樹(shù)脂A和樹(shù)脂B的2種材料制造三維造型模具。肝實(shí)質(zhì)、肝靜脈和門(mén)靜脈使用樹(shù)脂A或樹(shù)脂B中的任意一種，或者是樹(shù)脂A和樹(shù)脂B混合的樹(shù)脂進(jìn)行造型。具體是，肝實(shí)質(zhì)用樹(shù)脂A (樹(shù)脂A和樹(shù)脂B以I對(duì)O混合)進(jìn)行造型，肝靜脈用樹(shù)脂B (樹(shù)脂A和樹(shù)脂B以O(shè)對(duì)I混合)進(jìn)行造型，門(mén)靜脈使用樹(shù)脂A和樹(shù)脂B以3對(duì)I的比例混合成的混合樹(shù)脂進(jìn)行造型。肝實(shí)質(zhì)、肝靜脈和門(mén)靜脈的三維形狀的進(jìn)行并集的布爾運(yùn)算，制成肝臟模具。此外，關(guān)于各個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖6(1)所示的以?xún)?nèi)部結(jié)構(gòu)模式、模式尺寸、模式間隔作為參數(shù)。例如，肝實(shí)質(zhì)一邊1.5_的立方體有0.5_的間隔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式。將該內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式與肝實(shí)質(zhì)的三維形狀進(jìn)行并集或差集的布爾運(yùn)算，可制得與實(shí)物的觸感接近的模具。如果是并集的布爾運(yùn)算時(shí)，以模具材料作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式的樹(shù)脂作使用。如果是差集的布爾運(yùn)算時(shí)，以支撐材料作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂使用。圖6(2)的表中數(shù)據(jù)與圖6(1)的表中數(shù)據(jù)相同。圖6(2)是肝臟的截面圖的三維造型模具、從截面部分可以對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)觀察。內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各個(gè)造型模具的截面部分都露在外部，全部使用模具材料進(jìn)行造型。例如支撐材料無(wú)法作為原材料進(jìn)行造型。根據(jù)圖6(3)的表中數(shù)據(jù)所示，包括圖6(1)的表中數(shù)據(jù)在內(nèi)，還追加了癌癥的病變部位數(shù)據(jù)。根據(jù)圖6(3)的表中數(shù)據(jù)所示，癌癥部位的材料采用支撐材料。由于癌癥周?chē)w被肝實(shí)質(zhì)包圍著，使用支撐材料對(duì)癌癥部位進(jìn)行造型。圖7示意的是骨頭的三維造型模具的觸感等效參數(shù)表的說(shuō)明圖。此外，圖8和圖9，分別示意的是一個(gè)骨頭和肌肉的三維造型模具的例子。圖7(1) (a)示意的是正常骨頭的造型模具圖像。此外，圖7(1) (b)的表示意的是一個(gè)正常骨頭的造型模具的觸感等價(jià)參數(shù)表的例子。根據(jù)圖7(1) (b)，將為原始形狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義為立方體。模式尺寸為1.5mm、模式間隔為1mm。使用的樹(shù)脂是，將樹(shù)脂A和樹(shù)脂B經(jīng)過(guò)I對(duì)I比例混合的樹(shù)脂。這種情況，生物體部位的骨頭本身形狀是采用樹(shù)脂A和樹(shù)脂B經(jīng)過(guò)I對(duì)I比例混合的樹(shù)脂建成，如果是與原始形狀的立方體的差集，去除立方體骨頭，制成與骨頭硬度等效的造型模具。在此，模式尺寸為立方體的一邊的長(zhǎng)度。此外模式間隔為立方體的側(cè)面與側(cè)面的間隔。圖7(2) (C)示意的是患有骨質(zhì)疏松的骨頭的造型模具圖像。此外，圖7(2) (d)示意的是一個(gè)患有骨質(zhì)疏松的骨的造型模具的觸感等價(jià)參數(shù)表的例子。根據(jù)圖7(2) (d)，將為原始形狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義為立方體。模式尺寸為4mm、模式間隔為0.5mm。使用的樹(shù)脂是將樹(shù)脂A和樹(shù)脂B經(jīng)過(guò)I對(duì)I比例混合的樹(shù)脂。這種情況，生物體部位的骨頭本身形狀是采用樹(shù)脂A和樹(shù)脂B經(jīng)過(guò)I對(duì)I比例混合的樹(shù)脂建成，提取與原始形狀的立方體的差集，去除立方體，制成與骨頭硬度等效的造型模具。在此，模式尺寸為立方體的一邊的長(zhǎng)度。此外模式間隔為立方體的側(cè)面和側(cè)面的間隔?；加泄琴|(zhì)疏松的骨頭的造型模具與正常骨頭的造型模具比起，所去除的原始形狀的體積大，并且間隙變大以調(diào)節(jié)硬度。圖8示意的是骨頭模具61的垂直于長(zhǎng)度方向的截面(圖8(2))和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概念圖(圖8(3))。骨模具61的截面圖是只用樹(shù)脂C形成的截面模樣(圖8 (2) (a))和、通過(guò)變換原始形狀尺寸提取差集的截面模樣(圖8 (2) (b) (d))。這種情況，如果沒(méi)有定義原始形狀的材料，會(huì)自動(dòng)定義支撐材料進(jìn)行造型，等模具材料硬化后支撐材料會(huì)被去除，結(jié)果是只去除原始形狀的尺寸大小部分。因此，隨著8(2) (a)至圖8(2) (d)的變化，骨模具的硬度會(huì)逐漸變脆弱。圖9示意的是肌肉模具62垂直于長(zhǎng)度方向的截面(圖9 (2))與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概念圖(圖8 (3))。肌肉模具62的截面圖，只用支撐材料形成的截面模樣(圖9 (2) (a))和、通過(guò)變化比支撐材料硬的樹(shù)脂C構(gòu)成的原始形狀的模式間隔提取并集后的截面模樣(圖9(2)(b) (d))。圖9 (2) (a)柔軟度最高，隨著圖9 (2) (b)至圖9 (2) (d)的變化，原始形狀的結(jié)構(gòu)模式增多，肌肉模具也會(huì)逐漸變硬。圖10示意的是醫(yī)療、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、科研和教育用支持工具的外觀圖。將根據(jù)本發(fā)明的三維造型模具制作方法制得的關(guān)于人體的軀體周?chē)列夭恐車(chē)娜S造型模具按照一定厚度進(jìn)行切片后的模具73。脊椎和肺部的截面可以得到確認(rèn)。將這些切片后的模具還原到原來(lái)的三維形狀視為層疊物70，通過(guò)相當(dāng)于脊椎的軸71自由回轉(zhuǎn)在軸71。由此，可同時(shí)掌握整體形狀和截面結(jié)構(gòu)，可有效應(yīng)用在診療支持或作為醫(yī)學(xué)培訓(xùn)的支持工具。圖11意的是肝臟模具的外觀圖。形狀整體為肝實(shí)質(zhì)80，肝實(shí)質(zhì)80使用透光性樹(shù)脂制成。在肝實(shí)質(zhì)80內(nèi)部可以確認(rèn)有肝靜脈等的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀。肝實(shí)質(zhì)80的模具材料采用軟質(zhì)的透光性樹(shù)脂，為了使肝實(shí)質(zhì)80可以與實(shí)物觸感更加接近，根據(jù)觸感等價(jià)參數(shù)對(duì)肝實(shí)質(zhì)80的內(nèi)部設(shè)定內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式。此外，圖12示意的是孕婦腹部模具的外觀圖。形狀整體呈現(xiàn)的是孕婦的腹部切出形狀。孕婦的腹部91采用透光性樹(shù)脂制成。從該模具可以確認(rèn)孕婦的腹部91及其內(nèi)部存在胎兒91的樣子。關(guān)于胎兒的模樣，其形狀、大小、所處方向、手腳的樣子、腹部的形狀中的位置關(guān)系是一目了然。孕婦的腹部91的模具材料采用軟質(zhì)的透光性樹(shù)脂，為了使孕婦的腹部91更加接近實(shí)物觸感，根據(jù)觸感等價(jià)參數(shù)對(duì)胎兒92的內(nèi)部設(shè)定內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式。圖13和圖14示意的是臉部模型以及上半身的外觀圖。101是頭蓋骨、102是耳軟骨、103是鼻軟骨、104是肱、105是心臟。此外，還可確認(rèn)到肋骨、胸骨、其他骨、牙齒、肺等部位。從頭部至上半身、臂膀部位，整體的皮膚以及耳朵，鼻子的軟骨部分采用透明樹(shù)脂進(jìn)行造型的。此外，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的頭蓋骨或肋骨，胸骨等骨頭部采用硬質(zhì)樹(shù)脂造型的。此外，心臟使用軟質(zhì)樹(shù)脂造型。各個(gè)造型模具，為了更加接近實(shí)物觸感，根據(jù)觸感等價(jià)參數(shù)對(duì)其內(nèi)部設(shè)定內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式。圖15示意的是骨頭模具的說(shuō)明圖。如圖15所示的骨頭模具，骨頭表面分有成皮質(zhì)骨部分110及其內(nèi)部的松質(zhì)骨部分(112，114)構(gòu)成。松質(zhì)骨部分分成松質(zhì)骨表面部分112(與皮質(zhì)骨相鄰的一定厚度部分)和松質(zhì)骨內(nèi)部部分114。皮質(zhì)骨部分110是用硬質(zhì)樹(shù)脂造型。為了使皮質(zhì)骨部分110的硬度與實(shí)物觸感更加接近，根據(jù)觸感等效參數(shù)，在其內(nèi)部設(shè)定內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式。此外，松質(zhì)骨表面部分112設(shè)有與皮質(zhì)骨部分110不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式。此外，松質(zhì)骨內(nèi)部114最為脆弱，為了使該觸感與實(shí)物觸感更加接近，根據(jù)觸感等效參數(shù)，設(shè)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)。如圖15 (b)所示，松質(zhì)骨內(nèi)部114，內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式的原始形狀被去除呈格子狀。目前，使用根據(jù)本發(fā)明制作的三維造型模具，在與大學(xué)附屬醫(yī)院合作中已經(jīng)證實(shí)在醫(yī)療領(lǐng)域中可以縮短治療時(shí)間等。當(dāng)骨盆骨折時(shí)實(shí)施植入結(jié)合手術(shù)，對(duì)已實(shí)施5例進(jìn)行評(píng)級(jí)，通常需要6 7小時(shí)的手術(shù)，可縮短至5 6小時(shí)(也就是說(shuō)縮短I個(gè)小時(shí))?？s短手術(shù)時(shí)間，可減輕患者負(fù)擔(dān)，另外也手術(shù)后的恢復(fù)也很樂(lè)觀的。今后，在各種醫(yī)療現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)本發(fā)明制造的三維造型模具應(yīng)該是可以得到很好的應(yīng)用。工業(yè)應(yīng)用件根據(jù)本發(fā)明制作的三維造型模具，對(duì)知情同意、決定治療方案、診療支援、醫(yī)學(xué)教育或醫(yī)學(xué)研究或一般的教育支持工作都是有幫助的。通過(guò)體驗(yàn)?zāi)M觸感，作為解剖學(xué)或外科學(xué)的教材也是很有用的。例如，用類(lèi)似橡膠的軟質(zhì)樹(shù)脂制成的血管和實(shí)際器官，不僅可以對(duì)立體解剖實(shí)際用手接觸掌握提供支持，設(shè)置在拉帕洛手術(shù)用訓(xùn)練模擬器內(nèi)，作為顯微鏡下的非常好的模擬訓(xùn)練。圖中符號(hào)說(shuō)明11形狀數(shù)據(jù)生成步驟12 形狀數(shù)據(jù)編輯步驟13表創(chuàng)建步驟14 材料類(lèi)別定義步驟15 布爾運(yùn)算步驟16 造型步驟

51標(biāo)準(zhǔn)文字 記號(hào)52定標(biāo)器61骨頭模型62 肌肉模型70層積物71 軸73 按照一定厚度進(jìn)行切片后的模具80 肝實(shí)質(zhì)91 孕婦的腹部92 胎兒101 頭蓋骨102 耳軟骨103 鼻軟骨104 肱105 心臟110 骨皮質(zhì)部分112 松質(zhì)骨的表面部分114 松質(zhì)骨內(nèi)部
權(quán)利要求
1.一種三維造型模具的制作方法，其特征在于， 是利用一種至少使用2種類(lèi)型的原材料作為模具材料的三維打印機(jī)、制作三維造型模具的制作方法、至少包括: 1)從醫(yī)療用診斷裝置取得的二維數(shù)據(jù)中的亮度信息提取出造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀，生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)生成步驟和、 2)通過(guò)造型功能對(duì)生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯的形狀數(shù)據(jù)編輯步驟和、 3)分別對(duì)所述生物體部位以及所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位、 創(chuàng)建指定原始形狀的至少包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式、模式尺寸和模式間隔作為參數(shù)的觸感等效參數(shù)表的表創(chuàng)建步驟和、 4)分別對(duì)所述生物體部位以及所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的造型所使用的模具材料的材料類(lèi)別以及混合比率進(jìn)行定義、追加在所述觸感等效參數(shù)表的材料類(lèi)別定義步驟和、 5)根據(jù)所述觸感等效參數(shù)表的參數(shù)生成原始形狀數(shù)據(jù)，將所述數(shù)據(jù)編輯步驟取得的生物體部位及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的部位數(shù)據(jù)與所述原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行并集、差集、交集中任意一種布爾運(yùn)算的布爾運(yùn)算步驟和、 6)根據(jù)所述布爾運(yùn)算步驟取得的生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)，采用由所述材料類(lèi)別定義步驟所定義的材料、使用所述三維打印機(jī)進(jìn)行造型的造型步驟 構(gòu)成的三維造型模具的制作方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的三維造型模具的制作方法，其特征在于， 所述模具材料，至少是由I種的透光性材料形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的三維造型模具的制作方法，其特征在于， 所述形狀數(shù)據(jù)編輯步驟至少包括文字 記號(hào)的追加處理、標(biāo)記符號(hào)的追加處理、定標(biāo)器的追加處理、條形碼的追加處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的三維造型模具的制作方法，其特征在于， 在所述形狀數(shù)據(jù)生成步驟中，將所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀尺寸縮小至小于所述生物體部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模具的制作方法，其特征在于， 如果要對(duì)生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位中的至少I(mǎi)個(gè)部位賦予軟質(zhì)觸感時(shí)，在所述布爾運(yùn)算步驟中，將所定義的第I軟質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與未定義材料的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行并集運(yùn)算，或是將所定義的第I軟質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與未定義材料的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行差集運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模具的制作方法，其特征在于， 如果要對(duì)生物物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位中的至少I(mǎi)個(gè)部位賦予硬質(zhì)觸感時(shí)，在所述布爾運(yùn)算步驟中，將所定義的第I硬質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與所定義的第2硬質(zhì)材料的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行并集運(yùn)算，或是將所定義的第I硬質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與未定義材料的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行差集運(yùn)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模具的制作方法，其特征在于， 如果要對(duì)生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位中的至少I(mǎi)個(gè)部位賦予硬質(zhì)觸感時(shí)，在所述布爾運(yùn)算步驟中，將所定義的第I硬質(zhì)材料的部位數(shù)據(jù)與所定義的第I軟質(zhì)材料的原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行并集運(yùn)算，或者是進(jìn)行差集運(yùn)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模具的制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是肝臟時(shí)，從肝實(shí)質(zhì)、肝靜脈、門(mén)脈、膽管、病變部位中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的3維造型模具的制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是孕婦腹部時(shí)， 從子宮、胎兒、擠 帶、胎盤(pán)、羊水、血管、皮下脂肪中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模型制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是乳房部位時(shí)， 從皮下脂肪、乳腺、乳管、淋巴管、淋巴結(jié)、乳房腫瘤中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模型制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是四肢部位時(shí)， 從構(gòu)成四肢關(guān)節(jié)的皮膚、皮下脂肪、動(dòng)脈、靜脈、肌肉、骨、腱中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模型制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是喉嚨部位時(shí)， 從食道、氣管、軟骨中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
13.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模型制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是臉部時(shí)， 從皮膚、皮下脂肪、肌肉、軟骨、骨、血管中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
14.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模型制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是牙齒和牙齦部位時(shí)，從牙齒、齒肉、齒槽骨、血管、神經(jīng)、顴骨肌肉、舌頭中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
15.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模型制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是消化管部位時(shí)， 從消化管內(nèi)壁或消化管外壁中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
16.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模型制作方法，其特征在于， 在所述表創(chuàng)建步驟中，當(dāng)所述生物體部位是頭部時(shí)， 從毛發(fā)、眼球、腦、腦血管、皮膚、皮下脂肪、肌肉、耳軟骨、鼻軟骨、頭蓋骨中選擇I個(gè)以上的部位作為所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位，并對(duì)所選部位進(jìn)行所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式定義、模式尺寸定義、模式間隔定義。
17.—種醫(yī)療、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、科研和教育用支持工具，其特征在于， 將根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模具的制作方法所制得的三維造型模具型按照一定厚度進(jìn)行切片。
18.—種醫(yī)療、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、科研和教育用支持工具，其特征在于， 將根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一個(gè)權(quán)利要求項(xiàng)所記載的三維造型模具的制作方法所制得的三維造型模 具按照一定厚度切片后的切片模具層疊成原來(lái)的三維形狀、并通過(guò)軸自由的來(lái)回繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
19.一種醫(yī)療、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、科研和教育用支持工具，其特征在于，具備 通過(guò)醫(yī)療用診斷裝置取得的二維數(shù)據(jù)中的亮度信息提取出造型對(duì)象物體的三維形狀數(shù)據(jù)，生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)生成步驟和、對(duì)通過(guò)造型功能取得的所述三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯的形狀數(shù)據(jù)編輯步驟和、 分別對(duì)所述生物體部位以及所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位造型使用的模具材料的材料類(lèi)別以及混合比例進(jìn)行定義、并追加在所述觸感等效參數(shù)表的材料類(lèi)別定義步驟和、 采用所述材料類(lèi)別定義步驟所定義的材料利用所述三維打印機(jī)進(jìn)行造型的造型步驟， 利用一種至少使用2種類(lèi)型的原材料作為模具材料的三維打印機(jī)的三維造型模具的制作方法，將根據(jù)該方法制得的三維造型模具按照一定厚度切片后的切片模具層疊成原來(lái)的三維形狀、并通過(guò)軸自由的來(lái)回繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
20.是利用一種至少使用2種類(lèi)型的原材料作為模具材料的三維打印機(jī)來(lái)制作三維造型模具的程序，是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行 從醫(yī)療用診斷裝置取得的二維數(shù)據(jù)中的亮度信息提取出關(guān)于造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀數(shù)據(jù)、生成生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)生成程序和、 對(duì)通過(guò)造型功能取得的所述三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯的形狀數(shù)據(jù)編輯程序和、 分別對(duì)所述生物體部位以及所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位創(chuàng)建指定原始形狀的至少包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式、模式尺寸和模式間隔作為參數(shù)的觸感等效參數(shù)表的表創(chuàng)建程序和、 提示輸入各個(gè)所述生物體部位以及所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的造型所使用的模具材料的材料類(lèi)別以及混合比率、追加定義在所述觸感等效參數(shù)表的材料類(lèi)別定義程序和、 根據(jù)所述觸感等效參數(shù)表中參數(shù)生成原始形狀數(shù)據(jù)，將根據(jù)所述形狀數(shù)據(jù)編輯程序取得的生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位數(shù)據(jù)與所述原始形狀數(shù)據(jù)之間進(jìn)行并集、差集、交集中的任何一種布爾運(yùn)算的布爾 運(yùn)算程序的三維造型模具的制作程序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可將醫(yī)生等專(zhuān)家們對(duì)臟器等所掌握的觸感進(jìn)行再現(xiàn)的三維造型模具的制作方法。從醫(yī)療用診斷裝置取得的二維數(shù)據(jù)中的亮度信息提取出造型對(duì)象物體的生物體部位的三維形狀，生成生物體部位以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的三維形狀數(shù)據(jù)。通過(guò)造型功能對(duì)三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。分別創(chuàng)建生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的觸感等效參數(shù)表。對(duì)各個(gè)用在生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位的模具材料的材料類(lèi)別及混合比例進(jìn)行定義并追加在觸感等效參數(shù)表里。將根據(jù)觸感等效參數(shù)表的參數(shù)生成的原始形狀數(shù)據(jù)、生物體部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位數(shù)據(jù)與原始形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行布爾運(yùn)算。使用所定義的材料通過(guò)三維打印機(jī)進(jìn)行造型。
文檔編號(hào)A61B6/03GK103153589SQ201280003256
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者杉本真樹(shù), 東健, 渡邊欣一, 島田周吉 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人神戶(hù)大學(xué), 株式會(huì)社發(fā)索科技