此过程的目标是演示使用不同成像模式的数据创建 3D 打印、全彩色、特定于患者的解剖模型的步骤。通过以Petrous顶点夹杂体为例，演示了图像融合和分割的整个过程，生成了虚拟3D模型，并制造了3D打印。此外，还介绍了适合手术模拟的3D打印的体积着色。
各种成像方式，如计算机断层扫描和磁共振成像，显示手术现场的不同方面，如骨骼、软组织、肿瘤和血管。3D 打印技术提供了将这些不同方面组合在一个真实尺寸的物体中的独特可能性，这些对象可以研究和用于模拟手术方法。特别是对于手术模拟，重要的是生产3D打印不仅在表面上着色，提供深入的体积着色，以清楚地可视化嵌套在彼此内部的结构，如血管穿越肿瘤。
本视频提供了一个分步指南，用于基于 Petrous 顶点软骨瘤示例的全彩色解剖模型的制作。此过程的关键步骤是医疗成像数据的融合和分割，然后创建虚拟的 3D 表面模型。作为第三步，虚拟模型为多色 3D 打印做好准备，包括修改的工作流，以允许对特定零件进行体积着色。
最后，介绍了打印和后处理。使用空间分辨率高的成像数据非常重要，例如，切片厚度为一毫米或更少。CT用于骨骼分割。
对比增强型T1 MRI图像用于肿瘤和神经结构的分割，以及血管的 TOF 图像。下载计算机上的 DICOM 文件，并打开 Amira 软件。导入不同成像模式的文件，并选择成像数据的文件夹。
单击 CT 图像，然后将它们与音量渲染模块连接。选择"镜面"进行更逼真的渲染，并调整颜色传输滑块以仅可视化骨骼。继续导入 MRI 序列，并将它们连接到音量渲染模块。
由于 MRI 和 CT 图像没有重叠，因此有必要将不同的成像数据融合在一起。因此，右键单击 MRI 数据集，然后选择"计算"，"仿射注册"。选择"参考"，然后将光标指向 CT。在"注册"模块的属性中，将所有设置保持为默认值，然后单击"对齐中心"，然后单击"注册"。
现在，两个不同的映像数据集被融合在一起。对所有进一步映像数据集重复此步骤。通过隐藏卷渲染和向 MR 图像添加 OrthoSlice 模块来检查匹配精度。
选择"颜色洗涤"。然后单击"数据"，然后通过将鼠标拖动到 CT 来连接此端口。调整颜色滑块以可视化叠加在骨头骨结构上的神经结构。
通过切换重量因子滑块并查看头骨和大脑表面之间的边框以及心室，检查是否有任何不对齐。在不同的切片上以及日冕和下垂方向上重复此过程。停用 OrthoSlice 模块的可见性，并重新激活 CT 的音量呈现。转到 CT 数据，并在此数据集中查找最低值，本例中为负 2，048。
接下来，添加音量编辑模块，将 Volren 模块与输出数据连接，并将填充值设置为负 2，048。单击"内部剪切"，并在 3D 视口中标记要删除的区域。请注意，避免与不打算移除的零件重叠非常重要。
在此示例中，可骨和上颈椎的部分被移除。接下来，将分割剩余的骨骼并将其转换为曲面网格。因此，单击分段编辑器，然后选择修改后的 CT 图像序列并添加新的标签集。
现在选择阈值作为分段选项。将下部滑块设置为 250 左右的值（如果 CT）。确保在预览中选择的细骨结构，如时间骨骼或上部轨道区域。否则，调整较低的阈值，但避免选择任何软组织。
接下来，单击"选择"。最后，将所选内容添加到标签集。返回到池视图。
已为 CT 创建了新的标签集。右键单击并选择"计算"、"曲面"，选中"压缩"选项，然后单击"应用"。最后，添加曲面视图模块，并调整生成的网格的颜色。通过重复前面的步骤添加其他相关结构。
在肿瘤的情况下，使用手动分割，而不是阈值手术。因此，肿瘤、视神经和颅内血管被分割并添加到模型中。最后，通过右键单击网格并单击"保存"来导出生成的网格。
选择 STL 作为文件格式。打开 Netfabb，并导入前面步骤中生成的网格作为新零件。选中"自动修复"，然后单击"导入"。
选择头骨，并拆分其壳体。这将分离任何未连接到头骨的松散对象。选择头骨骨骼，然后将其可见性切换掉。
现在选择所有其他部件，然后删除它们。对所有其他对象重复此步骤。请注意，在某些区域，如头骨顶点内的肿瘤，两个物体的几何形状彼此相交。
为了避免打印错误，必须删除此类交集。因此，选择两个相交对象，然后单击布尔操作。将要从另一个对象减去的对象移动到列表的红色一侧，然后单击"应用"。
现在，这两个对象被明确分开，应该通过切换它们的可见性来检查它们。通过重复这些步骤，肿瘤以及肿瘤内的动脉被清楚地分开。在罗勒动脉的情况下，需要额外的支撑，以防止物体在打印后成为松散的部分。
添加新对象（本例中为圆柱体）并根据需要调整其尺寸和细分。将圆柱体与头骨和容器几何体完全相交。现在再次执行布尔手术以减去骨骼和血管内的部位。
重复此步骤可根据需要添加更多支持。为了允许某些零件进行体积着色，不仅需要生成一个表面壳体，而且需要生成对象内部的许多子壳体。选择肿瘤，然后从肿瘤中生成新的壳体。
在"内偏移模式"中设置 3 毫米的壳体厚度，精度为 15 毫米，并应用。这将生成距离原始表面 3 毫米的内壳。选择外壳，然后从它生成一个新的外壳。
选择空心模式下 25 毫米的壳体厚度，精度为 15 毫米。此外，选择"删除原始部件"复选框。这将在两个相邻的壳体之间生成 05 毫米的空间。
通过重复这些步骤，将创建多个具有恒定厚度和不变偏移的内壳。建议使用 35 至 25 毫米的壳体厚度以及 1 至 05 毫米的偏移，以实现平滑的体积着色。对所有其他物体（如血管）重复这些步骤。
最后一步，必须设置每个对象的打印颜色。因此，选择要着色的零件。双击纹理和颜色网格，然后选择颜色。
单击"在壳体上绘制"图标，然后单击屏幕中心中显示的模型。最后，应用更改，并确保确认"删除旧零件"对话框。分别对所有其他对象和壳体重复这些步骤。
最后，导出要打印的所有对象，包括支持和内部外壳，并将它们导出为单个文件。请务必选择 VRML 格式，因为 STL 格式无法传输颜色信息。打开 3D 系统的 3D 打印软件，并导入上一步中创建的 VRML 文件。
选择毫米作为单位。选中"保持位置"，并应用于所有文件。将材料类型设置为 ZP151。
现在，通过调整 3D 模型的位置和旋转，将 3D 模型放在打印卷中。在头骨模型的情况下，确保开口朝上。转到"设置"，选择 ZP151 作为材料类型，然后将图层厚度设置为 1 毫米。
检查出血补偿，并确认。接下来，单击"生成"，将所有设置保留为预定义。最后，检查打印机状态，然后单击"打印"。
打印完成后，通过小心地用吸尘器去除松动粉末来解压模型。重要的是不要直接与模型接触吸管，以防止薄结构破裂。拆下模型，小心地涂抹加压空气，以及用软刷清洁模型。
在此状态下，模型仍然非常脆弱。为了增加稳定性和颜色状况，请将模型放入塑料桶中，然后用硬化溶液渗入。剩余溶液必须用加压空气去除，以保持所有表面细节。
让模型固化几个小时，直到它完全干燥。不同五颜六色的3D打印件患者软骨肉瘤被创建。多色 3D 打印技术允许将骨质和软组织结构等不同解剖方面进行模糊处理，每个方面都源自不同的成像模式，可组合在一个对象中。
在手术模拟设置中，多色印刷品的石膏材料显示出骨质一样，易于钻孔和切割。这种技术也为物体的内部结构着色提供了可能性，例如穿过肿瘤的内部胡萝卜动脉。通过钻头去除肿瘤层，在手术模拟中显示红色动脉。
为了证明该技术的准确性，在计算汤姆仪中扫描了3D模型。为打印创建的模型叠加到这些扫描中。创建了偏差贴图，并在 50 个随机选择的曲面点中确定了精度。
平均偏差为 21 微米，表明与原始数据相比，3D 打印的偏差很高。演示了如何将不同的临床成像模式组合成一个单一的多色 3D 打印。此外，还介绍了标准 3D 打印工作流程的修改，以便生产体积彩色模型。
此外，与原始成像数据相比，3D 打印的重叠精度显示精度很高。总之，这些全彩色模型允许手术模拟甚至复杂和解剖的情况，如颅基肿瘤，这已经提出了一系列案例研究。
