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電腦量體做骨盆


  王元平是一位四十來歲的西北漢子,他被確診在他的右側骨盆里長了個拳頭大的軟骨肉瘤。需要用人骨假體置換病變部分的骨盆。以往在做類似的手術前,醫生只能通過X光照片來設計手術方案,確定切除部分,再憑想象製造替代的人骨假體。由於不夠精確,在手術中,醫生還要現場對人骨架體進行加工,才能保證和原有部分吻合。這一次他們運用激光快速成型技術,在手術前就製作出一個和患者體內骨盆一模一樣的實體模型,醫生依靠它進行了精確的手術設計,並製造出人骨假體,在實際手術中人骨假體一次性置換成功。

  當時很多媒體都報道了這例手術,因為這次手術和以往相比,有一個顯著的變化,就是運用了新的成型技術,為病人量身定做了人骨假體。

  過去常用的成型技術,大概可以分為兩類。一類叫做去除成型,比方説拿一塊木頭,可以削、雕刻,雕刻一個人的雕像,那就要去除掉一些多餘的木頭。另外一類稱為受迫成型,比方説在一個石膏模裏面,把石膏漿料灌進去,得到一個頭像。那麼漿料是在模的限制下成型的。還有很多這種辦法,鍛造、注塑,塑料的製品都是這樣成型的。這次的成型方法不一樣,叫做離散堆積成型,實際上就是在計算機的控制下精確堆積材料,使它成為複雜的形狀。打個比方説,金字塔,幾千年來一直在埃及的沙漠裏面,是一兩噸的大石頭砌起來的。如果把金字塔縮小成拳頭那麼大,大石頭就會縮成一個小支點了,這些小支點,堆積成一個拳頭大的金字塔,這叫堆積成型。

  最明顯的優點是成型的形狀是沒有限制的。任何成型方法都有一定的適用範圍,而堆積成型應該説是最寬的適用範圍。第二個優點就是它的速度非常快,所以叫快速成型。因為它不需要專用工具,不需要專門的工裝,只要在計算機裏把三維圖形繪製出來,它就能自動成型。

  通過CT掃描獲得人體骨頭或者器官每一個層面的數據。這些層面的數據是成型的基礎,對它進行適當的處理,就可以來控制材料堆積成型。

  雖然CT 技術由來已久,但是傳統的成型方法卻很難有效的利用這些數據,去製作內部結構複雜的模型。而這卻正是離散堆積成型的拿手好戲。為王元平製作骨盆模型的儀器,它使用的是分層切割的方法。每一層紙的厚度是0.1毫米,對應着計算機中數據模型的一層。

  探頭在計算機的控制下精確的切割出每一層的形狀,再把它們粘在一起形成一個整體。這就等於是把計算機中的一個數據模型變成了一個看的見摸的着的實物。由於是分層製作,那些複雜的內部結構看起來就不那麼可怕了。

  成型儀器,它利用的也是離散堆積的原理。只不過它的每一層不是切割出來的,而是用特殊的材料噴塗出來的。

  最後再來看看被稱為光成型的方法。容器裏裝滿了特殊的液態樹脂,這種樹脂的特點是,當某一點被激光照射時,就會凝結成固體。因此,可以説是激光在計算機的控制下照出了每一層的形狀。每照一層,平台下降一層,最後,完整的模型會像出水芙蓉一樣呈現在我們面前。

  手術都是人去進行的,難免會有誤差。但因為有了一個人工的骨盆假體,這個假體跟體內的骨盆幾乎是一模一樣的,那麼就可以利用假體上的一些特徵點。比方説凸起部分、凹陷部分。比方説離某個特徵點三個毫米應該下一刀,離某個地方幾個毫米應該切一刀。在外面規劃好,在手術中根據這些相應的特徵點來執行。但是我覺得假體的功用在這點上體現的是很清楚的。


 

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