创造一个想法

高通量组织过滤是该研究作者开发的方法的一个主要特征，可以帮助快速去除多余的组织，以显示所需的底层结构(右图)，而不牺牲原生成像数据(左图和中间图)中的分辨率或强度梯度。

资料来源:哈佛大学的詹姆斯·韦弗和史蒂芬·基廷/维斯研究所

好奇的想看看他的大脑实际上是什么样子在肿瘤被切除之前,和更好地理解他的诊断和治疗的目标选择,基廷收集他的医疗数据,开始3 d打印他的MRI和CT扫描,但很沮丧,现有的方法非常耗时,麻烦,新利18官方并不能准确地揭示兴趣的重要特征。基廷联系了他的团队的一些合作者，包括哈佛大学维斯研究所的成员，他们正在探索一种3D打印生物样本的新方法。新利18官方

“我们从来没有想过把这种方法用于人体解剖，直到史蒂夫来找我们说，‘伙计们，这是我的数据，我们能做什么?艾哈迈德·胡斯尼(Ahmed Hosny)说，他当时是维斯研究所(Wyss Institute)的研究员，现在是丹娜法伯癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute)的机器学习工程师。这一即兴合作的结果——包括维斯研究所的高级研究科学家詹姆斯·韦弗博士;奈瑞·奥克斯曼博士，麻省理工学院媒体实验室媒介物质组主任，媒体艺术与科学副教授;和美国和德国其他几个学术和医疗中心的研究人员和医生组成的团队——是一项新技术，可以让来自核磁共振成像、CT和其他医疗扫描的图像轻松快速地转换成物理模型，具有前所未有的细节。这项研究发表在《3D打印和增材制造》杂志上。新利18官方

Beth Ripley是医学博士，华盛顿大学放射学助理教授，西雅图退伍军人医院的临床放射科医生，也是这篇论文的合著者。她说:“当我看到这项技术能做什么时，我几乎从椅子上跳了起来。”“它可以创建精细的3D打印医疗模型，而目前所需的手工劳动只占很小一部分，这使得3D打印作为研究和诊断的工具更容易进入医疗领域。”新利18官方

像核磁共振成像和CT扫描这样的成像技术可以产生高分辨率的图像，这些图像是一系列的“切片”，可以揭示人体内部结构的细节，使它们成为评估和诊断医疗状况的宝贵资源。大多数3D打印机都是一层一层地构建物理模型，因此向它们提供一层一层的医学图像，以创建一个坚实的结构，这显然是两种技术之间的协同作用。

然而，有一个问题:MRI和CT扫描产生的图像非常详细，需要将感兴趣的物体从周围组织中分离出来，并转换成表面网格才能打印出来。这是通过一种非常耗时的过程，称为“分割”，即放射科医生在每一个图像切片上手动跟踪所需的对象(有时一个样本需要数百张图像)，或者是一种自动“阈值化”过程，在这个过程中，计算机程序根据被选为黑白之间的阈值的灰色阴影，快速地将包含灰度像素的区域转换为纯黑或纯白像素。然而，医学图像数据集往往包含形状不规则和缺乏清晰、定义明确的边界的对象;因此，自动阈值(甚至手工分割)常常会过度或过小地夸大感兴趣的特性的大小，并冲刷掉关键的细节。

一个3D打印的足部模型(左)和它的横截面(右)清楚地显示了复杂的内部结构的不同骨骼类型，以及周围的软组织。

资料来源:哈佛大学的詹姆斯·韦弗和史蒂芬·基廷/维斯研究所

这篇论文的作者所描述的新方法为医学专业人员提供了一种将复杂图像转换成易于3D打印的格式的快速且高度精确的方法。关键在于印刷犹豫位图,一个数字文件格式中,每个像素的灰度图像转换成一系列的黑色和白色像素,和黑色像素点的密度定义了不同深浅的灰色而不是像素本身不同的颜色。

就像黑白新闻纸上的图像使用不同大小的黑色墨点来传达阴影一样，在一个特定的区域中出现的黑色像素越多，它看起来就越暗。抖动位图将所有像素从各种灰度简化为黑白混合像素，使3D打印机可以使用两种不同的材料打印复杂的医学图像，以更高的精度和速度保存原始数据的所有细微变化。

的研究团队使用基于位图的3 d打印技术创建的模型基廷的大脑和肿瘤,忠实地保存所有层次新利18官方的细节出现在原始的MRI数据到一项决议与人眼所能区分约9英寸。使用同样的方法，他们还能够打印出一个人类心脏瓣膜的可变刚度模型，使用不同的材料制作瓣膜组织，而不是在瓣膜内部形成的矿物质斑块，由此得出的模型显示了力学性能梯度，并为斑块对瓣膜功能的实际影响提供了新的见解。

这篇论文的通讯作者Weaver说:“我们的方法不仅可以将高水平的细节保存下来并打印成医学模型，而且还节省了大量的时间和金钱。”“手动分割健康人类足部的CT扫描，包括其所有内部骨骼结构、骨髓、肌腱、肌肉、软组织和皮肤，可能需要30多个小时，即使是由训练有素的专业人员，我们可以在不到一小时内完成。”

研究人员希望他们的方法能帮助3D打印成为常规检查和诊断、病人教育和了解人体的更可行的工具。新利18官方“目前，医院聘请专家团队进行3D打印，并手工分割图像数据集，成本太高，除非是在极度高风险或引人注目的病例中。新利18官方我们希望改变这种状况。”