新型人体肝脏铸型标本的数字化制造研究

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1、南方医科大学2011级硕士学位论文新型人体肝脏铸型标本的数字化制造研究Aresearchofthedigitalproto锣pingofthenoVelhumanhepaticduct课题来源：广东省自然科学基金学位申请人导师姓名专业名称培养类型培养层次所在学院孔祥雪李鉴轶副教授人体解剖与组织胚胎学学术型硕士基础医学院2014年03月20日广州硕士学位论文新型人体肝脏铸型标本的数字化制造研究硕士研究生：孔祥雪指导老师：李鉴轶副教授摘要背景肝脏是一个结构极其复杂的活体器官，内部四种不同功能的管道分布错综复杂。肝脏内部管道的解剖结构以及各管道结构之间的毗邻关系，不仅是人体解剖学教学的重点，也

2、是肝胆外科医生在手术中关注的内容。通常我们了解肝脏内部管道错综复杂的解剖关系的途径主要是通过查阅教科书资料，查看解剖图谱，辨认大体标本等等。教科书通常是文字性描述较多，图片较少，不能很好展示管道结构的内部细节信息。而解剖图谱仅仅只有二维图片信息，不能清晰的显示肝脏内部管道的三维空间位置关系。近年来，随着计算机技术的飞速发展，肝脏管道结构的三维可视化研究也越来越多。虽然这些模型可以通过进行数字化显示，它们仍缺少实体标本的质感。肝脏解剖铸型标本可以用不同的颜色清晰直观的显示不同的管道结构，展示管道结构的空间位置关系，管道分枝类型，不同肝脏管道的最大、最小直径等等信息，目前己成为研究肝脏内部管

3、道结构的一个比较普遍方法。尽管如此，两个主要的因素限制了肝脏腐蚀铸型标本的扩展应用。首先，肝脏腐蚀铸型的制作需要消耗大量的新鲜人体肝脏标本。新鲜人体肝脏标本的来源有限，决定了无法大量的制作此类铸型标本。与此同时，由于医学伦理学的限制，此类标本禁止像其他商品一样自由交易。不同医学教育机构之间的铸型标本无法很好的交流。此外，肝脏解剖铸型标本的结构错综复杂，使其无法通过如机械加工或模具加工方法诸如此类的传统的工业制造方法加工复制出来。而且，传统肝脏腐蚀铸型标本都是没有肝实质的，不能够清晰直观的显示复杂管道结构与周摘要围肝实质的空间毗邻位置关系。所有这些不足，极大的限制了肝脏腐蚀铸型标本的应用。

4、由于空间结构复杂，肝脏管道结构无法使用传统方法大量制作，快速成型技术可以克服这一限制，它能够在短时间内精确地把复杂的计算机虚拟模型转变为实体部件，经过了几十年的不断发展，近年来快速成型技术广泛的应用在医学各相关领域，并获得满意的成果。快速成型技术分层自由曲面制造的特点使其能够精确复制复杂的实体结构。已有文献报道利用快速成型技术制造出相关解剖模型。然而，这篇文献仅提及一个相对简单的解剖结构，不能显示错综复杂的管道分支结构。另有文献报导利用快速成型三维打印技术复制出肺管道铸型标本。然而，复制出的肺铸型标本有易褪色，细小管道分支结构易断裂的明显缺点。另外，复制出的肺铸型标本没有周围的肺实质，因

5、而不能清晰直观的展示肺管道结构与肺实质的解剖位置关系。目前，没有相关利用快速成型技术进行肝脏管道铸型复制的研究。因此，为了解决这些问题，在本实验中，我们将利用三维计算机重建技术，快速成型技术，模具制造技术开发一种新型的肝脏管道铸型标本并对其制造精确度进行评估。这种新型的肝脏管道铸型标本不仅包含错综复杂的肝脏内部管道结构，还含有管道周围的肝实质，使得该新型铸型标本既有良好的形态又有肝实质的手感。目的鉴于伦理学原因及肝脏管道结构复杂无法通过传统工业方法大量制作，传统肝脏铸型标本缺少外在实质解剖信息等问题，我们将探索一种新型的肝脏铸型标本的制作方法并进行精确性分析。方法l标本制备取新鲜的人体肝

6、脏标本一具(男性，58岁)，利用聚甲基丙烯酸甲酯(牙托粉)混合5％的氧化铅灌注肝静脉及门静脉。灌注完成后，使用福尔马林溶液固定标本。标本制作完成后，利用飞利浦64排螺旋CT进行断层扫描，获得的断Il硕士学位论文层图像数据以标准DCl0M数据格式保存。数据经两位经验丰富的影像医生检查排除生前相关肝病史。肝脏铸型标本数据集共有178张断层图片，层厚为0．705咖，每一像素点为0．55咖。以下内容将分为两个部分阐述：1．新型肝脏铸型标本的设计及其制造；2．新型肝脏铸型标本的制造精确性分析1．新型肝脏铸型标本的设计及其制造1．1肝脏管道铸型的三维重建将肝脏铸型的扫描数据导入三维重建软件Mimic

7、sl4．11中，利用软件中的“选定阈值”，“区域增长”，“编辑”等功能分割提取出肝静脉、门静脉、肝实质的轮廓信息，即生成对应的“蒙板”，通过计算“蒙板”信息，生成对应的三维模型，模型以不同的颜色显示各自的生理功能，重建的三维模型以VirtualRealityMarkupLanguage(．wRL)格式进行保存。模型导入逆向工程软件Geomagicstudio2013中进行后处理，以优化模型。同时，为了保证肝内管道与肝实质的精确的空间