CN110223391A - 骨骼的三维立体模型的3d打印方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法及装置。该方法包括:获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印。通过本申请,解决了相关技术中医生只能获取到骨科病人病患处的二维平面数据,导致不能立体直观的获取到患者病情的问题。
Description
技术领域
本申请涉及医学领域,具体而言,涉及一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法及装置。
背景技术
相关技术中,对于手术风险高,操作难度大的手术,术前规划十分必要和重要。传统方法中,通过电子计算机断层扫描(Computed Tomography)CT、核磁共振(MagneticResonance Imaging)MRI等影响设备获取患者的数据,是做医生手术预规划的基础,传统的手术操作手段主要是由手术医师根据患者拍摄的X线片和二维CT图像,在脑海中存储和模拟进行手术前的设计和操作,因为医生得到的医学影像数据是二维的,二维数据不能直观立体的展现出患者的基本病情,这就给医生的手术规划和术中采取的措施造成了一定的难度和困境。
因此,对于骨折患者,尤其是复杂骨折患者,通过单纯依靠二维平面的MRI或CT扫描获得的影响数据来对病患处进行手术或者治疗,其难度极大且风险较高。
针对相关技术中存在的上述问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法及装置,以解决相关技术中医生只能获取到骨科病人病患处的二维平面数据,导致不能立体直观的获取到患者病情的问题。
为了实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。该方法包括:获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印。
进一步地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型还包括:根据目标数据,对骨骼的三维立体模型进行设计;利用三角面对骨骼的三维立体模型的表面进行模拟,以建立骨骼的三维立体模型。
进一步地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,该方法还包括:对骨骼的三维立体模型进行切面处理;经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序。
进一步地,将经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序之后,该方法还包括:将数字程序输入3D打印机中;依据3D打印机中的材料,将骨骼的三维立体模型进行3D打印,并获得骨骼的三维立体模型的实体模型。
进一步地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,该方法还包括:将骨骼的三维立体模型发送至目标数据库,其中,目标数据库为3D知识平台数据库。
为了实现上述目的,根据本申请的另一方面,提供了一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置。该装置包括:第一获取单元,用于获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;建立单元,用于依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;打印单元,用于利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印。
进一步地,建立单元还包括:设计子单元,用于根据目标数据,对骨骼的三维立体模型进行设计;模拟子单元,用于利用三角面对骨骼的三维立体模型的表面进行模拟,以建立骨骼的三维立体模型。
进一步地,该装置还包括:处理单元,用于依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,对骨骼的三维立体模型进行切面处理;第二获取单元,用于经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序。
为了实现上述目的,根据本申请的另一方面,提供了一种存储介质,存储介质包括存储的程序,其中,该程序执行上述任意一项的一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。
为了实现上述目的,根据本申请的另一方面,提供了一种处理器,存储介质包括存储的程序,其中,该程序执行上述任意一项的一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。
通过本申请,采用以下步骤:获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印,解决了相关技术中,医生只能获取到骨科病人病患处的二维平面数据,导致不能立体直观的获取到患者病情的问题,进而达到了提高了手术精度、提高手术效率的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是根据本申请实施例提供的一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法的流程图;以及
图2是根据本申请实施例提供的一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述,以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明:
CT扫描:Computed Tomography,即计算机断层扫描,它是利用精准的X光线、超声波等,与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一个部位做一个接一个的断层扫描,具有扫描时间快、图像清晰等特点,可用于多种疾病的检查。
MRI:Magnetic Resonance Imaging,核磁共振成像,具有对软组织具有高分辨力等特点。
根据本申请的实施例,提供了一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。
图1是根据本申请实施例提供的一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法的流程图。如图1所示,该方法包括以下步骤:
步骤S101,获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据。
具体地,在骨科手术前,需要模拟设计手术前的准备工作,其准备工作包括对患者的骨骼患病处进行CT扫描或者MRI扫描,或者同时进行CT、MRI扫描,获得扫描光片和扫描数据,其中,获得的扫描数据是非常重要的建立骨骼三维立体模型的支撑依据。
步骤S102,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型。
上述地,根据获取的扫描数据,可以建立出患者病变骨骼的三维立体模型。
步骤S103,利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印。
具体地,3D打印技术在骨科术前准备工作的辅助应用进行研究,精准和定制化的为治疗过程提供了强有力度的支持。3D打印技术是一类将材料逐层添加来制造三维物体的“增材制造”技术的统称,其核心原理是“分层制造、逐层叠加”。
上述地,在获得骨骼的三维立体模型的基础上,通过3D打印机将三维立体模型打印成实体模型。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型还包括:根据目标数据,对骨骼的三维立体模型进行设计;利用三角面对骨骼的三维立体模型的表面进行模拟,以建立骨骼的三维立体模型。
具体地,建立骨骼的三维立体模型之前,首先需要通过目标数据对三维立体模型进行设计,再通过利用三角面对设计出来的三维立体模型进行表面模拟,用三角面近似模拟物体的表面,来增大模型的分辨率,进而建立起骨骼的三维立体模型。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,该方法还包括:对骨骼的三维立体模型进行切面处理;经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序。
具体地,在通过第一步将骨骼的三维立体模型建立之后,第二步是对模型做切面处理,将所需要打印的物件逐层的进行数字编程,获得相应的数字程序。
可选地,将经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序之后,该方法还包括:将数字程序输入3D打印机中;依据3D打印机中的材料,将骨骼的三维立体模型进行3D打印,并获得骨骼的三维立体模型的实体模型。
上述地,第三步是对模型进行打印,即将数字程序的文件格式输入到3D打印机中,3D打印机就可以将所需要的材料通过相应的技术,采用“逐层打印”的方式打印出与所需的物体呈1:1比例的实体骨骼模型。
通过获得的患者病变骨骼部位的实体模型,可以将真实的骨骼结构更立体地呈现出来临床医生的眼前,协助医生在手术之前进行术前规划和模拟操作。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,该方法还包括:将骨骼的三维立体模型发送至目标数据库,其中,目标数据库为3D知识平台数据库。
具体地,在相关技术中,每场手术只能通过记录对而形成可供后续分析的病例,但是在本发明中,可以将建立的骨骼的三维立体模型发送至存储有大量骨科病例的3D知识平台数据库,需要时,还可以利用3D打印技术将三维立体模型打印处理,方便后续的医师进行更直观的病例研究、病例分析、病例学习。
通过本发明提供的方法,手术前采用3D打印技术可以让医生更加了解患者的病情,并且对患者的病情有了更加直观清晰的认知,尤其是对一些经验不够丰富的中青年医生来说,更有益于疾病的诊断和治疗。有临床结果表明过使用3D模型的手术组比较非3D模型的手术组,手术时间更短、术中出血量及术后引流量更少,创口更小,有利于骨折的精确复位,提高手术的精度,缩短手术的时间,达到更好的手术效果。甚至,术前模拟模型在手术完成之后,还可以直接转化成为教学用具,成为学生与青年医生病情分析的有利工具。
本申请实施例提供的一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法,通过获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印,解决了相关技术中,医生只能获取到骨科病人病患处的二维平面数据,导致不能立体直观的获取到患者病情的问题,进而达到了提高了手术精度、提高手术效率的效果,还可以因为提高了手术的精准性,一定程度上可以帮助医生和患者之间进行实际有效的沟通病情途径,减少“医闹”事件,还可以帮助医生进行术后反思和方案的精进。
需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请实施例还提供了一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置,需要说明的是,本申请实施例的一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。以下对本申请实施例提供的一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置进行介绍。
图2是根据本申请实施例提供的一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置的示意图。如图2所示,该装置包括:
第一获取单元201,用于获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;
建立单元202,用于依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;
打印单元203,用于利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印。
本申请实施例提供的一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置,通过第一获取单元201,用于获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;建立单元202,用于依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;打印单元203,用于利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印,解决了相关技术中医生只能获取到骨科病人病患处的二维平面数据,导致不能立体直观的获取到患者病情的问题,进而达到了提高了手术精度、提高手术效率的效果。
可选地,建立单元202还包括:设计子单元,用于根据目标数据,对骨骼的三维立体模型进行设计;模拟子单元,用于利用三角面对骨骼的三维立体模型的表面进行模拟,以建立骨骼的三维立体模型。
可选地,该装置还包括:处理单元,用于依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,对骨骼的三维立体模型进行切面处理;第二获取单元,用于经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序。
可选地,该装置还包括:输入单元,用于将经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序之后,将数字程序输入3D打印机中;第三获取单元,用于依据3D打印机中的材料,将骨骼的三维立体模型进行3D打印,并获得骨骼的三维立体模型的实体模型。
可选地,该装置还包括:发送单元,用于依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,将骨骼的三维立体模型发送至目标数据库,其中,目标数据库为3D知识平台数据库。
一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置包括处理器和存储器,上述第一获取单元201、建立单元202和打印单元203等均作为程序单元存储在存储器中,由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核,由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上,通过调整内核参数来解决医生只能获取到骨科病人病患处的二维平面数据,导致不能立体直观的获取到患者病情的问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM),存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。
本发明实施例提供了一种处理器,处理器用于运行程序,其中,程序运行时执行一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。
本发明实施例提供了一种设备,设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,处理器执行程序时实现以下步骤:获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型还包括:根据目标数据,对骨骼的三维立体模型进行设计;利用三角面对骨骼的三维立体模型的表面进行模拟,以建立骨骼的三维立体模型。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,该方法还包括:对骨骼的三维立体模型进行切面处理;经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序。
可选地,将经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序之后,该方法还包括:将数字程序输入3D打印机中;依据3D打印机中的材料,将骨骼的三维立体模型进行3D打印,并获得骨骼的三维立体模型的实体模型。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,该方法还包括:将骨骼的三维立体模型发送至目标数据库,其中,目标数据库为3D知识平台数据库。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品,当在数据处理设备上执行时,适于执行初始化有如下方法步骤的程序:获取目标数据,其中,目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型;利用3D打印机对骨骼的三维立体模型进行打印。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型还包括:根据目标数据,对骨骼的三维立体模型进行设计;利用三角面对骨骼的三维立体模型的表面进行模拟,以建立骨骼的三维立体模型。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,该方法还包括:对骨骼的三维立体模型进行切面处理;经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序。
可选地,将经过切面处理后,将骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序之后,该方法还包括:将数字程序输入3D打印机中;依据3D打印机中的材料,将骨骼的三维立体模型进行3D打印,并获得骨骼的三维立体模型的实体模型。
可选地,依据目标数据,建立骨骼的三维立体模型之后,该方法还包括:将骨骼的三维立体模型发送至目标数据库,其中,目标数据库为3D知识平台数据库。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法,其特征在于,包括:
获取目标数据,其中,所述目标数据是对患者的骨骼病变部位进行电子计算机断层扫描CT扫描或者磁共振成像MRI扫描而获取的相关数据;
依据所述目标数据,建立所述骨骼的三维立体模型;
利用3D打印机对所述骨骼的三维立体模型进行打印。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,依据所述目标数据,建立所述骨骼的三维立体模型还包括:
根据所述目标数据,对所述骨骼的三维立体模型进行设计;
利用三角面对所述骨骼的三维立体模型的表面进行模拟,以建立所述骨骼的三维立体模型。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,依据所述目标数据,建立所述骨骼的三维立体模型之后,所述方法还包括:
对所述骨骼的三维立体模型进行切面处理;
经过所述切面处理后,将所述骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,将经过所述切面处理后,将所述骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序之后,所述方法还包括:
将所述数字程序输入所述3D打印机中;
依据所述3D打印机中的材料,将所述骨骼的三维立体模型进行3D打印,并获得所述骨骼的三维立体模型的实体模型。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,依据所述目标数据,建立所述骨骼的三维立体模型之后,所述方法还包括:
将所述骨骼的三维立体模型发送至目标数据库,其中,所述目标数据库为3D知识平台数据库。
6.一种骨骼的三维立体模型的3D打印装置,其特征在于,包括:
第一获取单元,用于获取目标数据,其中,所述目标数据是对患者的骨骼病变部位进行CT扫描或者MRI扫描而获取的相关数据;
建立单元,用于依据所述目标数据,建立所述骨骼的三维立体模型;
打印单元,用于利用3D打印机对所述骨骼的三维立体模型进行打印。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述建立单元还包括:
设计子单元,用于根据所述目标数据,对所述骨骼的三维立体模型进行设计;
模拟子单元,用于利用三角面对所述骨骼的三维立体模型的表面进行模拟,以建立所述骨骼的三维立体模型。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
处理单元,用于依据所述目标数据,建立所述骨骼的三维立体模型之后,对所述骨骼的三维立体模型进行切面处理;
第二获取单元,用于经过所述切面处理后,将所述骨骼的三维立体模型中需要打印的物件逐层进行数字编程,并获取数字程序。
9.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质包括存储的程序,其中,所述程序执行权利要求1至5中任意一项所述的一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。
10.一种处理器,其特征在于,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行权利要求1至5中任意一项所述的一种骨骼的三维立体模型的3D打印方法。
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