CN110411308A - 一种定制式3d打印模型的精度检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种定制式3D打印模型的精度检测方法，方法步骤包括：获取CT/MRI影像；在CT/MRI影像上设置标记点，并获取每组标记点间的距离值；建立三维数字模型；在三维数字模型的标记点位置上设置特征标记(圆柱/孔)；将三维数字模型打印成实体模型；找到实体模型上的三组特征标记；对实体模型上三组特征标记间的距离进行测量，并与软件测量值对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中人体组织的尺寸偏差。本发明在CT/MRI影像上设置标记点，并通过具体模型将特征标记具体化，再对CT/MRI影像的标记点和具体模型的特征标记间距离分别测量、对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中实际人体组织的尺寸偏差，检测操作简单，测得结果准确度高，具有极大的参考价值。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印模型的尺寸精度检测领域，尤其涉及一种定制式3D打印模型的精度检测方法。
背景技术
定制式3D打印人体组织模型是按照1:1比例定制的人体组织，因为其形状的不规范，而且每个人的组织形状、大小都有一定的差异性。定制式3D打印人体组织模型本身基于人体器官组织通过CT或MRI获取数据，然后三维重建获得三维数字模型，最后通过3D打印制造出来的。因为人体内部的器官组织的大小尺寸根本无法做到实际测量对比，所以定制式3D打印人体组织模型打印出来后很难确认模型与人体组织部位的真正尺寸是否在可允许的误差范围内。
目前已知的常规检测方法，需要在CT/MRI影像上测量一个尺寸数值，再到模型上对应位置测量。因CT/MRI影像上的测量点与模型上对应的位置，就算经验丰富的医生也无法做到准确的定位，很难保证其测量的准确性，以至于多次检测时，每次的检验结果都不样，尺寸数据浮动较大缺乏有效说服力。除此之外可以使用高精度三维扫描仪扫描3D打印出来的模型，然后使用扫描出来的三维数字模型与通过CT/MRI重建出来的三维模型进行拟合，比较得出尺寸偏差。但此种方法过于复杂，而且检测出来的尺寸偏差忽略了通过CT/MRI重建三维模型时所产生的的误差，因此此种方法得出来的误差值缺乏有效说服力。
为解决上述问题，本申请中提出一种定制式3D打印模型的精度检测方法。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种定制式3D打印模型的精度检测方法，本发明在CT/MRI影像上设置标记点，并通过具体模型将特征标记具体化，再对CT/MRI影像的标记点和具体模型的特征标记间距离分别测量、对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中实际人体组织的尺寸偏差，检测操作简单，测得结果准确度高，具有极大的参考价值。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种定制式3D打印模型的精度检测方法，方法步骤包括：
S1、采集人体组织数据，获取CT/MRI影像；
S2、在沿轴状位排列的CT/MRI影像数据组中任意选取三张CT/MRI影像，并以两个同等高度的边界点作为一组标记点，共设置三组标记点；通过软件获取每组标记点间的距离值；
S3、建立三维数字模型：将采集的CT/MRI数据导入三维数字模型软件中，利用阈值分割、区域增长功能，生成相应的三维数字模型；
S4、在三维数字模型上设置与CT/MRI影像中三组标记点位置匹配的特征标记，设置标记的方法如下：
方法一：在三维模型的每组标记点上添加同样的圆柱，圆柱从边界点开始往模型外部延伸，并以每组的标记点为圆柱中心点，两个标记点连接成的直线为圆柱中心线；两个圆柱中心线为共线，且两圆柱顶面相互平行，此时圆柱顶面之间的距离值为三维数字模型边界点的距离值加上两个圆柱往外延伸的值；将圆柱与人体组织模型组合为一个数字模型；
方法二：在三维模型上制作三组贯穿整个人体组织模型的孔，每组孔的两个端点位置与三维模型上选择的每组标记点位置重合；每组标记点连接成的直线构成对应孔的中心线；将孔与人体组织模型组合为一个数字模型；
S5、使用3D打印机将三维数字模型打印成实体模型；
S6、找到实体模型上与CT/MRI影像对应的的三组特征标记；
S7、对实体模型上三组特征标记间的距离进行测量：采用卡尺卡准每组圆柱顶面或孔的端点位置，读出测量值记为L，反复测量5次，最后计算平均值作为有效测量值；
S8、将有效测量值与S2中的软件测量值对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中人体组织的尺寸偏差；三组尺寸偏差有一组超出误差范围则认定为产品精度不达标。
优选的，在S1中，CT/MRI数据精度需≤1mm。
优选的，在S3中，采用DMS软件建立三维数字模型。
优选的，为了不影响产品本身结构，圆柱体不宜过大，经测试直径为3mm，长度为2.5mm的圆柱体为适宜大小。
优选的，孔过大会影响测量准确性，孔过小特征不明显，不利于寻找，经测试直径为0.5mm的孔为适宜大小。
优选的，在S6中，使用记号笔对实体模型上的特征标记做上记号。
优选的，在S7中，5次测量中若最大测量值与最小测量值偏差大于1mm，则该两次测量结果视为无效，需重新测量。
优选的，在S7中，对设置有圆柱的标记点进行距离测量时，需将每组圆柱顶面间的距离值减去两个圆柱本身长度值。
优选的，测量完成后，对设置有圆柱的产品需要使用斜口钳将圆柱剪除，再使用砂纸打磨平滑，以免圆柱对产品的功能产生影响。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明在CT/MRI影像上设置标记点，并通过具体模型将特征标记具体化，再对CT/MRI影像的标记点和具体模型的特征标记间距离分别测量、对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中实际人体组织的尺寸偏差，检测操作简单，测得结果准确度高，具有极大的参考价值。
附图说明
图1为本发明提出的一种定制式3D打印模型的精度检测方法的操作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
如图1所示，本发明提出的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，方法步骤包括：
S1、采集人体组织数据，获取CT/MRI影像；
S2、在沿轴状位排列的CT/MRI影像数据组中任意选取三张CT/MRI影像，并以两个同等高度的边界点作为一组标记点，共设置三组标记点；通过软件获取每组标记点间的距离值；
S3、建立三维数字模型：将采集的CT/MRI数据导入三维数字模型软件中，利用阈值分割、区域增长功能，生成相应的三维数字模型；
S4、在三维数字模型上设置与CT/MRI影像中三组标记点位置匹配的特征标记，设置标记的方法如下：在三维模型的每组标记点上添加同样的圆柱，圆柱从边界点开始往模型外部延伸，并以每组的标记点为圆柱中心点，两个标记点连接成的直线为圆柱中心线；两个圆柱中心线为共线，且两圆柱顶面相互平行，此时圆柱顶面之间的距离值为三维数字模型边界点的距离值加上两个圆柱往外延伸的值；将圆柱与人体组织模型组合为一个数字模型；
S5、使用3D打印机将三维数字模型打印成实体模型；
S6、找到实体模型上与CT/MRI影像对应的的三组特征标记；
S7、对实体模型上三组特征标记间的距离进行测量：采用卡尺卡准每组圆柱顶面或孔的端点位置，读出测量值记为L，反复测量5次，最后计算平均值作为有效测量值；
S8、将有效测量值与S2中的软件测量值对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中人体组织的尺寸偏差；三组尺寸偏差有一组超出误差范围则认定为产品精度不达标。
在具体实施方式中，在S1中，CT/MRI数据精度需≤1mm。
在具体实施方式中，在S3中，采用DMS软件建立三维数字模型。
在具体实施方式中，为了不影响产品本身结构，圆柱体不宜过大，经测试直径为3mm，长度为2.5mm的圆柱体为适宜大小。
在具体实施方式中，在S6中，使用记号笔对实体模型上的特征标记做上记号。
在具体实施方式中，在S7中，5次测量中若最大测量值与最小测量值偏差大于1mm，则该两次测量结果视为无效，需重新测量。
在具体实施方式中，在S7中，对设置有圆柱的标记点进行距离测量时，需将每组圆柱顶面间的距离值减去两个圆柱本身长度值。
在具体实施方式中，测量完成后，对设置有圆柱的产品需要使用斜口钳将圆柱剪除，再使用砂纸打磨平滑，以免圆柱对产品的功能产生影响。
实施例2
如图1所示，本发明提出的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，方法步骤包括：
S1、采集人体组织数据，获取CT/MRI影像；
S2、在沿轴状位排列的CT/MRI影像数据组中任意选取三张CT/MRI影像，并以两个同等高度的边界点作为一组标记点，共设置三组标记点；通过软件获取每组标记点间的距离值；
S3、建立三维数字模型：将采集的CT/MRI数据导入三维数字模型软件中，利用阈值分割、区域增长功能，生成相应的三维数字模型；
S4、在三维数字模型上设置与CT/MRI影像中三组标记点位置匹配的特征标记，设置标记的方法如下：在三维模型上制作三组贯穿整个人体组织模型的孔，每组孔的两个端点位置与三维模型上选择的每组标记点位置重合；每组标记点连接成的直线构成对应孔的中心线；将孔与人体组织模型组合为一个数字模型；
S5、使用3D打印机将三维数字模型打印成实体模型；
S6、找到实体模型上与CT/MRI影像对应的的三组特征标记；
S7、对实体模型上三组特征标记间的距离进行测量：采用卡尺卡准每组圆柱顶面或孔的端点位置，读出测量值记为L，反复测量5次，最后计算平均值作为有效测量值；
S8、将有效测量值与S2中的软件测量值对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中人体组织的尺寸偏差；三组尺寸偏差有一组超出误差范围则认定为产品精度不达标。
在具体实施方式中，在S1中，CT/MRI数据精度需≤1mm。
在具体实施方式中，在S3中，采用DMS软件建立三维数字模型。
在具体实施方式中，孔过大会影响测量准确性，孔过小特征不明显，不利于寻找，经测试直径为0.5mm的孔为适宜大小。
在具体实施方式中，在S6中，使用记号笔对实体模型上的特征标记做上记号。
在具体实施方式中，在S7中，5次测量中若最大测量值与最小测量值偏差大于1mm，则该两次测量结果视为无效，需重新测量。
本发明在CT/MRI影像上设置标记点，并通过具体模型将特征标记具体化，再对CT/MRI影像的标记点和具体模型的特征标记间距离分别测量、对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中实际人体组织的尺寸偏差，检测操作简单，测得结果准确度高，具有极大的参考价值。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，方法步骤包括：
S1、采集人体组织数据，获取CT/MRI影像；
S2、在沿轴状位排列的CT/MRI影像数据组中任意选取三张CT/MRI影像，并以两个同等高度的边界点作为一组标记点，共设置三组标记点；通过软件获取每组标记点间的距离值；
S3、建立三维数字模型：将采集的CT/MRI数据导入三维数字模型软件中，利用阈值分割、区域增长功能，生成相应的三维数字模型；
S4、在三维数字模型上设置与CT/MRI影像中三组标记点位置匹配的特征标记，设置标记的方法如下：
方法一：在三维模型的每组标记点上添加同样的圆柱，圆柱从边界点开始往模型外部延伸，并以每组的标记点为圆柱中心点，两个标记点连接成的直线为圆柱中心线；两个圆柱中心线为共线，且两圆柱顶面相互平行，此时圆柱顶面之间的距离值为三维数字模型边界点的距离值加上两个圆柱往外延伸的值；将圆柱与人体组织模型组合为一个数字模型；
方法二：在三维模型上制作三组贯穿整个人体组织模型的孔，每组孔的两个端点位置与三维模型上选择的每组标记点位置重合；每组标记点连接成的直线构成对应孔的中心线；将孔与人体组织模型组合为一个数字模型；
S5、使用3D打印机将三维数字模型打印成实体模型；
S6、找到实体模型上与CT/MRI影像对应的的三组特征标记；
S7、对实体模型上三组特征标记间的距离进行测量：采用卡尺卡准每组圆柱顶面或孔的端点位置，读出测量值记为L，反复测量5次，最后计算平均值作为有效测量值；
S8、将有效测量值与S2中的软件测量值对比，获得定制式3D打印人体组织模型与CT/MRI影像中人体组织的尺寸偏差；三组尺寸偏差有一组超出误差范围则认定为产品精度不达标。
2.根据权利要求1所述的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，在S1中，CT/MRI数据精度需≤1mm。
3.根据权利要求1所述的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，在S3中，采用DMS软件建立三维数字模型。
4.根据权利要求1所述的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，为了不影响产品本身结构，圆柱体不宜过大，经测试直径为3mm，长度为2.5mm的圆柱体为适宜大小。
5.根据权利要求1所述的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，孔过大会影响测量准确性，孔过小特征不明显，不利于寻找，经测试直径为0.5mm的孔为适宜大小。
6.根据权利要求1所述的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，在S6中，使用记号笔对实体模型上的特征标记做上记号。
7.根据权利要求1所述的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，在S7中，5次测量中若最大测量值与最小测量值偏差大于1mm，则该两次测量结果视为无效，需重新测量。
8.根据权利要求1所述的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，在S7中，对设置有圆柱的标记点进行距离测量时，需将每组圆柱顶面间的距离值减去两个圆柱本身长度值。
9.根据权利要求1所述的一种定制式3D打印模型的精度检测方法，其特征在于，测量完成后，对设置有圆柱的产品需要使用斜口钳将圆柱剪除，再使用砂纸打磨平滑，以免圆柱对产品的功能产生影响。
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