〔摘要〕　目的：由下颌骨螺旋CT断层像三维重建数据用分层实体制造方法复制该下颌骨。方法：Rhinoceros 3D软件将下颌骨三维数据由DXF文件转换为STL文件，快速成型机M-RPMS-II的数据检验与处理软件读入STL文件、进行实体分层、输出CLI（comman layer interface）文件，监控系统软件读入分层信息，设定加工参数，控制层厚0.1 mm的涂敷纸逐层叠加制作下颌骨。结果：得到了下颌骨纸质实物模型,其几何外形与下颌骨标本基本一致。结论：下颌骨复制模型精度符合颌面外科要求，可用于术前设计和规划。
关键词　下颌骨； 快速成型； 模型

　　快速成型 (rapid prototyping ,简称RP) 技术诞生于20世纪80年代后期，1986年美国3D System公司推出第一台立体平板印刷机，标志着快速成型技术的兴起。90年代，RP从实验室正式步入市场。该技术被认为是近20年制造技术领域的一次重大突破，应用领域从开始时的汽车制造行业和来图加工中心发展到航空、商用机械、日用消费品、医疗、政府/军事等各行业。在医学中的应用比例已经占整个应用领域的12%，仅次于汽车（13%）、航空（13%）、商用机械领域（13%）〔1〕。SLA方法于1991年在维也纳首次被引入颌面外科研究领域〔2〕，但该方法存在设计制作支撑问题。目前有人致力于其它快速成型方法在医学中的应用研究〔3〕。分层实体制造（laminated object manufacturing，简称LOM）在快速成型方法中最具制作效率且不需要支撑结构，国内外尚未见用该方法复制人体硬组织器官的报道。本研究在获得离体下颌骨螺旋CT断层像三维重建数据的基础上〔4〕，进一步利用重建数据经LOM方法复制该下颌骨的纸质模型。

1　材料和方法

1.1　数据文件格式转换
　　经二抽一采样的下颌骨三维重建数据文件为DXF格式，在奔腾III500计算机上用Rhinoceros（Evaluation）3D软件将DXF格式转换为快速成型设备能够读取的STL文件格式。
1.2　STL数据读入
　　快速成型机M-RPMS-II（清华大学制造）的数据检验与处理软件读入STL文件，检验其合理性，修正错误，共获得三角形面片243 952个，三角形顶点121 926个。
1.3　数据处理参数设定
　　数据处理软件修正STL文件错误，进行实体分层，输出CLI（comman layer interface）文件。使x、y、z起点回零，取x=126.23 mm, y=98.15 mm, z=89.000 mm。设边框x方向长度为150 mm，y方向长度为130 mm。
　　设机器原点坐标为x，y（0 mm，0 mm），加工区域中心点坐标x，y（210 mm，300 mm）。设分层厚度为0.1 mm。
1.4　监控系统参数设定
　　用监控系统软件读入分层信息、设定加工参数、生成NC代码、控制实时加工。网格划分间距x，y分别取25 mm，20 mm。走纸速度70 mm/s，二氧化碳激光器功率40 W，激光切割零件边缘轮廓和边框速度100 mm/s，切割网格速度140 mm/s。热压温度100 ℃，热压速度60 mm/s。
1.5　片层数控加工
　　按照设定参数，每片数据转换成数控加工命令，激光束选择性地切割一层层宽度为450 mm的涂敷纸（清华大学制造），形成各截面轮廓并叠加成三维下颌骨模型。
1.6　去除多余材料
　　用小刀片沿网格线和下颌骨轮廓线小心去除包裹在下颌骨周围的材料，得到下颌骨纸质模型(见图3)。用千分尺分别测量下颌骨标本和模型x, y, z方向的最大距离(见表1)。

2　实验结果

　　如图1、2、3和表1所示。图1、3为下颌骨标本和复制模型。图2为1/2采样后下颌骨三维重建图象。未采样前的STL数据模型文件达到37M，三角形面片达75万之多，三角形顶点数为26万多个，M-RPMS-II数据检验与处理系统不能完全读入并处理该文件。采样处理后，文件容量缩小到11M，三角形面片数为24万多个，三角形顶点12万多个。表1显示下颌骨标本和模型x, y, z方向的最大距离，x, y方向差值较大。

表1　下颌骨模型与标本测量比较结果
 

责任编辑：姚红祥