Aligátor

V tomto článku bude podrobně popsán postup zpracování objemových DICOM dat so modelu použitelného pro 3D tisk. Pro zpracování dat jsem použil vlastní programové vybavení, které jsem vyvinul ve spolupráci s firmou Audioscan pro zpracování obrazových dat v medicíně.

Vstupní data

Pro účely tohoto článku jsem použil veřejně dostupná data. Zvolil jsem hlavu aligátora, která je ke stažení ze stránek OHIO University. Data tvoří posloupnost 380 řezů pořízených počítačovým tomografem. Řezy jsou uloženy v samostatných souborech ve formátu DICOM. Rozlišení ve směrech x a y je 0,56 mm, vzdálenost řezů ve směru z je 1,00 mm. Data tvoří objem o rozměrech 28 cm x 28 cm x 38 cm.

image image image image image image

Data jsem načetl do programu Diagnostická stanice, kde jsem je zkonvertoval do objemových dat ve formátu Enhanced DICOM. Pro představu o jejich obsahu jsem je zobrazil v modulu Volume renderingu. Z náhledů je vidět, že se skutečně jedná o hlavu aligátora, pravděpodobně nějakého mladého. Můžeme si vyznačit kostní tkáň a oddělit ji od měkkých tkání a od izolovaných kůstek a obratlů. Zůstane nám holá lebka s horní čelistí a samostatná dolní čelist.

Zpracování objemových dat

Pro konečné zpracování do tisknutelného modelu použijeme modul Surface renderingu. Prvním krokem je zvolit vhodnou segmentační hladinu hustoty tkáně. V tomto případě jsem použil úroveň 450 HU. Tkáně s hustotou nad touto úrovní budeme považovat za kost, tkáně s nižší hustotou, měkké tkáně, odstraníme.

Malé kůstky a šum odstraníme funkcí "Odstranit malé objekty". Obdobnou funkcí "Zaplnit malé dutiny" vyplníme malé prázdné prostory. Pokud by byly kosti hodně porézní, bylo by vhodné použít funkci "Uzavření". Porézní kosti vedou k vytváření velkého množství vnitřních povrchů, které významně zvětšují složitost modelu a zpomalují samotný tisk. V tomto případě to nebylo nutné.

image image image image image image

Export STL modelu

Modul Surface renderingu vytváří povrch objektu metodou Marching cubes. Výsledkem je množství trojúhelníků, konkrétně v tomto případě asi 2,8 miliónu. Je možné použít prostorové zobrazení pomocí barevného anaglyfu.

Před exportem otočíme hlavu to vodorovné polohy a trochu srovnáme. Funkcí "Pick" vybereme část, kterou budeme exportovat. Zvolíme měřítko exportu, já jsem použil 1:2. Formát exportu jsem zvolil binární STL. Takto vytvořený STL model je možné stáhnout z tohoto odkazu "AlligatorSTL.zip".

image image image image image image

Tisk

Pro zozdělení modelu na vrstvy jsem použil program KISSlicer. Použil jsem tloušťku vrstvy 150 um. Samozřejmě bylo nutné použít podpěry. Tisknul jsem materiálem bílý ABS při teplotě 240 °C, teplota podložky 80 °C.

image image image image image image