Kevin Atkins，企业应用工程师，Sensable，威尔明顿，马萨诸塞州
雕塑CAD越来越多地用于帮助创建植入物和外科设备。
对医疗产品的大规模定制后面的一个关键驱动器一直是最近有效地实现人体中发现的有机形状的产品设计的数字工具的可用性。3D数字设计和建模过程可以大致分为两项任务：制作缺陷体区域的3D数字模型，然后使用该模型来设计解决方案。初始3D数字模型可以作为主体本身的直接扫描开始，例如CT或MRI，或者可以是用激光扫描仪制成的主体部件的施加的扫描。
Medical Modeling为Enztec设计的翻修髋关节植入物。蓝色区域显示新设计的部分。现有种植体覆盖的区域显示为红色。
然而，一旦初始3D数字模型存在，传统CAD解决方案中用于处理表单生成和修改的可用功能就不太适合有机的、随机规划的多边形或表面贴片模型。传统的3D CAD解决方案的目标是设计数学上精确的形式，如汽车车身、航空航天表面或机构。
雕塑CAD产品基于体素，而不是典型的固体或NURBS表面。体素可以在3D空间中重新定位并促进速度和设计自由。这种灵活性意味着Voxels更好地适应高度详细，复杂，有机形状的建模和准备，例如人体中发现的那些。
一个雕塑CAD解决方案的例子是来自Sensable的Freeform。该软件可用于从概念设计到为工具准备模型，并帮助您在一个集成环境中组合多种几何类型，包括体素、表面、实体和网格。Freeform用户拥有完全的设计自由，使用数字粘土和触觉设备而不是电脑鼠标。这种安排可以让你在“这里雕刻，那里光滑”的物理建模时尚中快速建模，但具有数字精度、精度和一致性。
定制植入物
在头部钝挫伤或癌症或先天性缺陷影响颅颌面区域时，需要进行骨置换或增强，定制的植入物将最大限度地提高患者的美观。例如，植体专家公司“骨共生”(Osteosymbionics)为一名成年男性设计了一种定制的颧骨植入物，该男性患有左侧颧骨凹陷的先天性疾病，使他的左侧脸看起来凹陷，而右侧脸看起来突出。
定制颧骨植入设计由骨共生使用Sensable的Freeform。
骨共生团队创造的颧骨植入物比手工模型至少快50%。设计师们在大约一周的时间里，从一个由患者特定的CT扫描创建的STL文件，到完成的设计和3D模型。首先，设计师从患者的CT扫描创建STL文件，然后将其导入Freeform。他将完好、健康的右颧骨镜像到左侧缺损区域，开始植入设计。该软件允许从左到右的眼窝镜像，这样面部就可以看起来美观和平衡，而不会看起来像是电脑生成的过程。
Kallisto使用BYOSYS MIZAR设计的定制脊柱支架。
最终的数字设计比第一个通道小了大约15%，包含了更多的圆角和柔和的曲线边缘，可以使外观更自然。
该团队通过电子邮件将设计的PDF文件发送给外科医生，以获得批准，并在3D打印机上创建了一个快速原型。一旦外科医生委托创建植入物，骨共生学将设计输出为STL文件，并使用其制造过程制造出由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料制成的透明植入物。
修订髋关节植入物
ENZTEC，矫形医疗器械的设计师和制造商，为一个70岁的女性患者创造了一种定制修订髋臼（臀部）杯，其现有的现有髋关节植入物在骨盆腔内不适合。该公司与医疗建模公司合作，专门从事数字工作流程，以创建定制身体部位。由此产生的患者特异性植入物认为，在雕塑CAD中设计的医疗建模非常适合，它允许手术在一半的时间内完成。此外，植入式设计和生产也在通常需要的一半中进行 - 从CT扫描传输到两周以将成品植入物交付给外科医生。
矫正器和假肢
矫形术和修复术的实践代表了大规模定制，因为他们的业务是创造替代肢体、支架和辅助设备。这些形式必须完美匹配，这样设备与身体接触的地方就不会出现摩擦或疼痛，同时保留常见的结构元素——例如，带背带的脊柱侧凸支架。此外，他们的设计经常被重复使用和修改，一旦病人长大或处方改变。
数字方法正在逐渐取代传统石膏应用的原始形式。例如，Technic ' Ortho使用Kallisto的BYOSYS MIZAR软件扫描、设计和制造定制脊柱支架的最终泡沫模型。数字化工作流程使Technic ' Ortho缩短了从初次患者会面到为患者提供最后一个可穿戴脊柱支架的平均时间，从6到4周。
在Freeform中设计了Pro Precision Guides的牙科种植手术指南。
种植牙手术指南
大规模定制也影响了牙科种植手术的定制手术指南的创建——用于指导牙钻将钛锚放置到骨头中，而不是另一个牙根或神经中。导轨是通过SLA过程和看起来类似于口腔防护与孔在适当的位置和角度。在种植手术中，专家将种植体放置好，然后由牙医在其上加上牙冠、桥或上部结构。传统的服务机构使用真空成型方法手工塑造手术指南。今天，使用雕刻CAD设计解决方案的数字方法允许一个极薄但坚固和高度精确的导向，可以更快和更经济有效地创建。
外科指南服务局Pro Precision指南创建各种定制指南。该公司正在使用Freeform设计一种典型的手术指南，只需15分钟，而不是45分钟。该公司避免了热，烟雾，灰尘和碎片涉及手动成型亚克力导轨和研磨他们以适应。它只是简单地用Freeform设计，然后输出到3D打印机。Pro Precision Guides可提供精度更高的导板——可在0.001毫米内调整植入体位置，并支持高端3D打印机，精度为16微米，以实现精确匹配。
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