逆向工程
小耳癥(microtia)是一種先天性耳廓缺損異常,通常表現為耳廓結構部分缺如或完全缺如,多伴有外耳道閉鎖或中耳結構發育不完全,聽力減弱。根據數據統計,8000個新生兒中就會出現一例小耳癥兒童。先天性小耳癥由于位置明顯,不僅僅會導致患者的容貌障礙,還容易影響患者的心理發育,小耳癥患者心理障礙的比例隨年齡增長更是呈上升趨勢。
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一.項目挑戰——傳統治療小耳癥手術的缺點
1.很難做到完美還原
對于小耳癥患者,目前的治療辦法多采用肋軟骨或其他材料進行耳郭再造術。在利用肋軟骨為材料進行耳郭再造時,對耳支架的精細雕刻、精準定位是重建一個與健側耳對稱、結構滿意的再造耳的關鍵。大多數醫師在雕刻耳支架時采用健側耳為參照物制備外耳模片,但其簡單的二維結構,不能反映出耳輪、對耳輪高度變化以及顱耳角大小等其他結構的三維情況,術者僅能憑借術區記憶和經驗進行雕刻,這很難做到完美的還原。
2.手術復雜,患者治療周期較長
肋軟骨耳再造非常復雜,需要2-4場手術,患者的肋軟骨被取下一段,雕刻成正常耳的外形。之后,將軟骨制成的耳朵放到顱骨的皮膚切口下縫合。由于每場手術之間需要間隔3-6個月,因此,做完一只新耳朵需要一年多。
3.術后軟骨耳不自然,出現雙耳不對稱
術后,這些肋軟骨耳會慢慢顯得不自然:與大小正常的耳朵相比,軟骨耳更厚更塌。有些醫生甚至會用手術把正常耳向后“別住”,避免不對稱。
4.飽受年齡限制,忍受多場手術痛苦
更小的兒童還必須等到8-10歲才能進行肋軟骨手術,因為他們的肋軟骨還沒發育好,不夠制作成人大小的耳朵。因此,小耳癥患者不僅要忍受多場手術的痛苦,還要飽受年齡的限制。
二.解決方案——三維掃描“復制”再造耳
耳廓再造一直是一個獨特而富有挑戰性的問題,外耳輪廓是人體表面器官中最為復雜精密的結構,在不同的層 次分布著14個解剖結構,重建出一個輪廓清晰,外形相似的耳朵難度很大。隨著先進的圖像采集技術以及3D掃描技術更廣泛地應用于醫學領域,應用三維激光掃描技術對先天性小耳畸形患者的再造耳廓及正常耳廓進行掃描、處理、建立數字化三維耳廓模型,從而為患者的畸形小耳制作超逼真高密度多孔聚乙烯植入耳(Lewin Ear),通過手術,患者就能擁有一只伴隨一生的全新大耳朵了。
Lewin Ear的制造過程中使用了Artec Spider 3D掃描儀,這是一種手持式全彩色3D掃描儀。通過高分辨率掃描,醫生能夠精確地捕捉到耳朵的自然形狀,從而確保植入物的設計與患者的耳朵完美匹配?。
近日,我司工程師通過手持式3D掃描儀Artec Spider對某小耳癥患者的耳朵進行掃描,精確重現耳部構造,為先天小耳癥患者設計移植填充物提供了3D模型數據支持。掃描過程中,滬敖3D的工程師通過Artec Spider先收集外耳部分的復雜結構,細節捕捉能力驚人,隨后再深入耳道,收集珍貴的視覺資料。之后,上傳圖像至Artec Studio,進行快速對齊融合,并最終制成耳朵的3D模型。
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手工制作逼真的人耳,效果不錯,但挑戰不小,需要耗費很長時間,還會存在不夠對稱的情況。使用Artec Spider對小耳癥患者進行掃描,只需要按下按鈕,掃描患者的正常耳朵,屏幕上就會實時顯示具體的掃描細節,掃過的每一處都被完美的呈現出來。幾秒工夫,耳部自然的外形特征全部采集了下來,3D版栩栩如生。
而且,相對于傳統的耳部CT掃描,醫生需要對患者進行麻醉,并且掃描時不能亂動。但是使用Artec Spider,可以在一個小朋友身上使用,不需要麻醉,不到一分鐘,耳朵的完美掃描就完成了。一旦掌握技巧后,操作起來就得心應手了。小朋友坐在椅子上,還沒意識到,就已經搞定了。掃描結束后,可以在掃描軟件Artec Studio中立刻看到掃描結果,模型可旋轉放大,整個結構都能看清。
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三.醫療保健——Artec Spider掃描尤其擅長的行業
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1.采用藍光技術,細節呼之欲出
Artec Spider采用藍光技術,加上精確的幾何精度和色彩,生成的3D模型在市場競品中依然表現出色。使用Artec Spider掃描,小耳癥患者耳部自然的外形特征和細節之處都能完美捕捉。
2.掃描省時省力,無標記點掃描
不用再耗費資源和精力去添加三維掃描標記點了,Artec Spider簡化了掃描過程,減少了準備時間,同時還能更高效地完成出色的效果;無標記點掃描可在零接觸的情況下進行掃描。小耳朵患者基本都是小朋友,使用Artec Spider進行掃描,小朋友坐在凳子上,不到一分鐘就可以實現對耳朵的完美掃描。
3.采集精度高,注重紋理細節
Artec Spider,業內超高分辨率手持式三維掃描儀,用于捕捉精細細節或小型物體的全彩3D掃描儀,呈現出令人驚嘆的細節水平。采集的數據品質卓越,呈現的幾何結構完美無瑕。耳部結構復雜,通過Artec Spider,從而實現對小朋友的耳朵進行高分辨率彩色3D采集。
4.多才多藝,功能先進
Artec Spide掃描儀,可以掃描得更深入、更詳細,即使是深孔和邊緣也能輕松轉化為高精度數據。Artec Spider用于捕獲小耳癥患者耳道及耳部與頭部之間區域的圖像,展示出Artec高精度成像的實力。
四.三維掃描技術助力醫療保健
在醫療領域,科技的賦能作用日益顯著,它不僅提升了醫療服務的溫度,還推動了醫療服務模式向智能化、高效化和專業化的方向發展。Artec Spide掃描儀除了為小耳癥患者制作美觀的人造耳以外,還在醫用矯形材料定制、假肢裝置定制、工程醫療設備等等方面,以其多樣功能、逼真的數字化效果和操作便捷性為醫療保健帶來諸多便利。
【滬敖3D】是一家致力于三維數字化行業解決方案的技術型企業,擁有豐富的三維項目經驗,公司以行業應用為出發點,為客戶提供三維數字化采集、三維數據處理、三維數據管理等一系列應用服務。目前主要服務于制造業(汽車、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機械)、建筑業(建筑設計、施工、裝修等)、文化遺產(博物館、古建筑、考古等)、數字化工廠、警用公共安全、影視制作、教育等行業。提供質量檢測、三維建模、逆向工程、數字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測繪、形變監測、3D打印等技術方案。