快速原型设计作为定制解剖植入物设计和制造的工具

摘要

快速成型技术主要应用于产品开发和设计过程以及小批量生产。然而，由于它们相对较高的速度和灵活性，它们也被用于各种非制造应用。技术在医学和卫生保健方面的应用日益受到科学界的关注。相关研究的重点是开发专门定制的或基于原则的新方法和系统，以及协助卫生保健服务的现有系统的应用。本文介绍并详细讨论了医学应用领域中具有代表性的案例研究和研究成果。案例研究涵盖的应用包括:制造用于康复的定制植入物和支架、术前手术规划模型、用于人体骨骼或新医疗技术的机械测试和研究的解剖模型、制造药物输送装置以及开发专门为医疗应用设计的新技术

关键字

快速成型，快速制造，生物建模，CAD，医疗应用。

介绍

快速原型模型已经在复杂手术程序的计划治疗、培训、手术模拟、诊断、植入物的设计和制造以及医疗工具等方面得到了应用。

快速成型技术在医学领域得到了显著的应用，可以从高分辨率医学图像数据中制造出尺寸精确的人体解剖模型。在快速成型，逆向工程和图像处理领域的最新进展，导致快速成型的医疗应用领域的出现。快速成型技术被引入工业后不久，这项新技术的优势就得到了认识，研究人员开始关注医学界，以实现新的应用。随着医学成像技术的进步，现在比以往任何时候都更有可能“直接”从计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)中精确地生成物理模型。RP要求分层提供CAD文件。由于CT/MRI产生的医疗数据通常以切片格式提供，因此能够通过新的分层制造技术直接生成物理模型似乎是很自然的。通过将RP, RE和图像处理相结合，医疗应用开始起飞，并一直在不断发展。虽然该技术仍处于发展阶段，但与医疗环境的其他改进相比，该技术。事实证明，这种技术的挑战和发展速度是非常有希望的。

文献综述

众所周知，“快速原型”一词是指许多不同但相关的技术，可用于直接从3D CAD模型构建非常复杂的物理模型和原型部件。这些技术包括立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)、熔融沉积建模(FDM)、层压物体制造(LOM)、喷墨系统和三维打印(3DP)。RP技术可以使用广泛的材料(从纸，塑料到金属，现在还有生物材料)，这使得它们在不同领域的应用成为可能。为了加快新产品的开发，RP(包括快速模具)主要是在制造业中发展起来的。它们在这个领域(原型、概念模型、形式、配合和功能测试、工具模式、最终产品——直接零件)显示出了巨大的影响。初步研究结果显示，RP技术在包括医学在内的许多不同领域具有巨大的应用潜力。[qh]1］

逆向工程和快速成型技术正在成为医学领域有用的新工具。骨科、牙科及整形外科。它包括对病人骨骼结构的成像、建模和复制(作为物理模型)。这些模型在手术前可以查看和物理处理，这对评估手术过程和在困难的情况下种植体的配合有很大的好处。这项技术有望减少患者的风险，并通过节省手术时间来降低成本。关节置换患者谁经历了严重的骨质疏松症骨质流失使用RP技术是实现。这些应用是开发新一代定制骨植入物的又一步。[2，3.］

快速原型是使用实体自由形状制造的物理对象的自动构建。第一个快速原型技术在20世纪80年代后期开始可用，并用于生产模型和原型零件。快速原型设计采用计算机辅助设计(CAD)或动画建模软件中的虚拟设计，将其转换为细的，虚拟的，水平的横截面，然后在物理空间中创建每个横截面，一个接一个，直到模型完成。然而，每个快速原型平台都使用相同的切片，分层和粘合原理来构建零件。一些研究机构和商业组织已经将计算机辅助设计(CAD)和快速成型(RP)系统与医学成像系统集成在一起，以制造医疗设备或生成这些物体的3D硬拷贝，用于手术排练、定制植入物设计和铸造。在制造业中，模型完全是在电脑屏幕上规划和构思的，然后转化为现实。在生物医学应用中，对象通常在物理上已经存在。在构建之前，这些高度复杂的数据需要广泛的预处理，以提供CAD程序可以利用的格式，然后再转移到RP系统。[6］.

RPT的优点是迄今为止无法获得完整的骨骼解剖视觉欣赏。建模过程非常精确，将CT数据复制到0.1 mm的公差。误差的主要来源是CT扫描过程本身，其中误差可能高达1毫米。因此，在制作RP骨模型时，医学成像是限制因素。但如今，计算机技术的快速发展，通常是由工业需求驱动的，为外科手术创造了新的可能性，这是前几代外科医生只能想象的。计算机断层扫描(CT)改进了成像技术，随后是磁共振成像(MRI)，最近，将数据重新格式化为三维图像已经成为可能。(4)获取内部医疗数据最常用的技术是计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)。这两种技术都能提供人体扫描部位的横断面图像。主要区别在于，CT扫描仪在扫描过程中使用辐射，而MRI则不使用。成品模型的质量完全取决于扫描仪的精度和数据的分辨率。减小扫描距离，沿着扫描区域产生更多的切片，可以提高分辨率。然而，高分辨率扫描所需的较长扫描周期必须与增加患者暴露于辐射、扫描时间和成本以及患者不适进行权衡。 The new spiral CT-scan technology allows faster acquisition of smaller scan distances compared to traditional scanners that must translate the patient for each transverse section. [2］.在任何一种技术中，扫描过程的输出都是一组横截面数据图像。ct数据最适合骨结构建模，mri数据最适合软组织建模。保存CT或MRI影像资料后，应移送RP或RE实验室。[1］

下一步是处理这些数据，这是一个非常复杂和重要的步骤，最终医学模型的质量取决于它。对于这一步，工程师需要软件包(Mimics,Invesalius,3D Doctor)，他们可以对该解剖图像进行分割，实现不同颜色的高分辨率3D渲染，制作3D虚拟模型，最后可以将CT或MRI扫描图像数据从DICOM转换为。stl (Stereolithography)文件格式，这是普遍接受的RP文件格式。考虑到组织密度，这些软件包允许通过阈值技术进行分割。这样，在图像分割结束时，只有像素的值等于或高于阈值。使用这种STL文件格式，可以使用各种RP技术构建所需的3D模型。这些植入物将根据患者的要求适当定制。随着实体模型的可用性，可以使用不同的设计工具和患者数据来定制种植体。然而，所使用的数据取决于所设计的植入物，典型的数据可能包括患者的年龄、体重、活动等。结合自然骨设计和患者骨密度，选择特殊配方和某些设计，以达到接近最佳的配合，同时最大限度地减少骨移除。传统和非传统的设计公式被用来形成最终的设计。1］

定制的植入物远远优于“标准”植入物。除了设计的坚固性外，通常可能导致较少的自然骨移除。[2］

在最终优化设计之后，植入物要么直接通过使用生物活性材料的快速成型制造，要么生产所需的图案，然后使用熔模铸造铸造植入物。

最后，以这种方式创建的产品，即由一块大块生物材料建模，将完全匹配(3D形状)患者的解剖区域被治愈(改变或替换)。对于每个患者，将制作定制的解剖区域的3D模型进行手术治疗和更换。这种方法在手术实践中显示出巨大的好处，因为它确保了患者解剖/有机系统的正常术后功能，通过这种方式，患者的解剖/有机系统实际上与原始自然模型几乎相同。5］

在九十年代，快速成型技术处于起步阶段，本文概述了快速成型技术的发展情况，并对其在医疗应用中的增长潜力进行了乐观的展望。Terry Wohlers等人认为，对于快速成型系统制造商来说，骨科似乎是一个有吸引力的市场&将快速成型与传统铸造和加工方法制造的手术工具的开发和制造进行了比较[1］.快速原型在减少时间和成本方面发挥了作用，特别是在开发阶段。［2］.

通过允许使用支撑结构的分层制造过程，形成物体的最佳方向。在由最佳形成方向确定的方向中，物体可以用最小的支撑结构构造，稳定并位于平面基础上。实施结果也包括在内。［3.］.

欧洲快速成型行动(EARP)的工具和铸造小组已经承担了一个项目，调查与使用快速原型模型作为熔模铸造的牺牲模式相关的问题。还对模型和铸件的精度和表面光洁度进行了评估，以便进行比较。每个工艺的模型由EARP的不同成员制造，然后三个铸造厂分别得到一组模型来转换成铸件。观察到最古老的金属制造技术之一，可追溯到公元前4000-6000年，正在与最现代的快速成型技术之一一起使用[4］.

此外，系统的进一步发展集中在两个不同的市场部门。机器被用作设计办公室的支持设施或“桌面”制造单元。实现这一目标的一种方法可能是以柔性制造(或快速成型)单元的形式将工业机器人技术与该技术结合起来。［5］.

介绍了一种用于选择性激光烧结快速成型塑料注射模具的新型造模材料的力学性能。解释说，虽然这种材料的强度远远低于通常用于制造模具的工具钢，但设计计算表明，它仍然可以用于模具镶件的生产。指出该材料的导热系数低于钢材，但高于塑料熔体。通过计算表明，适当选择传导长度和循环时间可以最大限度地减少由新材料制成的模具在操作行为方面与钢模具的差异。讨论了范例模具的寿命[6］.

在90年代后期，CAD系统带来了设计领域的革命。计算机控制激光束或打印头，或使用树脂、粉末、纸张、蜡或其他材料形成零件切片的任何过程。原始的CAD表示被转换成命令来驱动过程，准确性问题将成就或破坏这些新兴技术。因此，了解错误的来源，与软件表示格式相关的问题，以及如何最小化或消除这些错误是很重要的。介绍了CAD到RP软件格式的摘要，并解释了与所选表示相关的准确性问题。讨论可通过工艺修改获得的改进。［7］.

主要集中在熔融沉积过程，并检查背后的冷却过程模型的基本原理。概述了熔融沉积问题的复杂性和特点，提出了道路冷却的一般公式，随后给出了结果及其含义。［8］.熔融沉积建模是一种快速成型技术，通过挤压材料逐层沉积，直接从CAD模型中创建物理对象。该技术提供了在各种材料中安全、快速地精确生产零件的潜力。在使用这种技术时，设计师经常面临许多相互冲突的选择，包括实现所需的精度，优化建筑时间和成本，以及满足功能需求。提出了一种解决这些问题的方法，通过开发一个智能快速原型系统，将分布式黑板技术与不同的基于知识的系统和基于特征的设计技术集成在一起[9］.

RP技术在医学上的应用也已经开始。通过连接MRI和立体光刻技术研究人体解剖模型的可行性。首先描述在这两种技术之间建立联系的要求，以及由此涉及的主要问题。描述为创建人类大脑模型而进行的过程。该模型显示了良好的解剖细节，并证明了MRI和立体光刻相结合的技术是完全可行的。［11］.

一种自适应切片程序，用于提高分层制造技术的几何精度，与以前的程序不同，它使用与所需表面形状紧密匹配的倾斜边界表面的层。这大大减少了楼梯的效果，这是方形边缘的分层组件的特点。考虑了两种误差度量，并概述了一种预测倾斜层表面这些度量的方法。为了满足不同的制造要求，提出了一种生产具有内公差或外公差或两者结合的零件的方法。最后，考虑了曲面连接、顶点和感染点的相关问题，并提出了解决方案。［12］.

对快速成型设备市场的分析和对过去十年来该市场经历的快速增长的报告。重点介绍正在赢得业务的公司和影响增长的技术。介绍了快速成型技术在汽车零件、制药药丸、瓶子和珠宝设计中的应用。

介绍最近推出的低成本3D打印机用于概念建模的新技术，并概述为改善原型的性能和功能而开发的新材料[13］.提出了一种分类法，并根据原型的最终用途提供了流程选择的初步指南爱思唯尔科学有限公司版权所有。［14］.

Paul Alexander在构建方向问题的概念上所做的工作是为需要外部支持结构的过程考虑的。现在考虑了零件精度、空心零件和不需要支撑的工艺的影响。此外，还纳入了成本计算，进一步扩展了分析。［15］.

Anna Kochan分析了快速成型设备的市场，并报告了这个市场在过去十年中经历的快速增长。重点介绍正在赢得业务的公司和影响增长的技术。介绍了快速成型在汽车零件、药瓶和珠宝设计中的应用。关于最近推出的低成本3D打印机用于概念建模的新技术的报告，并概述了为提高原型的性能和功能而开发的新材料。［16］.

Justin Tyberg提出了一种新的自适应切片方法，大大减少了制造时间。新方法首先识别组成给定构建中每个层的单个部件和特征，然后将每个部件独立地切片。该技术改进了现有的自适应切片算法，消除了大部分不能有效提高零件整体表面质量的切片。［17］.

Raymond N. Chuk进行了一项研究，研究快速原型技术及其以及时和经济有效的方式制造风洞模型组件的能力。根据风洞试验时所承受的应力，将构件及其制造工艺分为非结构荷载、轻荷载和高荷载三大类。快速成型技术可以用于非结构载荷的零件，但对于任何承受重大载荷的零件，数控加工仍然是最好的[18］.

根据Karapatis的说法，快速原型技术现在正朝着快速模具的方向发展。这种延长的原因在于，不仅需要缩短开发阶段，还需要缩短制造过程的工业化阶段，从而进一步缩短产品上市时间。回顾了快速加工的发展现状，提出了直接快速加工的概念，并提出了三种有前途的方法。概述并比较了它们的内在特性。从直接快速工装需求的角度描述了必要的研究和开发。［19］.

Jack G. Zhou提出了一些用于新型快速成型技术的高分子材料，称为快速模式粉末烧结(RPBPS)。与现有的几种快速加工技术相比，该技术具有材料种类多、加工速度快、几何形状复杂、成本低等优点。RPBPS中的许多关键技术问题都与粘合剂有关。为了选择合适的粘结剂，对一些高分子材料的耐热变形性能和热稳定性进行了深入的研究。

快速模具(RT)技术被定义为一种工艺，它允许快速有效地制造注塑成型或压铸操作的工具，因此所得到的零件将是生产材料的代表(Jacobs, 1996)。到目前为止，已经提出了十多种RT技术，其中只有三种技术与RPBPS技术相关。以下是对这三种技术的简要介绍。［20.］.

Loh讨论了四种RP工艺的构建方向选择，即立体成像(SL)，选择性激光烧结(SLS)，融合沉积建模(FDM)和层压对象制造(LOM)。首先检查四种工艺的主要差异，重点是这些差异对建筑精度，表面光洁度，制造时间和成本的影响。在四种RP工艺之一的加工过程中，给出了一种最优定向算法。通过实例说明了不同RP工艺的工艺特性对合适取向选择的影响。［21］.

Eric Radstok表示，快速模具可以被视为快速成型的第二波浪潮，因为有了快速模具，生产过程可以原型化，而不是最终产品，并比较了几种现有的快速模具工艺。对于每道工序，预估产品尺寸和注射次数。［22］.

Stephen M. Deak等人讨论了RP实验室的安全问题。它考虑了健康和安全意识、健康和安全行动计划以及健康和安全后续行动。在文章的末尾有一个会议讨论摘要。［23］.RP需要RP行业标准的潜在内容。［24］.

F. Xu H.T. Loh等人讨论了四种RP工艺的构建方向选择，即立体成像(SL)，选择性激光烧结(SLS)，融合沉积建模(FDM)和层压物体制造(LOM)。首先检查四种工艺的主要差异，重点是这些差异对建筑精度，表面光洁度，制造时间和成本的影响。以四种快速成形工艺中的一种为例，给出了一种最优定位算法。通过实例说明了不同RP工艺的工艺特性对合适取向选择的影响。［25］.

杰克·g·周等。讨论了与现有的几种快速模具技术相比，使用多种材料、快速、制造复杂几何零件和低成本的优点。RPBPS中的许多关键技术问题都与粘合剂有关。为了选择合适的粘结剂，对一些高分子材料的耐热变形性能和热稳定性进行了深入的研究。［26］.

乔纳森·科尔顿等人调查了在紫外线室中达到的固化程度和在热烘箱中加热达到的固化程度。据推测，更充分固化的模具更硬，因此在失效之前可以生产更多的零件。并探讨了各种后固化过程，并提出了一个后固化策略，以达到这一目的。［27］.

Jeng-YwanJeng等人提出了一种新的柔性层制造方法，将轮廓和内部的制造过程分开，以保持模型精度和更薄的薄片厚度，并加快制造速度。［28］.

M.A. Jafari等人提出了一种用于多陶瓷作动器和传感器的固体自由成形制造系统。固体自由成形制造是一层一层地制造零件，每层由材料路组成，形成层的边界和内部。使用我们的系统，多达四种不同类型的材料可以沉积在任何几何形状的给定层中。该系统用于制造功能部件;因此，制造过程的准确性和精密度是极其重要的。冯林等人提出了一种预测分层加工误差的数学模型和基于最小加工误差的分层加工方向定义优化算法。通过实例研究确定了球面、立方体和不规则几何形状物体的优选方向，并对结果进行了验证。并比较了以最小加工误差和最小加工时间确定的不同方向候选。所建立的模型和优化算法可与加工时间、支撑结构等加工参数相结合，确定分层制造加工的最优加工方案。［30.］.

C.W. Ziemian等人开发了一个多目标决策支持系统，以帮助用户设置FDM过程变量，以便最好地实现特定的构建目标和期望的零件特性。该方法使用实验来量化FDM过程变量对零件构建目标的影响，并预测构建结果和期望的零件质量。该系统为用户提供了量化冲突目标之间权衡的能力，同时努力寻求最佳折衷解决方案。［31］.他还描述了一种确定构建方向的算法。同时考虑了沉积工艺属性和加工工艺属性。［32］.

吴平介绍了利用快速成型(RP)技术的假肢计算机辅助制造(CAM)系统的开发。该系统将插座制作时间从几天减少到不到4小时。临床和生物力学研究进行了评估舒适性和适合新的窝在步态。对新型插座的初步研究表明，其功能特征与传统插座非常相似。［33］.

Ian Gibson描述了研究建筑建模潜在应用的工作，以及探索技术极限的尝试。本文将继续讨论如何开发该技术以更好地满足架构师的需求。［35］.

S.H.马苏德等。在逐层快速成型(RP)系统中，提出了一种确定零件最佳定位的通用数学算法。该算法的工作原理是计算零件在不同方位的体积误差，然后根据零件的最小体积误差确定最佳方位。［38］.

Alan J. Dutson在经验相似技术方面取得了进步。概述了材料特性和几何形状之间的耦合源，这些耦合源在目前的经验相似技术中产生了扭曲。本文提出了一种修正这种扭曲的方法。数值实例说明了现有的经验相似方法和先进的经验相似方法。［39］.

本文介绍了个性化颅骨成形术植入物医用快速成型(RP)的设计方法。这些方法适用于各种类型的颅骨缺损，包括中线以外缺损和多发缺损。该方法基于两种类型的解剖数据，实体骨模型(STereoLithography文件- STL)和骨切片轮廓(Initial Graphics Exchange Specification - IGES和Strata Sys Layer文件- SSL)。［40］.

通过RE，根据CT断层图设计定制骨替代物，设计定制定位器，将定制骨替代物定位在患者体内的正确位置。采用RE和RP设计制作的定制下颌骨替代物已投入临床应用，并进行了详细的讨论。结果证实了RP在骨修复领域的优势在于可以快速、准确地制作定制的骨替代物。［41］.

提出了个性化颅骨成形术植入物的医学快速成型(RP)设计方法。［42］.Bellini提出了一种使用熔融沉积建模制造的产品的机械表征方法。［43］.2004年，王光春提出了产品的快速设计制造系统。在这个系统中有两种开发新产品的方法。一种是从设计概念开始，另一种是从样本开始。系统集成了逆向工程技术、输入数据的传输处理软件或模块、结构分析与优化手段和制造过程分析工具。［44］.

赵继斌在考虑楼梯效应、支撑面积和生产时间的基础上建立了优化模型。采用基于一般满意度原理的多目标优化理论，构造了一般满意度函数。采用通用算法求解函数，得到最佳零件构建方位。实验表明，该方法能有效地解决RP中的零件建置方向问题[j]。45］.

D. Dimitrov的研究是在可实现的尺寸和几何精度方面对三维打印(3DP)过程进行表征。46］.

L.K.张提出了一个密切的目标，即说明RP和相关技术已成功用于特殊医疗应用的若干实例。［47］.

何建康提出了一种基于快速成型(RP)和快速加工(RT)技术的钛合金和多孔生物陶瓷半膝关节替代品的定制设计和制造方法。［48］.

SekouSingar描述了计算机辅助设计(CAD)和快速原型设计(RP)系统，特别是用于颌面种植体的制造。50］.

各种CAD/CAM/RP技术如何应用于支持开普敦GrootteSchuur和Vincent Palotti医院的医疗团队的综合方法，以挽救肢体-作为传统医疗技术或实践可能不再适用的最后手段。［51］.

本文的目的是描述南非自由州中央科技大学的集成产品开发研究小组如何应用各种CAD/CAM/RP技术来支持开普敦GrootteSchuur和Vincent Palotti医院的医疗团队，以挽救肢体——作为传统医疗技术或实践可能不再适用的最后手段。[-]52］.

Kun Tong的研究是将之前的软件误差补偿方法扩展到熔融沉积建模(FDM)机器上，并探索了通过校正切片文件来应用补偿的方法[53］.

Ben Vandenbroucke等人研究了选择性激光熔化(SLM)生产医疗或牙科零件的可能性。快速制造由于其复杂的几何形状，小体积和强个性化而非常适合这些应用。［54］.

陈玉华提出，基于对象的STL文件，将影响构建方向的7个因素公式化，并用模糊变量表示。采用模糊多准则决策方法对候选建筑方向进行排序。两个算例的实验结果令人满意。［55］.

赵吉斌等在考虑楼梯效应、支撑面积和生产时间的基础上建立了优化模型。然后，通过分析多边形轮廓的孵化特性，建立了扫描矢量方向的近似优化模型。采用遗传算法求解一般满意度函数，得到最佳零件构建方位，并采用遗传算法求解最优扫描方向。两例实验结果表明，遗传算法不仅能有效地解决RP中零件成形方向的确定问题，还能有效地解决扫描方向的优化问题。［56］.

DiethardBergers等人生成了用于医学分析的传真快速原型(RP)模型，这需要一个关于医学模型准确性的答案。

应用决策方法选择快速成型技术Anderson Borille等人建议，由于机械价格的降低，快速成型(RP)技术的使用正变得越来越流行。因此，越来越多的行业现在有机会应用这些流程来改善其产品开发周期。还介绍了选择合适的RP过程的不同决策方法[57］.

Nikhil Padhye等人描述了一种系统的多目标问题解决方法，同时最小化两个相互冲突的目标——平均表面粗糙度“Ra”和构建时间“T”，用于FDM过程中的物体制造。59］.

Richard Bibb等人再次关注计算机辅助设计(CAD)和定制手术导板的制造，这为将计算机辅助计划转移到手术中提供了一种准确的方法。迄今为止，导向器都是使用易碎材料，通过立体光刻(SLA)等快速成型技术生产的，通常需要金属加固以防止钻头损坏。本文的目的是报道选择性激光熔化(SLM)在不锈钢手术导尿管直接制造中的应用。目的是确定在实践中是否可以实现增强刚性、增加耐磨性(负强化)和更容易通过高压灭菌器灭菌的潜在好处[60］.

在组织工程中，P.S. Maher等人关注的低粘度水凝胶难以用于构建用于替代或修复受损组织的组织工程(TE)支架，因为最终凝胶化需要很长时间，导致支架因其机械不稳定而坍塌。然而，快速原型技术的最新进展使得一种名为生物绘图的新技术得以开发，旨在规避这些固有的问题。本文旨在介绍有关过程的详情[61］.

在美国，由于人口老龄化和运动相关损伤的增加，肌肉骨骼疾病是一个主要的健康问题。骨组织工程可能提供一种比传统骨移植更少痛苦的替代方法，并且感染风险更低。本文的目的是提出一种新的以蔗糖(C12H22O11)为造孔材料的组织工程支架制备系统[62］.

P.S. Maher等人描述了两种不同的RP 3D打印制造方法之间的比较，并研究了使用微分析直接细胞培养应用的每种技术的优点，同时也检查了两种技术的分配精度[62］.

熔融沉积建模(FDM)快速成型技术的最新进展使其在重建手术中的应用成为一种可行的技术。还研究了由计算机断层扫描和FDM技术结合而成的复杂解剖复制品在制作阶段产生的误差[64］.

Richard Bibb研究了一个案例，探讨了选择性激光熔化(SLM)在不锈钢手术导板直接制造中的应用。目的是确定在实践中是否可以实现增强刚性、增加耐磨性(负强化)和更容易通过高压灭菌器灭菌的潜在好处。［65］.

Richard Bibb案例探讨了选择性激光熔化(SLM)技术在不锈钢手术导板直接制造中的应用。目的是确定在实践中是否可以实现增强刚性、增加耐磨性(负强化)和更容易通过高压灭菌器灭菌的潜在好处。［66］.

近年来，手术前的实践急剧增加，Timon Mallepree生成的传真快速原型(RP)模型用于医学术前分析，这需要一个关于医学模型准确性的答案。［67］.

Manak Jain等人发展的畸形足是一种历史上的足部畸形，其中足部向内翻并指向下方，导致受试者用脚的外侧边缘行走。这种畸形的非手术矫正在医学领域是一个不确定的具有挑战性的问题，由于这类患者数量的增加，它变得有趣。本文的目的是建立新生儿这种历史足部畸形的生物模型，并因此尝试开发一种使用快速成型技术(RP)的纠正程序[68］.

Elena Bassoli使用快速成型技术优化直接金属铸造工艺生产的零件的机械性能，改变热处理参数。采用优化后的设置，规划一个具体的尺寸评价，以计算该工艺所保证的国际公差(IT)等级。69］.

P.S. Maher等人极大地促进了组织工程领域的体外微流体系统领域。微流控系统，如微通道实验，现在广泛用于模拟体内细胞行为和基础生物学研究。在某些情况下，工程组织细胞设计使用三维有序的几何结构，如微通道分析，以复制原生内嵌功能。目前最常用的微分析方法是快速成型(RP)技术。测定材料的选择取决于所建议的细胞类型和最终的组织应用。然而，许多RP技术可能不适合细胞生长应用，因为它们使用的构造方法和材料。本文的目的是描述两种不同的RP 3D打印制造方法之间的比较，并研究使用微分析直接细胞培养应用的每种技术的优点，同时还检查了两种技术的分配精度[70］.

Ihab El-Katatny介绍了熔融沉积建模(FDM)快速成型技术的进展，使其在重建手术中的应用成为一种可行的技术。本文的目的是研究由计算机断层扫描和FDM技术耦合而成的复杂解剖复制品在制造阶段产生的误差。［71］.

Prof.D.S。Ingole等人强调了通过以最低成本生产快速原型零件来提高熔融沉积建模(FDM)工艺的应用潜力的努力，并重点介绍了棱柱形，曲面边界和复杂形状机器的构建方向分析，以及生物医学零件的进行。建立了估算熔融沉积建模(FDM)中零件制备总成本的数学模型。

结论

该研究表明，快速成型技术在定制解剖植入物的制造中具有巨大的潜力。术前模型在复杂的手术中非常有用，可以挽救生命，也可以减少手术时间和提高准确性。能够根据患者数据模拟手术干预。这使您可以通过评估各种方法的结果，验证定制植入物并对手术计划进行更改，从而得出最佳的手术计划。

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