基于生物医学断层成像数据及相应标签的缩放解剖模型创建及其在玻璃晶体亚表面激光雕刻（SSLE）中的应用

本方法的总体目标是利用玻璃晶体上的亚表面激光雕刻（SSLE）技术，对带有标记结构的断层成像数据进行可视化呈现。所得到的手持模型可作为强大的教学工具。该方法基于临床或临床前X射线CT数据集，生成坚固且便于手持的物理模型，有助于对患者或学生群体进行教育。

该技术的主要优势在于，文字标签悬浮于玻璃介质内部，并与相应结构相连，同时不会遮挡高分辨率解剖结构的显示。此方法的可视化演示至关重要，因为生成带有文字和比例尺的表面图涉及多个步骤，且需要精确操作才能准确呈现结构，因此学习难度较高。首先，将 DICOM 数据集中的 CT 图像切片转换为适当的文件格式。

在图像处理软件中，选择视图设置下的加载DICOM命令。然后，将数据集保存为NIfTI文件格式。接着，将NIfTI文件导入一种常见的医学影像程序中，该程序可通过自动分割生成表面图谱。

对于 3D Slicer，使用添加数据工具，然后选择灰度模型生成器工具，切换至参数设置界面，创建并重命名新模型。接下来，将阈值降低至约 300 HU，以实现骨组织的分割，并将生成的灰度模型保存为 STL 文件，用于后续数据处理。

接下来，将表面图文件导入3D数据处理软件。在Netfabb Studio Basic中，选择修复模式，然后使用选择部件和删除工具，移除所有不表示目标结构的表面。

接下来，使用添加三角形工具部分覆盖表面的孔洞，然后使用自动修复脚本完全闭合任何剩余的缝隙。现在从操作菜单中选择修复退化面脚本，以解决缺乏表面积的边缘问题，然后使用应用修复退出修复模式并保存修改。下一步是使用切割工具去除不需要的特征或减小模型的尺寸。

在上下文区域的切割菜单中，指定每个切割在 x、y 或 z 平面上的位置。然后使用执行切割工具，并选择三角化切割设置，以自动封闭所有生成的孔洞。对于不表示目标结构的切割所产生的所有表面，可同时使用选择部件和删除工具将其删除。

最后，如果不使用比例尺，则可通过缩放选项调整每张表面图的尺寸。可将模型修改为适配一个边长为八厘米的立方体，或一个长宽各五厘米、高八厘米的长方体。现在，该数据文件可用于制作无标签和无比例尺的模型的次表面层雕刻。

首先为 SSLE 文件生成标签数据文件。使用带有公制模板的 CAD 软件。新建一个文件，并在任一平面上创建二维草图。

使用文本工具创建采用 2 毫米大小 Times New Roman 字体的印刷体解剖标签。完成后，在工具栏的退出菜单中选择完成草图选项。若要使用默认设置对字体进行拉伸，从创建菜单中选择拉伸工具，并切换 2D 文本选项。

接下来，为每个标签生成一条标签线。新建一个文件，在绘图菜单下选择圆心点圆工具。然后以原点为中心绘制一个圆，并使用约束菜单中的尺寸工具将该圆的直径定义为1毫米。

将柱体挤出至所需长度，范围为 10 到 50 毫米。比例尺以类似方式制作。完成每个文本标签、每条标签线以及比例尺后，将数据保存为 STL 文件。

每个文本标签都需要一条独特的圆柱形标签线。然后，将所有文本标签、圆柱形标签线以及比例尺导入SSLE模型中。使用能够将整个装配体保存为单个STL文件的3D数据预处理软件。

接下来，使用移动部件工具将文本标签放置在相应解剖结构附近。在此过程中，使用旋转部件工具调整标签方向，使所有标签朝向一致。然后使用相同的工具调整标签线的位置，使其将标签与模型中的相应结构连接起来。

如有需要，可进入修复模式，选择三角形并删除所选三角形，从而减小标签线的尺寸。以类似方式放置比例尺。如果制作了三个比例尺，每个对应一个坐标轴，则应相应地放置它们。

所有部件定位完成后，选择全部零件并将其导出为单个 STL 文件。有关进一步减少面数及雕刻过程的技术细节，参见文本方案。玻璃晶体内部的激光雕刻是一种用于可视化多种生物医学断层成像数据的有力手段。

由于在雕刻前会调整尺寸，因此可以通过激光雕刻呈现不同大小的结构。比例尺可通过两种方式实现：可延伸至结构的侧边，这适用于骨核等扩张结构。

另一种选择是三条比例尺轴线在角落处交汇。这种方法最适合用于按比例缩放或缩小的结构。亚表面雕刻的一个关键特点是能够根据需要将文本标签附加到解剖结构上。

此处将文本放置在两个平面上，以分散标签并保持对解剖结构的清晰观察。从一侧即可清晰观察的骨骼及其他结构，其标签可仅沿一个平面排列。通过此方法，几乎任何三维数据集均可转换为适合在手持式超纯玻璃晶体介质中进行科学展示的标注格式。