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近年来3D打印技术发展迅猛,在临床医学诊断、治疗和培训中的应用日益广泛。相比于传统医学,3D打印技术的使用可使临床医学诊断更为精确高效,治疗更加方便快捷。基于3D打印的个性化植入物设计制造加工技术使得现代医学的个性化、精确化与微创化成为可能。另一方面,计算机技术的发展也促进了影像医学学科的进步,处理的速度更快、精度更高、更加智能化,在临床诊断、手术规划方面的重要性日益增加。本文对3D打印系统的两个重要方面——医学图像分割与3D打印软件关键算法进行了研究,在此基础上,开发出医用3D打印软件MPrinter。图像分割是医学图像处理的基础,也是研究的难点和重点,尤其是膝关节软骨的图像分割,多年来一直是研究的热点。由于膝关节软骨的MRI图像边界狭窄模糊、特征不明显,已成为影像医学具有挑战性的难题。本文应用基于模型的ASM(Active Shape Model,主动形状模型)算法,实现了膝关节软骨的半自动化图像分割,首先对大量的软骨图像样本进行训练,获得软骨区域的位置特征;然后在软骨轮廓上构建局部特征,描绘其边界纹理;最后对测试样本进行搜索,进而构建出完整的软骨区域。同时使用Dice系数对分割结果进行了评价,最高可得到0.62的中等分割精度。在3D打印软件方面,在Visual Studio平台上以Qt、VTK与CTK等开源软件库,开发了适用于医学应用的3D打印软件MPrinter,主要研究工作包括:(1)实现了STL格式文件的3D打印切片功能,并对切片算法进行优化,提高了切片速度和稳定性;(2)开发出支撑结构最优化算法,可用于计算支撑结构投影面积最小的打印方向;(3)对FDM技术中奇异结构的支撑生成问题进行了研究,提出了可覆盖悬吊结构与悬垂结构的支撑生成算法;(4)提出了多喷头多模型切片算法,可用于软硬组织的同步打印。本文研究成果将医学图像处理与3D打印软件结合起来,为医学可视化提供了新的思路,同时提高了3D打印的效率和质量,具有一定的理论价值与实际应用意义。