Из томографии в STL: как получить 3D-модель для учебного макета
Хирурги всё чаще разбирают сложный случай на пластиковой модели до операции. Для печати нужна цифровая модель, и получают её из снимков КТ или МРТ. Рассказываем, как проходит путь от DICOM до STL.
Обновлено 28.10.2026
Когда клиника сообщает, что хирурги провели операцию с использованием напечатанной модели, в центре внимания обычно сама операция. Но за ней стоит рабочий процесс, который знаком и инженерам, и преподавателям: из объёмного снимка получают цифровую модель, а затем печатают её. Для обучения и объяснения этот путь доступен без специального оборудования.
Шаг 1. Снимок в формате DICOM
КТ-аппарат делает сотни послойных снимков и сохраняет их в формате DICOM. Один срез — одно изображение 512×512 пикселей. Толщина среза — 0,5–1,25 мм для детальных исследований. Чем тоньше срезы, тем точнее модель. Файлы содержат не только изображение, но и данные пациента, поэтому перед передачей их обезличивают.
Шаг 2. Загрузка в программу
В бесплатной программе 3D Slicer открывают папку с DICOM. Программа складывает срезы в объём и показывает три проекции: сверху, сбоку и спереди. Здесь выбирают область интереса, например череп, позвоночник или колено.
Шаг 3. Сегментация
Сегментация — выделение нужной структуры. Для костей используют пороговую фильтрацию: на КТ кости светлее мягких тканей. Подбирают порог плотности (в единицах Хаунсфилда): для кости обычно от 200–300 HU. Программа закрашивает всё, что выше порога. Далее убирают лишнее: стол томографа, соседние структуры, шум. Для мягких тканей и сосудов порог иной, часто нужна ручная доработка.
| Структура | Примерный порог, HU | Примечание |
|---|---|---|
| Кость | 200–300 и выше | чёткая граница |
| Лёгкие | −900 до −400 | воздух внутри |
| Сосуды с контрастом | 150–400 | зависит от контраста |
| Мягкие ткани | 20–80 | плохо отделяются, нужна ручная работа |
Шаг 4. Построение сетки и экспорт
Выделенный объём превращают в трёхмерную сетку: это 3D-поверхность из треугольников. Затем её сглаживают (чтобы убрать «ступеньки» срезов), упрощают и сохраняют в STL. Для печати важно, чтобы сетка была замкнутой, без дыр и самопересечений. Недостающее исправляют в Meshmixer, MeshLab или Blender.
Шаг 5. Подготовка к печати
Исходная модель не всегда годится. Перед печатью:
- Убирают мелкий шум. Плавающие островки и лишние кусочки.
- Утолщают тонкие структуры. Стенки тоньше 0,8–1 мм не напечатаются.
- Делят на части, если модель больше стола или нужно показать внутреннее устройство.
- Добавляют основание и метки ориентации (левая, правая стороны).
- Масштабируют: 1:1 для точных пособий, 1:2 для демонстрации.
Какой материал выбрать
| Задача | Материал | Причина |
|---|---|---|
| Учебное пособие, кость | PLA | жёсткий, бело-бежевый, недорого |
| Модель с тонкими структурами | фотополимер | детализация до 0,05 мм |
| Прозрачная модель с цветным каналом | прозрачный PETG или смола | видно внутреннее устройство |
| Гибкая модель сосудов | TPU | имитирует упругость |
| Цветная демонстрационная | многоцветная печать до 4 цветов | органы разными цветами |
Что важно понимать о назначении
Печатная модель из пластика — пособие для обучения и наглядности: показать студентам анатомию, объяснить пациенту схему лечения, разобрать случай на практикуме. Это не медицинское изделие: размеры и свойства пластика не повторяют живую ткань. Подробнее о том, что печатают в медицине, читайте в статье что печатают в медицине, а об анатомических моделях — в статье модель позвоночника.
Типичные проблемы при подготовке
- Ступеньки на поверхности. Толстые срезы дают лесенку. Сглаживание в программе убирает её, но слегка уменьшает мелкие детали.
- Металлические артефакты. Импланты, пломбы и фиксаторы искажают снимок. Участок приходится дорабатывать вручную.
- Тонкие кости. Слишком тонкие стенки (орбита, лопатка) на КТ могут выглядеть «дырявыми». При печати их утолщают, предупредив об этом.
- Слипшиеся структуры. Соседние кости с близкой плотностью объединяются в одну массу. Их разделяют кистью-ластиком в 3D Slicer.
- Масштаб. Убедитесь, что экспорт идёт в миллиметрах: ошибка в единицах даёт модель размером с горошину или с дом.
Пример: модель коленного сустава для практикума
Для занятий по ортопедии нужна модель бедренной и большеберцовой костей в области колена. Из КТ выделяют кость порогом 250 HU, убирают надколенник и мелкие фрагменты, сглаживают и экспортируют две отдельные детали. Каждую делают на подставке с метками «левая нога». Печать из PLA белого цвета в масштабе 1:1: вес двух костей около 220 г, стоимость примерно 2 000 ₽ по прайсу. Для разбора варианта с повреждением можно напечатать две копии: целую и с дефектом.
Анонимизация данных
Перед отправкой данных убирают сведения о пациенте. В STL-файле их нет, поэтому проще пересылать готовую сетку. Если нужен DICOM, его пропускают через анонимайзер (в 3D Slicer есть встроенный модуль) и проверяют заголовки. Данные пациента на стороне исполнителя не нужны: для печати достаточно формы. Учебные модели обычно делают по обезличенным или общедоступным наборам данных, которые доступны в открытых медицинских архивах.
Цена и срок
Печать учебной модели черепа 1:1 весом 150 г из PLA: по прайсу от 9 ₽ за грамм это 1 350 ₽. Подготовка сетки к печати от 1 500 ₽ (очистка, ремонт, деление на части). Модель из смолы с тонкими деталями от 35 ₽ за грамм. Срок: 2–5 дней.
Если нужно сделать
Отправьте обезличенный STL или другой формат на странице прототипирования: мы подготовим файл и напечатаем модель. Для анатомических пособий в учебных заведениях смотрите статью 3D-печать в образовании, а моделирование и доработку файлов оформляют на странице 3D-моделирования.