个性化手术模板作为将术前规划方案转化到临床实际操作中的有效手段而被广泛使用。目前国内的手术模板主要依赖进口或使用CAD绘图软件设计。前者的费用高昂、交付时间较长且医生无法参与模板的设计过程;后者设计操作繁琐,需要由工程师代替医生完成。针对模板设计工作的现状,本文提出了一种基于3D打印的个性化外科手术模板设计方法。这是一种半自动式的计算机辅助设计方法,用户只需在重建的三维模型表面取点,导入种植体或医用螺钉轴线,输入相关参数,即可得到个性化的手术模板模型。本文针对其中的关键算法进行了研究,主要包括曲面分割、曲面偏移、给定边界内的曲面填充以及布尔运算等。该方法的主要流程如下:首先,用户在手术部位的重建三维模型表面取点勾画出目标区域,根据用户点计算模型顶点的有符号标量值,通过提取等值线实现曲面分割从而得到模板的内表面。建立内表面的距离场,根据模板的厚度提取等值面,从等值面中分割出模板的外表面。利用直纹曲面联接内外表面形成模板的基板。此处将直纹曲面问题转化成单向赋权图中的最短路问题并使用标号设定算法求解。最后根据术前规划结果及用户设定参数生成导向圆柱,通过本文提出的布尔运算方法将导向圆柱与基板结合生成最终的手术模板STL模型,通过3D打印制造出手术模板。本文以VS2008为集成开发环境,结合开源类库Qt和VTK开发了一款手术模板设计软件,实现了这一方法,并将其集成到术前规划软件中。通过简单友好的用户操作界面,医生可以根据病灶部位的重建三维模型和术前规划结果方便地设计手术模板。应用该系统设计了几种不同解剖部位的手术模板,针对软件的运行效率及影响运算速度的参数进行了分析,验证了本文所提出方法的有效性、高效性及通用性。