جراحی به کمک رایانه به منظور افزایش دقت و قابلیت اطمینان در عمل جراحی نشان دهنده ی یک روند رو به پیشرفت در زمینه ی مهندسی پزشکی است. این فرآیند، همکاری بین مهندسان و متخصصان پزشکی را نشان می دهد. امروزه استفاده از پیچ های ساقه ای در جراحی ستون فقرات برای هم جوشی مهره ها، مورد توجه بسیاری از جراحان قرار گرفته است. به منظور قرار دادن پیچ های ساقه ای در ناحیه ی کمر، از روش دست آزاد استفاده می شود که عوارضی از قبیل خطر تضعیف استخوان، ضایعات نخاع و بروز پارگی ریشه های عصبی یا رگ های خونی را در پی دارد. جهت کاهش این عوارض و افزایش دقت جراحی در ناحیه ی کمر از شابلون های جراحی ستون فقرات استفاده می شود. از آن جایی که این شابلون ها فقط در اندازه های استاندارد در بازار موجود می باشند؛ لذا مشکلاتی از قبیل نامناسب بودن اندازه، انحراف زاویه، انحنا و مشکلات خاص خود را در پی دارند. جراحان جهت استفاده ی بهینه از این شابلون ها، نیاز مبرم و جدی به اطلاع از طراحی آن دارند. هدف این پژوهش آن است که با توجه به گسترش روزافزون فن آوری نمونه¬سازی سریع در صنعت، پزشکان و متخصصان علم پزشکی درک درست و واقعی نسبت به این روش و کاربرد آن در پزشکی پیدا کنند. علاوه بر این مهندسین علم نمونه-سازی سریع نیز بتوانند با پزشکان ارتباط موثر و مفیدی برقرار نموده و درک درست و کاملی از دانش پزشکی بیابند. در تحقیق پیش رو طراحی و پیاده سازی شابلون های بیومکاترونیک با استفاده از فن آوری نمونه سازی سریع به روش مدل سازی لایه ذوبی به منظور بهینه سازی در دقت جراحی ستون فقرات مورد مطالعه قرار می گیرد. این تحقیق با جمع آوری اطلاعات بیمار به دنبال طراحی شابلون جراحی ستون فقرات، مختص همان بیمار می باشد؛ به این صورت که قبل از عمل، از ناحیه ی کمر بیمار تصاویر مقطع نگاری رایانه ای گرفته، تصاویر به صورت دوبعدی، لایه به لایه، در سه جهت تهیه و با پسوند dicom ذخیره شدند. مدل سه بعدی مهره ی کمری شماره ی 3 با پسوند stl استخراج گردید. از دستگاه چاپگر سه بعدی جهت تولید شابلون بیومکاترونیک و مدل سه بعدی مهره ی کمری شماره ی 3 استفاده شد. ارتفاع لایه ۰٫۲۵ میلی متر، ضخامت دیواره ۰٫۸میلی متر، تراکم 50 درصد، سرعت چاپ 30 میلی متر بر ثانیه، دمای چاپگر 215 درجه ی سانتی گراد و قطر رشته ۲٫۹۵ میلی متر، پارامترهایی است که در حین تولید به آن ها توجه شد. سپس، شابلون جراحی ستون فقرات مختص همان بیمار طراحی گردید. نتایج نشان داد که استفاده از شابلون های بیومکاترونیک شخصی بیمار، علاوه بر افزایش دقت جراحی و کاهش عوارض جانبی، موجب کاهش زمان عمل جراحی نیز می گردد. این مطالعه فوایدی جهت رشد و توسعه فن آوری نمونه سازی سریع در صنایع پزشکی و به ویژه توسعه ی مهندسی پزشکی دارد.