FDM 技术

FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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【Stratasys应用】Stratasys数字解剖3D打印机性能升级,超逼真还原人体骨骼真实触感

【Stratasys应用】Stratasys数字解剖3D打印机性能升级,超逼真还原人体骨骼真实触感

2020-12-03 11:30

近日,3D打印巨头Stratasys优化了J750™ 数字解剖3D打印机的性能,这让它打印出的骨骼模型不仅看上去栩栩如生,还符合生物力学标准,并得到临床研究的支持。这次升级让这款3D打印机能够模拟多孔骨骼结构、纤维组织和韧带,帮助医学专家制作出逼真的人骨模型。

数字解剖打印机于一年前首次推出,使用强大的数字解剖软件和GelMatrix™ 、TissueMatrix™树脂材料,模拟心脏和血管等软性软性组织。该技术的运用成功帮助医疗机构优化术前准备工作,也帮助医疗器械制造商进行测试、在新设备上培训专业医疗人员。使用BoneMatrix™材料和全新升级的软件还可将这些优势应用于整形外科。

“我们相信充足的准备能带来更好的临床结果,骨骼的机械特性是其支持运动的基础,它为我们的重要器官提供保护,并最终影响我们的生命质量。针对不同患者的独特性,通过3D打印制作出精确呈现生物力学特点的模型,这将对准备工作起到至关重要的作用。

—Osnat Philipp   Stratasys全球健康护理团队副总裁”

尽管骨骼模型需求量很大,但传统方式存在着明显缺陷。过去,医疗行业所使用的尸体骨骼或传统3D打印技术,都被证实无法满足需求。人体骨骼非常昂贵,且极难获得所需的精确病理特征,比如带有肿瘤或表现不同年龄阶段特征。现有的人造骨骼模型又缺乏对患者个体特征的表现,传统3D打印的模型在生物力学上也不够逼真。相反,无论是置入螺钉、钻孔还是锯骨,医疗人员都可以通过数字解剖打印模型感受到逼真的触感,且每一个模型都来自真实病例的扫描。

佛罗里达州一家儿童医院的医疗主任介绍说,3D打印的头骨和脊柱模型让医生有机会练习骨骼切割和钻孔。她的研究重点是运用先进模拟技术革新儿科培训和教育。“这对我来说充满机遇,因为医生可以在‘手术前先预先练习’,这将减少手术用时,降低发病率和死亡率,帮助我们缩短麻醉时间,减少对大脑的损伤。”

毫无疑问,3D打印机本身就是一种尖端科技,而数字解剖软件让它的力量得以释放。经过多年的专家测试,全球顶尖的学术医疗中心和医院通力合作,共同开发并完善了超过100种复杂的预设情况。

比如,椎间盘可打印正常或退化形态,脊柱关节可以打印出不同的硬化程度,颅骨结构比一般骨骼更加紧密,长条形的骨骼还能打印出不同数量的骨髓。

总之,不同材料的组合能够在三维立体空间中确保表现准确的生物力学特征。

而此次全新升级的数字解剖软件可以让用户定制骨骼模型的张力范围,在置入螺钉时不存在破坏模型的风险。

  • 同时,对于长条形骨骼模型也增加了更多操控选择,比如可以自主打印骨骼的远端和近端,并将复杂的内部结构匹配到正确的区域。
  • 此外,本次升级还引入了骨骼分析工具,将骨骼模型内部结构进行可视化呈现,以便确诊病理特征、选择合适的治疗方案。

特拉维夫大学计算力学和实验生物力学实验室的研究人员对数字解剖3D打印的骨骼模型特性进行了临床评估,尤其关注模型对于螺钉—骨抗拔出力的还原度,以及使用骨皮质和骨松质螺钉时的旋动扭矩。2020年度研究结果显示,3D打印模型在螺钉—骨抗拔出力方面和人体尸骨具有相似的触觉反应。

今年的另一个研究案例来自以色列理工学院材料科学和工程实验室的研究员,他们将3D打印的脊柱模型与尸体脊柱进行精准度对比。

研究发现,对照公开文献中人体脊柱的研究,3D打印的腰椎模型能够精准表现运动范围。

对于精准医疗,Stratasys的J750 DAP 3D打印机就是一台为医疗而生的3D打印机,能制造出无与伦比的解剖模型和部件,为医生提供逼真的测试环境、为患者提供精准的治疗方案。

源文摘自:Stratasys

延伸阅读:医疗行业|大幅缩短手术时间及治疗成本,3D打印模型助力精准医疗

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