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设计师开发3D打印仿真人体模型供医学训练

发布时间: 2015-01-19 07:04 来源: 天工社 作者: 网络 点击: 我要评论 条评论)

日前,在新西兰维多利亚大学学习的工业设计专业学生HamishMcIntosh正在投身于一项很有前途的创业项目,就是使用3D打印技术开发解剖模型,该解剖模型可用于对医学院学生的教育,以及帮助外科医生为有风险的手术做好准备。

不过这并不是那种在生物教室里常见的笨拙地站在角落里的人体骨架。相反,他开发的是那种能够准确展现人体各部位(比如气管)特性的模型,使得医生能够在实际切开病人的气管之前,仔细研究可能出现的各种问题。或许更令人印象深刻的是,McIntosh3D打印的组织能够准确模仿人体皮肤的柔性和其它各种属性,供学生们练习,比如缝合伤口等。因为显然没人愿意去当一位年轻医生的首个病人。

Hamish的硕士课程大多集中于模拟解剖项目,其中,在他自己的话说,包括使用多材料3D打技术来模拟解剖:“多材料3D打印使得我们能够使用刚性和柔性材料来模拟各种不同密度的人体部位。3D打印还可以使用CT或MRI扫描数据专门为某一特定患者创建解剖模型。这样的打印结果对于医疗培训和理解人体的解剖结构是有益的。”

就目前来讲,Hamish一直在开发人体颈部的解剖模型,这是一个非常复杂的部分,充满各种不同的器官组织,如肌肉、气管、喉以及皮肤等。虽然很小,但从解剖学来讲,其复杂性远超其它人体部位和器官,但惟其如此,更能充分展现3D打印技术的相对优势。Hamish在临床医生的帮助下,已经开发出了一个非常漂亮的多组件模型。

不过,由于这只一个非常复杂的器官,很多地方具有不同的厚度、密度、弹性等,Hamish不得不依靠两台普通的FDM3D打印机和一台Stratasys公司的Connex3D打印机来实现所有不同部件。不过,即使是在Stratasys公司技术的帮助下,这也是一项艰巨的设计过程,其中需要大量的迭代和来自医疗专业人士的反馈建议。“作为医生,他们人体的各种内部细节非常了解,并指出了早期模型中的很多漏洞,包括环状软骨不够突出、肌肉太硬、软骨之间缺乏衔接等。”

在多次迭代之后,Hamish终于开发出了一个能够准确模仿人体颈部结构的模型,受到了当地惠灵顿医院医生们的欢迎。

不过最令人印象深刻的还是他的模拟解剖项目中的3D打印皮肤部件。“医生们希望有一个3D打印的类似人类皮肤的模型能够让他们联系基本技能,如缝合等。但其中的主要挑战是在进行多材料打印时,有些材料的特殊属性如何克服,比如有的材料过于滑溜不好夹,而且不具有人类皮肤的柔软度。”

现在,你可以想像3D打印皮肤是一个多么艰苦的过程,特别是当它需要柔软度达到非常高的水平时。为了实现这一目标,Hamish在打印模型的边界使用了多一点材料,并在其表面生成了纹理,从而模拟出来与人体非常接近的肌肤质感。

从长期而言,Hamish希望能造出一个人体的“工作原型,这个原型的各个部分能够用于测试医疗工具和具体的手术等。在Hamish的设想中未来的这种模型甚至会加上颜色和液体来创造一个更加真实的体验。然而,由于Hamish的学习和研究仍在进行中,可能需要很长时间医学学生才能够在3D打印的仿真人上练习技能,而不是人体。

(责任编辑:单刀)
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