研究

美国研究人员使用Formlabs技术评估3D打印医疗模型的准确性

来自美国多所大学的七名研究人员发表了一项研究,评估了3D打印医疗模型的准确性。

不同于那些倾向于关注单一器官和病理的类似研究,这项工作涵盖了跨越多种病理的医学模型,使其在本质上更加全面。这项研究的独特之处在于它只专注于树脂基材料3 b Formlabs形式3D打印机,广泛用于医疗机构的牙科,外科计划和教育应用。

Formlabs Form 3B 3D打印机。通过Formlabs照片。
Formlabs Form 3B 3D打印机。通过Formlabs照片。

精确的重要性

在医疗领域,3D打印越来越多地用于从解剖模型到外科指南和医疗植入物的一切。许多医院和医疗中心甚至拥有内部3D打印实验室,通常被称为护理点3D打印。

其中,医学模型的3D打印是最发达的应用之一。当与3D扫描和x射线技术结合时,这些工具可以成为病人护理的一个非常重要的部分,并作为一种更容易获得的替代尸体。3D打印医疗模型使外科医生可以为接下来的治疗做更好的准备通过提供理解组织和器官之间的空间和解剖关系的视觉方法,并提供手术。

不幸的是,对于临床可接受的测量精度还没有统一的标准,但是小于1mm的尺寸精度就已经足够了。如果这些3D打印模型存在缺陷和精度不准确,这可能会导致糟糕的治疗计划,有可能使患者处于危险之中。因此,仍然需要了解模型的精度是如何受到某些参数的影响的,如使用的材料,模型的几何形状,和构建的方向。

研究团队3D打印了7个不同的模型用于综合研究。图片来自辛辛那提大学。
研究团队3D打印了7个不同的模型用于综合研究。图片来自辛辛那提大学。

3B表格的情况如何?

美国团队开始使用三种树脂(Elastic, Clear和Grey Pro) 3D打印七个不同的模型——六个解剖模型和一个参考立方体。解剖模型的设计涵盖了几种常见的病理,包括神经、心血管、腹部和肌肉骨骼。

到了测量模型准确性的时候,该团队在每个病变周围创建了两个固体测量着陆块,并且非常简单地使用了高精度数字测微计。这些测量值与相应3D文件的设计尺寸进行了比较。

从结果来看,所有模型的最大绝对误差都小于1mm,平均绝对误差在0.25mm左右。有趣的是,空心模型的精度明显低于实体模型,弹性模型的精度明显低于刚性模型。虽然0.1mm和0.05mm层高设置之间的准确性没有差异,但发现建造室中水平方向(较短)的医疗模型不如垂直方向(较高z-高度)的医疗模型准确。

许多结果可以归因于倒置桌面SLA 3D打印的物理,特别是与从容器底部剥落的部件造成的力有关。尽管如此,尺寸精度在1mm以下的范围内,Formlabs Form 3B被确定为足够精确的3D打印医疗模型,前提是部件是固体的,并由刚性树脂制成。

该研究的合著者Prashanth Ravi总结道:“我相信这篇论文首次将解剖模型的准确性与医学3D打印领域的基础过程物理学结合起来,对围绕这一主题的文献增长做出了有价值的贡献。”

该研究的进一步细节可以在这里找到。该论文由Prashanth Ravi、Leonid Chepelev、Nathan Lawera等人共同撰写。

就在去年,一项类似的研究昆士兰理工大学挑战了FDM 3D打印工艺的精度当它来到瘾地制造解剖学重建时。研究团队能够证明改变构建的切片重建间隔对3D印刷模型的空间复制精度产生了重大影响。

在生物打印领域的其他领域,来自卡内基梅隆大学以前有没有开发过一种方法3D生物打印全尺寸人类心脏模型。科学家们的自由形式可逆嵌入悬浮水凝胶(FRESH)技术涉及到将一种环保的海藻酸聚合物挤压到定制的明胶容器中。

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特色图片显示的是Formlabs Form 3B 3D打印机。通过Formlabs照片。

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