【3D列印快訊】3D列印肝臟模型進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃

3D列印在提供醫(yī)療領(lǐng)域的術(shù)前規(guī)劃上有很大的好處。但是，由於工業(yè)級(jí)列印機(jī)的高成本，更不用提難以取得的軟體，
因此沒(méi)有被廣泛使用。
Jan Witowski與Jagiellonian大學(xué)的研究小組一起，研發(fā)如何使用桌上型3D列印機(jī)創(chuàng)造出人類(lèi)肝臟模型作為複雜手術(shù)
前使用。術(shù)前模型（或者是已知的術(shù)前指南）在需要準(zhǔn)確解剖可視化的手術(shù)中特別有用。
他們認(rèn)為優(yōu)於標(biāo)準(zhǔn)的成像技術(shù)能提供幾個(gè)好處，如有更短的手術(shù)和恢復(fù)時(shí)間，減少失血和更好的切除邊緣。

醫(yī)生面臨的挑戰(zhàn)

當(dāng)在肝臟上進(jìn)行腹腔鏡切除時(shí)，能看到腫瘤在哪里以及附近血管位於何處非常重要。減少手術(shù)過(guò)程中失血過(guò)多的風(fēng)險(xiǎn)。
這是一個(gè)微創(chuàng)手術(shù)，外科醫(yī)生熱衷於探索改善準(zhǔn)備手術(shù)的新方法。然而，根據(jù)最新的文獻(xiàn)，全世界的醫(yī)生中只有10例
使用3D列印作為其準(zhǔn)備過(guò)程的一部分。最大問(wèn)題是，究竟是什麼阻止他們使用此技術(shù)？


Witowski在他的論文中所指出，傳統(tǒng)上，外科醫(yī)生不使用3D列印的主要因素是成本。
工業(yè)級(jí)3D列印機(jī)價(jià)值超過(guò)20萬(wàn)美元，很少有醫(yī)療機(jī)構(gòu)的專(zhuān)業(yè)人員會(huì)使用它們。
另外，由於細(xì)分的軟體花費(fèi)了數(shù)千美元，而這些都是很少?gòu)臉I(yè)者願(yuàn)意承擔(dān)的所有成本。直到最近，大多數(shù)肝臟模型
是使用材料噴塗（Polyjet / Multijet）創(chuàng)造的，每個(gè)模型的成本都高達(dá)5,000美元。
阻止外科醫(yī)生接受3D列印技術(shù)的另一個(gè)重要因素是時(shí)間。使用工業(yè)級(jí)3D列印機(jī)開(kāi)發(fā)模型需要四到七天的時(shí)間。
外包則會(huì)花更長(zhǎng)的時(shí)間。
 Witowski還強(qiáng)調(diào)SLA和SLS不合適的事實(shí)，因?yàn)橥饪漆t(yī)生將失去可視化實(shí)質(zhì)（肝臟的外部形狀）的能力。他的目標(biāo)
是提供一種替代方案，使用FDM列印機(jī)和矽膠，會(huì)讓製造成本降低了一小部分，同時(shí)保留改善手術(shù)過(guò)程所需的所有
細(xì)節(jié)。

使用Ultimaker 3D列印機(jī)來(lái)創(chuàng)造肝臟模型

使用桌上型3D列印機(jī)3D列印肝臟模型將所有時(shí)間減少了約60-100小時(shí)。價(jià)格也相當(dāng)?shù)汀?Witowski用圖表來(lái)說(shuō)明它
是如何運(yùn)作的。
這名52歲的女性患者首先進(jìn)行了腹腔鏡結(jié)腸直腸切除術(shù)，兩年後接受了腹腔鏡右半肝切除術(shù)（二次肝切除術(shù)），
當(dāng)CT顯示單一異時(shí)性轉(zhuǎn)移後。
她的CT掃描清晰地顯示其剖面結(jié)構(gòu)，然後將虛擬模型轉(zhuǎn)換成STL文件並進(jìn)行3D列印。
為了3D列印，Witowski使用了Blender，Meshmixer和Ultimaker Cura以及一臺(tái)Ultimaker 2+ 3D印表機(jī)。



模型開(kāi)發(fā)階段

模型開(kāi)發(fā)由四個(gè)關(guān)鍵階段組成：物件分割、常見(jiàn)的3D模型電腦處理、切片和列印，最後用矽膠固化再進(jìn)行整理和組
裝。
總列印時(shí)間範(fàn)圍是60到100小時(shí)，取決於模型的尺寸、零件的數(shù)量、列印精準(zhǔn)度和列印機(jī)類(lèi)型。在這種情況下，需
要72小時(shí)列印，並且因?yàn)榛Q材料和列印平臺(tái)的尺寸，必須在六個(gè)列印作業(yè)下執(zhí)行。
後處理是重要的，以最大限度地提高矽膠表面的光滑品質(zhì)，並防止混濁。使用100-300號(hào)砂紙打磨模型，然後用水
洗滌並放乾。然後用自流平樹(shù)脂XTC-3D塗抹，等待其固化約3小時(shí)直到樹(shù)脂乾燥，然後重複此過(guò)程以確保表面足夠
光滑用在矽膠鑄造。
使用普通的氰基丙烯酸酯基黏著劑將多零件的結(jié)構(gòu)黏在一起，然後在連接區(qū)域用絕緣膠帶和橡皮泥保護(hù)?？煞乐硅T
造階段矽膠洩漏。
成果
由於Ultimaker，Witowski能夠創(chuàng)造一個(gè)透明的，完整尺寸的肝臟模型，可看見(jiàn)血管和結(jié)直腸癌的惡性轉(zhuǎn)移，價(jià)格
低於150美元。是藉由3D列印模型和矽膠鑄模的組合來(lái)達(dá)成的。

像Ultimaker這樣的桌上型3D列印機(jī)可以立即放在醫(yī)院中，並在數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)生成病人解剖體的物理模型。
這讓外科醫(yī)生能夠觸摸和感受模型，使規(guī)劃手術(shù)的過(guò)程能更加逼真。

Jan的結(jié)論是：「我選擇Ultimaker是因?yàn)樗目煽啃浴?span title="I need to have a printer that won’t fail me when I am printing several 20+ hour print jobs day after day.">我需要一臺(tái)列印機(jī)，是當(dāng)我每天列印20多個(gè)小時(shí)的列印作業(yè)
時(shí)，都不會(huì)讓我失望。我真的相信，使用低成本列印是邁向個(gè)性化醫(yī)療的一大步。我一定會(huì)繼續(xù)使用Ultimaker，
特別是對(duì)那些需要按時(shí)提供結(jié)果的高度影響計(jì)畫(huà)。“

 

成本和時(shí)間

使用傳統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)造模型，估計(jì)成本為肝臟模型約$1,000和腎臟模型$500。

製造方法之間的成本比較

由於Witowski不需要額外的人員（專(zhuān)家、技術(shù)人員、電腦圖形等）來(lái)執(zhí)行，所以用3D印表機(jī)操作相關(guān)的勞動(dòng)力成
本和其他成本就被忽視了。
使用FDM方法，此模型能在五天內(nèi)就創(chuàng)造出來(lái)。
然後外科醫(yī)生可以通過(guò)視覺(jué)和觸覺(jué)來(lái)探索模型，幫助他們創(chuàng)造一個(gè)手術(shù)計(jì)劃。

更廣泛的影響力

Jagiellonian大學(xué)在血管外科、心臟外科和泌尿外科等部門(mén)皆?huà)?cǎi)用3D列印技術(shù)，在波蘭建立了最大的3D列印研究
中心，並為全國(guó)的醫(yī)生提供諮詢(xún)服務(wù)。
Jan和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，3D列印不僅是一種趨勢(shì)，更是一種真正的醫(yī)療工具。該部門(mén)很高興能與FDM技術(shù)進(jìn)一
步合作，同時(shí)探索更廣泛的優(yōu)勢(shì)。
外科指導(dǎo)，培訓(xùn)的醫(yī)學(xué)生向患者示範(fàn)模型提供醫(yī)生和患者更多的互相的理解和安心感。

「我深信使用低成本列印是邁向個(gè)人化醫(yī)療的一大步?！?/strong>

最近，Jan和他的團(tuán)隊(duì)為波蘭Otwock的心臟病專(zhuān)家們列印了一個(gè)肺動(dòng)脈模型，用在肺動(dòng)脈球囊成形術(shù) - 這是一個(gè)
擴(kuò)大狹窄或阻塞的動(dòng)脈或靜脈的過(guò)程。報(bào)告顯示，使用這些模型減少了手術(shù)時(shí)間，改善了短期結(jié)果，並有助於明
顯的規(guī)劃。

醫(yī)療實(shí)踐上開(kāi)始更廣泛地採(cǎi)用桌上型的3D列印技術(shù)，並獲得最大收益，可能只是時(shí)間問(wèn)題。

免責(zé)聲明：Ultimaker 3D列印機(jī)設(shè)計(jì)和製造適用於商業(yè)環(huán)境中與Ultimaker工程熱塑性塑料進(jìn)行熔融沈積建模。
精確度和速度的結(jié)合使得Ultimaker 3D列印機(jī)成為概念模型、功能原型和小批量生產(chǎn)的完美機(jī)器。儘管我們?cè)?br /> 使用Ultimaker Cura的3D模型複製方面達(dá)到了非常高的水平，但是用戶(hù)仍然有責(zé)任對(duì)列印物件的應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證
，特別是有關(guān)醫(yī)療設(shè)備和航空學(xué)。

原文連結(jié):https://ultimaker.com/en/stories/39791-3d-printing-a-cost-effective-personalized-liver-model-for-preoperative-planning