研究

美国研究人员使用Formlabs技术评估3D打印医学模型的准确性

来自美国多所大学的七名研究人员发表了一项评估3D打印医学模型准确性的研究。

不同于以往侧重于单一器官和病理的同类研究,该研究涵盖了跨越多种病理的医学模型,在本质上更加全面。这项研究的独特之处在于它只关注树脂基3 b Formlabs形式3D打印机,广泛用于医疗机构的牙科、外科规划和教育应用。

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

精确度的重要性

在医疗保健领域,3D打印正越来越多地用于从解剖模型到手术指南和医疗植入物的所有领域。雷竞技官网登录许多医院和医疗中心甚至有内部3D打印实验室,这通常被称为即时3D打印。

在这些应用中,医疗模型的3D打印是最发达的。当与3D扫描和x光技术相结合时,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尸体替代。3D打印医学模型允许外科医生为即将到来的治疗做更好的准备通过提供一种可视化的方法来理解组织和器官之间的空间和解剖关系。

不幸的是,当涉及到临床可接受的测量精度时,没有商定的标准,但尺寸精度低于1mm被认为是足够的。如果这些3D打印模型存在缺陷和精度不准确,这可能导致糟糕的治疗计划,潜在地将患者置于危险之中。因此,仍然有必要了解模型精度如何可以影响某些参数,如使用的材料,模型的几何形状,和构建的方向。

研究小组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。
研究小组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?

美国团队首先用三种树脂(Elastic、Clear和Grey Pro) 3D打印了七个不同的模型——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。

当测量模型的准确性时,该团队在每个病理周围创建了两个坚实的测量块,非常简单地使用了一个高精度的数字千分尺。这些测量值与相应的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,平均绝对误差约为0.25mm。有趣的是,空心模型的精度明显低于固体模型,弹性模型的精度低于刚性模型。虽然0.1mm和0.05mm层高设置之间的精度没有差异,但发现在建造室中水平方向(较短)的医学模型比垂直方向(较高的z高度)的模型精度更低。

许多结果可以归因于倒置桌面SLA 3D打印的物理特性,特别是与从大桶底部剥离零件所造成的力量有关。尽管如此,由于尺寸精度在1毫米以下,Formlabs Form 3B被确定为足够精确的3D打印医疗模型,前提是零件是固体的,由刚性树脂制成。

该研究的合著者Prashanth Ravi总结道:“我相信这篇论文对围绕这一主题的越来越多的文献做出了有价值的贡献,因为它首次在医学3D打印领域中将解剖模型的准确性与潜在的过程物理结合起来。”

该研究的更多细节可以在这里找到.该论文由Prashanth Ravi、Leonid cheepelev、Nathan Lawera等人共同撰写。

就在去年,一项类似的研究昆士兰科技大学挑战了FDM 3D打印过程的准确性当涉及到额外制造的解剖重建时。研究团队能够证明,改变构建的切片重建间隔对3D打印模型的空间复制精度有显著影响。

在生物打印领域,来自卡内基梅隆大学以前有没有开发出一种方法3D生物打印全尺寸人类心脏模型.科学家们的自由可逆悬浮水凝胶包埋(FRESH)技术包括将一种环保的海藻酸聚合物挤压到一个定制的明胶容器中。

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