芬兰研究人员使用3D打印改进鼻腔手术计划

3D打印生物医疗
2020
07/15
11:02
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2020年7月15日,南极熊从外媒获悉,芬兰坦佩雷大学的一个研究团队尝试利用3D打印进行鼻腔手术准备。为了确定3D打印是否能真实复制鼻腔的解剖结构和通过鼻腔的气流,团队扫描和打印一组内部鼻腔通道。对打印物的分析表明,或许该技术可以作为一种更快、成本更低的鼻腔测量评估方法。

手术规划

医学专业人员在规划高风险手术时,曾经使用过各种肢体和器官的模型和打印。在关键的手术前阶段使用这些模型可以帮助提高手术的成功率,因为它有助于可视化。另外,3D打印模型也可以在课堂上作为医学新生的教学工具。

不过,据研究人员介绍,3D打印尚未用于鼻内通道的建模。他们认为这是由于鼻子的相对复杂性,使其难以保持精度。取而代之的是,鼻子的3D模型往往是传统的铸造的硅胶,以粒子图像测速(PIV)和计算流体动力学(CFD)作为技术分析工具。不幸的是,制作和分析这些模型是一个缓慢、费力且往往成本高昂的过程--3D打印希望能够取代这一过程。

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△对患者和相应的PLA模型进行测量,图片来自坦佩雷大学

3D打印的鼻腔通道

团队首先对5名成年慢性鼻塞患者进行了锥形束计算机断层扫描(CBCT)。之所以选择CBCT,是因为与传统CT扫描相比,其辐射剂量相对较低。使用MATLAB将扫描数据转换为3D打印格式,然后使用Slic3r制备和切片。打印使用LulzBot Taz 4 3D打印机和PLA材料完成。

为了准确地比较打印的患者鼻子,所有PLA部件也要通过CBCT扫描。从两组扫描的上颌窦体积来看,3D打印件的体积略微偏离了1.05立方毫米左右,不过这被认为是非常接近实际值范围的。

最后,将打印部件的气流阻力与患者鼻子的气流阻力进行比较。这是用一种叫做鼻压计的仪器来完成的--这是一种专门为此目的而制造的设备。研究人员将管子连接到打印件的背面,并将另一端卡在自己的鼻子上进行科学。由于两组患者的阻力值相近,研究小组认为,他们此前从未见过的3D打印鼻腔的方法在临床上有很大的应用前景。

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△患者的CBCT扫描和相应的PLA模型,图片来自坦佩雷大学

该研究的进一步细节可以在题为  ‘Three-Dimensional Printing of the Nasal Cavities for Clinical Experiments’的论文中找到。该论文由Olli Valtonen、Jaakko Ormiskangas、Ilkka Kivekäs、Ville Rantanen、Marc Dean、Dennis Poe、Jorma Järnstedt、Jukka Lekkala、Pentti Saarenrinne和Markus Rautiainen共同撰写。


编译自:3dprintingindustry


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2020-7-16 10:38:53 | 显示全部楼层
鼻腔通道建模和3D打印都很简单.
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