Chiński zespół opracowuje niedrogą, bardzo dokładną metodę drukowania 3D modeli wątroby pacjenta

Operacje wątroby mogą być skomplikowane i dezorientujące dla chirurgów pracujących bez wcześniej określonych ścieżek i planów z dokładnego modelu 1: 1, a wątroby okazały się realnym celem dla modeli medycznych drukujących 3D. W oparciu o prace wykonane w chińskim szpitalu Zhujiang, kierowanym przez Fang Chihua, a także badania z japońskiego Uniwersytetu Tsukuba i Uniwersytetu Jagiellońskiego w Polsce, zespół Hebei postanowił opracować własną metodę drukowania modeli wątroby 3D, po tym jak jako chirurg Ke Zhang ze Stowarzyszonego Szpitala Uniwersytetu Hubei zauważa w rękopisie udostępnionym nam "innowacyjne optymalizacje i kontrola dokładności prawie na każdym kroku."

"Profesor Shujie Cheng jest mistrzem naszego szpitala i liderem naszej zespół badawczy. Jestem chirurgiem, a także członkiem komitetu Chińskiego Stowarzyszenia Lekarzy Medycyny "- mówi Zhang o skomplikowanych badaniach, którym zespół poświęcił prawie 10 miesięcy pracy.

Prace z innych Instytucje badawcze wspólnie skupiały się na tworzeniu tanich, dokładnych modeli wątroby drukowanych 3D, a zespół profesora Chenga starał się jeszcze bardziej obniżyć koszty i zwiększyć precyzję.

"Osiągnięcia wymienionych trzech zespołów są następujące: bardzo pouczające dla badań w Szpitalu Powiązanym Uniwersytetu Hebei. W międzyczasie zespół Cheng Shujie ma nadzieję, że metoda ta może stanowić niezawodną alternatywę dla chirurgów wątrobowych podczas długiego procesu popularyzacji technologii wielu dysz, a także obniżenia cen i zainspirowania większej liczby aplikacji tematycznych "- wyjaśnia Zhang w manuskrypcie.

Aby zwalczyć koszty i uzyskać wysoką rozdzielczość w swoich modelach medycznych, zespół zwrócił się do stereolitografii. Zhang wyjaśnia w manuskrypcie do projektu:

"Po raz pierwszy na świecie zespół kierowany przez profesora Cheng Shujie ze stowarzyszonego szpitala na Uniwersytecie Hebei spędził mniej niż 4 godziny na równoległym drukowaniu całego struktura wewnętrzna i powierzchnia wątroby pod warstwą o grubości 0,1 mm z szybkoschnącą żywicą światłoczułą za pomocą dwóch szybkoschnących drukarek LCD-SLA 3D wyposażonych w ciekły układ chłodzenia. Następnie, po dokładnym dopasowaniu przez zastosowanie ulepszonej tradycyjnej technologii formowania transferowego, zakończyli proces produkcji modeli medycznych specyficznych dla pacjenta z żywicą o wysokiej przezroczystości. Ponieważ od razu wydrukowano wewnętrzną strukturę wątroby, nowotwory złośliwe można wyraźnie zobaczyć w modelu. W porównaniu ze zmierzoną odległością od 3Dmodel komputerowy, błędy zmierzonej odległości drukowanego modelu i sąsiednich naczyń krwionośnych są mniejsze niż 0,7 mm w każdym kierunku. Przy założeniu skrócenia czasu drukowania drastycznie i polepszenia dokładności drukowania, obniżyło jeszcze koszty produkcji modelu, co znacznie zwiększyło wydajność i dokładność operacji. "

Ta metoda może stworzyć szczegółowe, życie -sized model wątroby za około 80-90 dolarów. Dokładność i rozdzielczość wynikają z zastosowania technologii drukowania SLA 3D, która wiąże się z niższymi kosztami kapitału i materiałów niż przemysłowe technologie wielomateriałowe, wymagając jednocześnie tylko jednego kroku montażu, który zespół odnotowuje niski wskaźnik błędu, co wyklucza konieczność wykonywania wielu kroków i punkty montażu dla zadania drukowania opartego na FFF.

Ta metoda nie jest idealna, ponieważ zespół natychmiast chce się przyznać. Jednym z dwóch głównych niedociągnięć, które wskazał profesor Cheng, jest przetwarzanie końcowe, ponieważ każdy model wymaga obecnie około 30 godzin pracy po ukończeniu zadania drukowania i żywicy. Inną wadą są bardziej skomplikowane modele, ponieważ "ekstremalnie skomplikowana strona zewnętrzna" postrzega "koszt czasu metody [zwiększenia] w znacznym stopniu, tracąc w ten sposób zalety produkcyjne i [powołując się] na obsługę wielorozmiarowej technologii drukowania". Wciąż jednak, przy tym, co manuskrypt opisuje jako ostrożny szacunek, około 80% złożonych potrzeb chirurgii wątroby spełnia ta metoda produkcji.

"Największe znaczenie metody prawdopodobnie polega na znacznym obniżeniu kosztów przy zachowaniu dokładność do maksimum i zwiększenie szybkości drukowania, co pozwala na szerokie zastosowanie druku 3D w dziedzinie chirurgii wątroby "wyjaśnia manuskrypt Zhang.

Gotowe modele stworzone przy użyciu metody zespołu obejmują dokładne odtworzenie wątroby samo w sobie, "włączając w to dokładną powierzchnię i bardzo przejrzysty miąższ wątroby", dokładny guz pacjenta i kompletną sieć naczyń krwionośnych na poziomie 5-6, gdzie głównym naczyniem jest poziom 1. Średnice końca naczynia "osiągnęły granicę rozdzielczości plastra CT", oferując precyzję submilimetrową.

"Po wielokrotnych i wnikliwych weryfikacjach profesor Cheng Shujie uważa, że ​​metoda produkcji opracowana obecnie przez Uniwersytet Hebei, z przezroczystego, pełnego i precyzyjnego modelu do planowania przedoperacyjnego wątroby kwalifikuje się do pomocy w serii niezwykle trudnych,dokładne i spersonalizowane operacje wątroby ", pisze Zhang. "I może być wykorzystany do produkcji bardziej skomplikowanych modeli po udoskonaleniu dzięki obecnym metodom, które spowodują większość złożonych i trudnych operacji, które chirurgom wydaje się niemożliwe do wykonania w możliwościach."

Oprócz stosowania w chirurgii wątroby ta metoda może potencjalnie dotrzeć do innych dziedzin opieki medycznej, w tym wielu, które już wprowadzają druk 3D w przyspieszonym tempie. Ortopedia, neurochirurgia, położnictwo i ginekologia, chirurgia plastyczna i stomatologia należą do obszarów, które zespół Hebei zauważa. Modele drukowane 3D umożliwiają dostawcom usług medycznych dosłowne praktyczne podejście do opieki zdrowotnej w celu bezpośredniego i osobistego zrozumienia anatomii i przygotowania się do procedur.