Jaka jest najtańsza i najszybsza metoda drukowania modeli medycznych 3D?

W badaniu naukowcy wykorzystali obrazy CT do modelu 3D i wydrukowali ludzką czaszkę i szczękę. Stworzyli kilka kopii, wykorzystując wiele metod drukowania 3D, w tym wyciskanie materiału, natryskiwanie spoiwa i procesy wtryskiwania materiału. Naukowcy opisują szczegółowo procesy wykorzystywane do uzyskania obrazów dla modeli i renderowania ich w 3D. Proces jest podzielony na trzy etapy: obrazowanie, drukowanie 3D i przygotowanie modelu medycznego lub post-processing. Każda faza ma kilka podfaz, które zwiększają czas i koszty całego procesu.

Najpierw dane DICOM uzyskano z zestawu obrazów próbnych OsiriX DICOM, a następnie zaimportowano do OsiriX MD 8.0.2 i podzielono na segmenty przy użyciu 500 jednostek Hounsfielda (HU), aby dodać kości i bardziej gęste materiały do ​​modelu 3D. Plik 3D został wyeksportowany w formacie STL w celu uzyskania geometrii szczęki i czaszki.

"Plik STL został najpierw zaimportowany do DeskArtes 3D Data Export 10.3" - wyjaśniają naukowcy. "Pociski zostały sprawdzone pod kątem oddzielnych woluminów, które nie stykają się ze sobą. Pozostałe skorupy oprócz szczęki i czaszki zostały następnie usunięte. Modele zostały naprawione przy użyciu automatycznych narzędzi naprawczych. Model szczęki był następnie gotowy i eksportowany jako osobny plik STL .... Model czaszki wymagał jeszcze jednej rundy naprawczej, najpierw usuwając wszystkie trójkąty błędu i trójkąty obok trójkątów błędu, a następnie po raz kolejny przeprowadzając automatyczną naprawę. Modele czaszek zostały również wyeksportowane jako osobny plik STL. Następnie oba modele zostały naprawione i gotowe do fazy drukowania 3D. "

Do wytłaczania materiału, znanego również jako druk FDM lub FFF 3D, naukowcy wykorzystali włókno Stratasys uPrint SE Plus, ABS Plus, i materiał wspomagający solubula SR-30. Do natryskiwania materiałowego wykorzystano drukarkę Stratasys Objet30 Scholar 3D z materiałem Verowhite i materiałem nośnym SUP705. Do natryskiwania spoiw używali Zprinter 450 z 3D Systems, z materiałem ZP151.

Najszybszym procesem było natryskiwanie spoiwa, z całkowitym czasem przetwarzania wynoszącym dwie godziny i 51 minut dla modelu szczęki oraz 10 godzin i 24 minuty na model czaszki. Wyciskanie materiału było szybsze niż natryskiwanie materiału dla modelu szczęki, ale odwrotnie było w przypadku modelu czaszki. W przypadku modelu szczękowego wyciskanie materiału było najtańsze, a natryskiwanie materiału trwało blisko sekundy. W przypadku modelu czaszki najtrudniejsze było natryskiwanie spoiwem, a następnie wytłaczanie materiału. Natryskiwanie materiałowe jest najbardziej geometrycznie dokładnym procesem, ale natrysk jest środkiem wiążącymnajłatwiej drukować w różnych kolorach.

"Koszty druku 3D zostaną zmniejszone w przyszłości, ponieważ technologia i użyte materiały będą dalej rozwijane" - podsumowują naukowcy. "Co ważniejsze, stworzy to nowe obszary zastosowań. Nawet bardzo wysokie koszty modeli medycznych drukowanych 3D mogą być akceptowalne, jeśli ich użycie pozwoli zaoszczędzić czas w działaniu i prowadzić do lepszych wyników operacyjnych. "