【3D列印快訊】3D列印肝臟模型進行術前規(guī)劃

3D列印在提供醫(yī)療領域的術前規(guī)劃上有很大的好處。但是，由於工業(yè)級列印機的高成本，更不用提難以取得的軟體，
因此沒有被廣泛使用。
Jan Witowski與Jagiellonian大學的研究小組一起，研發(fā)如何使用桌上型3D列印機創(chuàng)造出人類肝臟模型作為複雜手術
前使用。術前模型（或者是已知的術前指南）在需要準確解剖可視化的手術中特別有用。
他們認為優(yōu)於標準的成像技術能提供幾個好處，如有更短的手術和恢復時間，減少失血和更好的切除邊緣。

醫(yī)生面臨的挑戰(zhàn)

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


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3D列印機價值超過20萬美元，很少有醫(yī)療機構(gòu)的專業(yè)人員會使用它們。
另外，由於細分的軟體花費了數(shù)千美元，而這些都是很少從業(yè)者願意承擔的所有成本。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，每個模型的成本都高達5,000美元。
阻止外科醫(yī)生接受3D列印技術的另一個重要因素是時間。使用工業(yè)級3D列印機開發(fā)模型需要四到七天的時間。
外包則會花更長的時間。
 Witowski還強調(diào)SLA和SLS不合適的事實，因為外科醫(yī)生將失去可視化實質(zhì)（肝臟的外部形狀）的能力。他的目標
是提供一種替代方案，使用FDM列印機和矽膠，會讓製造成本降低了一小部分，同時保留改善手術過程所需的所有
細節(jié)。

使用Ultimaker 3D列印機來創(chuàng)造肝臟模型

使用桌上型3D列印機3D列印肝臟模型將所有時間減少了約60-100小時。價格也相當?shù)汀?Witowski用圖表來說明它
是如何運作的。
這名52歲的女性患者首先進行了腹腔鏡結(jié)腸直腸切除術，兩年後接受了腹腔鏡右半肝切除術（二次肝切除術），
當CT顯示單一異時性轉(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文件並進行3D列印。
為了3D列印，Witowski使用了Blender，Meshmixer和Ultimaker Cura以及一臺Ultimaker 2+ 3D印表機。



模型開發(fā)階段

模型開發(fā)由四個關鍵階段組成：物件分割、常見的3D模型電腦處理、切片和列印，最後用矽膠固化再進行整理和組
裝。
總列印時間範圍是60到100小時，取決於模型的尺寸、零件的數(shù)量、列印精準度和列印機類型。在這種情況下，需
要72小時列印，並且因為互換材料和列印平臺的尺寸，必須在六個列印作業(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號砂紙打磨模型，然後用水
洗滌並放乾。然後用自流平樹脂XTC-3D塗抹，等待其固化約3小時直到樹脂乾燥，然後重複此過程以確保表面足夠
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。可防止鑄
造階段矽膠洩漏。
成果
由於Ultimaker，Witowski能夠創(chuàng)造一個透明的，完整尺寸的肝臟模型，可看見血管和結(jié)直腸癌的惡性轉(zhuǎn)移，價格
低於150美元。是藉由3D列印模型和矽膠鑄模的組合來達成的。

像Ultimaker這樣的桌上型3D列印機可以立即放在醫(yī)院中，並在數(shù)小時或數(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)劃手術的過程能更加逼真。

Jan的結(jié)論是：「我選擇Ultimaker是因為它的可靠性。我需要一臺列印機，是當我每天列印20多個小時的列印作業(yè)
時，都不會讓我失望。我真的相信，使用低成本列印是邁向個性化醫(yī)療的一大步。我一定會繼續(xù)使用Ultimaker，
特別是對那些需要按時提供結(jié)果的高度影響計畫。“

 

成本和時間

使用傳統(tǒng)技術創(chuàng)造模型，估計成本為肝臟模型約$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（專家、技術人員、電腦圖形等）來執(zhí)行，所以用3D印表機操作相關的勞動力成
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。
然後外科醫(yī)生可以通過視覺和觸覺來探索模型，幫助他們創(chuàng)造一個手術計劃。

更廣泛的影響力

Jagiellonian大學在血管外科、心臟外科和泌尿外科等部門皆採用3D列印技術，在波蘭建立了最大的3D列印研究
中心，並為全國的醫(yī)生提供諮詢服務。
Jan和他的團隊已經(jīng)證明，3D列印不僅是一種趨勢，更是一種真正的醫(yī)療工具。該部門很高興能與FDM技術進一
步合作，同時探索更廣泛的優(yōu)勢。
外科指導，培訓的醫(yī)學生向患者示範模型提供醫(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人化醫(yī)療的一大步。」

最近，Jan和他的團隊為波蘭Otwock的心臟病專家們列印了一個肺動脈模型，用在肺動脈球囊成形術 - 這是一個
擴大狹窄或阻塞的動脈或靜脈的過程。報告顯示，使用這些模型減少了手術時間，改善了短期結(jié)果，並有助於明
顯的規(guī)劃。

醫(yī)療實踐上開始更廣泛地採用桌上型的3D列印技術，並獲得最大收益，可能只是時間問題。

免責聲明：Ultimaker 3D列印機設計和製造適用於商業(yè)環(huán)境中與Ultimaker工程熱塑性塑料進行熔融沈積建模。
精確度和速度的結(jié)合使得Ultimaker 3D列印機成為概念模型、功能原型和小批量生產(chǎn)的完美機器。儘管我們在
使用Ultimaker Cura的3D模型複製方面達到了非常高的水平，但是用戶仍然有責任對列印物件的應用進行驗證
，特別是有關醫(yī)療設備和航空學。

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