研究挑战FDM 青岛3D打印医学模型的准确性
发布时间:2020-06-12 09:31
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昆士兰科技大学的澳大利亚研究人员Ben Searle和Deborah Starkey都在探索创建青岛3D打印医学模型的更好方法。他们的发现在最近发表的“ 改变计算机断层扫描切片重建间隔对通过熔融沉积建模构建的三维打印解剖模型的空间复制精度的影响的调查中概述” 。

随着青岛3D打印在医学领域的重要地位不断扩大,医生越来越依赖济南3D打印的模型和各种有助于诊断,治疗,教育和规划手术的设备。实际上,青岛3D打印的模型也在手术室中发挥着作用,为可能正在执行新的或极为罕见的程序的外科医生提供指导。过去通常是训练的主要形式的尸体访问通常受到限制,而济南3D打印的模型可以按需制作(并轻松修改)。

可以大大减少手术室中的时间,有时最多可以减少20%。塞尔和斯塔基报告;但是,“不正确的解剖学表现”仍然是一个主要问题和主要缺陷,尤其是当结果可能导致“治疗计划不理想”时。据报道有缺陷,包括对动脉等细节,亚孔眼阻塞和缝合线模糊等细节的了解。

扫描打印3D打印管道

虽然CT扫描用于成像,但由于可访问性和价格合理,FDM 3D打印通常用于3D打印模型

这组作者解释说:“ FDM3d打印机无需经过高级培训即可进行操作和维护,并且可以轻松地适应现有的工作空间。”

但是,在这项研究中,研究人员关注切片宽度的准确性和影响以及可以进行哪些改进:

“切片宽度直接影响从成像数据集创建的3D模型,因为较高的切片宽度会导致较低的图像分辨率和解剖结构细节。作者可以将来自CT扫描仪中连续检测器元件的数据进行组合,以从相同的原始扫描数据以一定的切片宽度重建一系列图像。“由于这项技术的新颖性,目前缺乏有关重建CT扫描数据对济南3D打印解剖模型(尤其是SRI)的精确复制的影响的公开文献。”

牛尾骨椎骨。

欧洲前臂幻影(德国默伦多夫,放射与医学质量保证)。

对于他们的研究,作者使用了三个牛椎骨(没有动物受到伤害)和成像体模,将数据分为0.1、0.3、0.5和1毫米的切片重建间隔(SRI)。

在4.8版3D切片机(美国马萨诸塞州哈佛大学的切片机社区)中,对牛椎骨进行了分割和三角剖分,这是一种用于医学成像计算的开源软件包。

Meshmixer 3.5版(美国加利福尼亚州圣拉斐尔市的Autodesk公司)中的网格检查和修复。

创建了要导入到Meshmixer中的网格文件后,作者将文件导出到Malyan M200(x-y分辨率为0.011 mm,层分辨率为0.1 mm,喷嘴宽度为0.4 mm),并在3D打印过程中使用了支架。

Malyan M200 3D打印机(中国漳州长丰计算机设备有限公司)生产的3D打印模型

所制造的样品被认为是“高度逼真”且“适合测量和分析”。但是,研究人员还指出,在切片过程中,当模型使用的SRI小于获取切片或打印机空间分辨率功能的主要限制因素时,模型的准确性就会下降。由于以下原因,使用更大的SRI也会导致准确性降低:

  • 体积平均效果的总和
  • 打印错误
  • 处理错误
  • 空间分辨率的损失

作者还指出,即使是他们制作的最精确的3D模型,也存在“大约0.5毫米的平均偏差”。

“但是,由于打印机喷嘴宽度的限制,青岛FDM3d打印机的空间分辨率误差相对于采集切片宽度和SRI距离而言可能很大。这特别适用于这项研究,其中0.4 mm的FDM打印机喷嘴宽度与0.5 mm的采集切片宽度相似。”作者解释说。

通过证明改变SRI会影响3D打印的解剖模型的空间复制准确性,这项研究成功地实现了研究目的。还已经证明,通过优化模型的复制精度,同时最小化数据的数字大小和所需的处理时间,使用等于或小于获取切片宽度或打印机功能的主要限制因素的SRI会带来好处。投资。因此,这项研究可以帮助完善医学和组织工程应用中的3D打印协议,并帮助从业人员为各种教学和临床目的创建准确的解剖图复制品。”

随着3D打印模型继续为医疗专业人员带来特别是收益,它们被用于辅助髋关节手术儿科骨科手术和研究先天性心脏病。