Цифровое производство революционизирует анатомическое моделирование в современной медицине

Цифровое производство оказывает большое влияние на многие области медицины: от малого — ЧПУ-обработки держателей пробирок из алюминия — до футуристических практик вроде 3D-печати титановых имплантов.

Из множества медицинских применений цифрового производства, одна сфера развивается с огромной скоростью — создание анатомических моделей — физических реплик органов, костей и других частей тела, используемых медиками для обучения врачей или подготовки к операциям на пациентах.

Эти анатомические модели можно изготавливать разными технологиями и из разных материалов, и их применение растет по всему миру.

Зачем создавать анатомические модели?

С цифровыми технологиями производства — 3D-моделированием и 3D-печатью — теперь легче чем когда-либо быстро и доступно создавать реалистичные анатомические модели для образования, обучения или хирургических целей.

Модели могут быть общими — для иллюстрации здоровых или пораженных частей тела в лекциях и классах, — или пациенто-специфическими, созданными из данных медицинской визуализации для физической репликации части тела конкретного пациента.

Пациенто-специфические анатомические модели — одно из самых захватывающих применений цифровых технологий производства, так как позволяют хирургам увидеть и почувствовать реалистичную копию поврежденного или больного органа, на котором им предстоит оперировать — иногда задолго до реальной процедуры.

Работая с физической масштабной моделью, хирурги могут быть гораздо лучше подготовлены к операции, отрабатывая различные разрезы или движения на пластиковой реплике перед тем, как совершать реальную операцию. Этот дополнительный уровень практической подготовки повышает шансы на позитивный исход для пациента.

Превращение медицинских изображений в 3D-модели

Большая часть процесса создания пациенто-специфических медицинских моделей — получение данных от тела пациента. Для этого нужны КТ или МРТ сканеры, оборудование в больницах для обследования пациентов и проверки проблем.

Эти сканеры используют рентген или сильные магнитные поля для получения изображения мозга, легких или других частей тела пациента.

К сожалению, медицинские визуализирующие устройства не спроектированы для захвата 3D-изображений. Вместо этого они производят серию 2D-срезов, которые — взятые вместе — позволяют врачам анализировать тело пациента.

Но эти 2D-срезы довольно легко превратить в 3D-форму: как только медики имеют набор 2D-изображений, обычно хранящихся в формате DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), ПО конвертирует данные в цифровую 3D-модель.

Этот экранный модель можно менять, масштабировать, окрашивать, а затем обрабатывать соответствующим способом перед отправкой на 3D-принтер или другой станок.

Цифровое производство анатомических моделей

Один из лучших новых способов создания анатомических моделей — и пациенто-специфических, и общих — аддитивное производство, или 3D-печать.

Используя FDM (Fused Deposition Modeling) или SLA (Stereolithography) 3D-принтеры, медики могут быстро фабриковать модели из конвертированной цифровой информации КТ/МРТ. И поскольку 3D-принтеры можно держать в лабораториях или даже офисах, весь процесс сборки занимает очень мало времени.

Хотя FDM — самая распространенная и доступная 3D-технология, многие в медицине предпочитают SLA для анатомических моделей. Световая технология совместима с полупрозрачными и прозрачными смолами, и 3D-печать такими материалами полезна для представления сложного органа с внутренними секциями (которые можно дополнительно выделить отличительными цветами).

Для анатомических моделей более общего назначения — для образовательных, а не хирургических целей — другие технологии могут быть так же полезны, как аддитивное производство.

Литье под давлением, например, может быть стоимоэффективным способом изготовления множества копий одной модели, которые затем используются множеством пользователей в больницах или учебных заведениях.

Реальные выгоды анатомических моделей

Цифровое производство анатомических моделей — больше, чем проходящий тренд. Фактически, бесчисленные жизни уже спасены по всему миру благодаря репликам пластиковых частей тела.

Ранее в этом году хирурги Guy's and St Thomas' hospital в Лондоне использовали многоматериальную 3D-печать для подготовки к сложной пересадке почки у двухлетнего ребенка.

«Способность напечатать 3D-модель анатомии пациента в разных текстурах, со сложностями кровеносных сосудов, четко видимыми внутри, позволяет нам дифференцировать критические анатомические отношения между структурами», — сказал Панкадж Чандак, регистратор по трансплантации в больнице. «Гибкие материалы также позволили нам лучше имитировать гибкость органов в брюшной полости для симуляции хирургической среды».

До этой процедуры врачи Народной больницы Цзилинь в Китае использовали 3D-печатанную модель для помощи в лечении младенца с пороком сердца — ТПВАД (Total Pulmonary Venous Anomalous Drainage).

«С моделью мы смогли точно узнать, где и как резать, и каким должен быть разрез», — объяснил доктор Чжан Сюэцин. «И с таким тщательным планом мы потратили только половину ожидаемого времени на операцию».

С все большим количеством медиков, принимающих цифровое производство для создания точных анатомических моделей, врачи становятся более информированными и лучше подготовленными для спасения жизней пациентов.

Ищете анатомические модели или другое цифрово-произведенное мед-оборудование? Свяжитесь с 3ERP, компанией с опытом в производстве мед-устройств, чтобы узнать, могут ли их онлайн-услуги прототипирования и производства быть полезны.