3D-печатные модели, симулирующие костную ткань, совершают революцию в медицинском обучении, хирургическом планировании, исследованиях и разработке медицинских устройств. Они предоставляют врачам, исследователям и инженерам в руки реалистичные, персонализированные (пациент-специфичные) копии костных структур.
Внутреннее производство таких моделей предлагает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами, использующими кости трупов или типовые модели, заказанные на стороне: снижение затрат, сокращение времени ожидания и возможность создания пользовательских или персонализированных под пациента геометрий.
Чтобы определить наиболее похожие на кость материалы из нашего обширного ассортимента, мы собрали подробные отзывы от восьми клинических партнеров и их коллег, обладающих большим опытом в резке и сверлении кости.
Каждому партнеру предоставили серию моделей костей, основанных на сканах их собственных пациентов и напечатанных из ряда различных материалов.
Партнеры выполняли стандартные процедуры на этих моделях, включая резку и сверление с помощью медицинских дрелей, пил и разверток.
Качественные отзывы собирались посредством видеозвонков, а количественные — через матрицу оценок, охватывающую ряд свойств, сходных с костью.
Рекомендуемые материалы определялись на основе общего балла производительности, и эти результаты были подтверждены качественными отзывами.
В настоящее время для моделей, имитирующих кость, рекомендуются два материала: BioMed Durable Resin и Rigid 4000 Resin.
Что такое модель, имитирующая костную ткань?
Это функциональные анатомические модели, которые демонстрируют механические свойства, сходные с реальной костью при резке или сверлении. Часто они используются в медицинском образовании для хирургической практики и тренировок. Иногда такие модели создаются на основе сканов пациента для моделирования анатомии конкретного клинического случая. В таких ситуациях клиницисты используют их, чтобы отработать конкретный хирургический доступ до реальной операции; модели даже можно стерилизовать и взять с собой в operating room (OR, операционную). В других случаях такие модели могут использоваться разработчиками медицинских устройств для тестирования посадки и функциональности инструментов, взаимодействующих с костью, например, хирургических шаблонов и направляющих.
Выбор правильного материала для 3D-печати моделей кости
Наша основная рекомендация — материал BioMed Durable Resin. Это прозрачный материал, разработанный для биосовместимых применений, требующих устойчивости к ударам, раскалыванию и истиранию. Несмотря на прозрачность, он показал наивысшие баллы по механическому сходству с костью. Некоторые тестировщики отметили, что предпочитают прозрачность стандартным непрозрачным моделям, так как это позволяет лучше визуализировать отрабатываемую процедуру. Рентгеноконтрастность BioMed Durable Resin составляет примерно 84 HU (Единицы Хаунсфилда), что ниже, чем у большинства типов костей, но все же видимо на КТ. Детали, напечатанные из него, можно стерилизовать, что делает их пригодными для использования в операционной для целей хирургического планирования.
«Biomed Durable — это идеальное сочетание небольшой гибкости, которую обеспечивают более тонкие кости, и реалистичных переломов под давлением. В сочетании с простотой печати этот материал отлично подходит для медицинского моделирования».
Доктор Лорен Шлегель, MD, Медицинский центр Бет Исраэл Деконесс
Наша вторая рекомендация — материал Rigid 4000 Resin, отверждаемый без нагрева (CWH). Он не набрал столь же высоких баллов по механическому сходству, как BioMed Durable, но остался в числе лидеров. Этот материал особенно привлек тестировщиков, которые хотели получить непрозрачные модели. Отверждение без нагрева позволяет дифференцировать механические свойства внешней и внутренней части модели, что лучше симулирует разницу между губчатой и компактной костью. Рентгеноконтрастность Rigid 4000 Resin составляет 341 HU, что примерно соответствует диапазону для губчатой кости.
*При производстве эти модели из Rigid 4000 Resin отверждаются БЕЗ нагрева.
«Formlabs Biomed Durable — мой предпочтительный материал для создания моделей, имитирующих кость. Именно прозрачность этого материала я нахожу наиболее полезной в клинических случаях, так как она позволяет легко идентифицировать все жизненно важные анатомические ориентиры при подготовке к операции. В моей практике Biomed Durable также используется для обучения, давая новичкам полную видимость важных структур, с которыми они столкнутся во время процедур».
Дезмонд Тан, BVSc (Hons), DACVS-SA, Alfred Veterinary Orthopedics
Процесс производства: от проекта до готовой модели
Дизайн:
Начните с КТ, МРТ или 3D-УЗИ снимка нужной костной структуры и проведите segmentation (сегментацию) в предпочитаемом программном обеспечении. Некоторые модели могут потребовать дополнительных модификаций для успешной печати (например, дренажные отверстия, утолщение слабых мест). Убедитесь, что модель соответствует рекомендациям по дизайну для принтеров Form 4, Form 3/3B или Form 3L/3BL.
Печать:
Импортируйте файл в PreForm. Подготовьте модель к печати: сориентируйте ее, добавьте опорные структуры и расположите на платформе. При необходимости можно добавить идентификаторы пациента на платформу или саму деталь.
Внимание: Для полного соответствия нормам и биосовместимости BioMed Durable Resin требует отдельного резервуара для смолы и платформы для сборки.
Постобработка:
После печати снимите деталь с платформы и промойте в Form Wash или Form Wash L. Удалите опоры, промойте повторно, высушите и проведите отверждение в соответствии с инструкциями. В whitepaper (техническом документе) указано время пост-отверждения для достижения наиболее похожих на кость механических свойств.
Внимание: Для полной биосовместимости BioMed Durable Resin требует отдельного аппарата Form Wash/Form Wash L, который должен использоваться только с другими биосовместимыми смолами Formlabs.
Биосовместимость и стерилизация
BioMed Durable Resin — материал, сертифицированный по ISO 10993 и USP Class VI. Он производится на предприятии, зарегистрированном в FDA и соответствующем стандарту ISO 13485. Может использоваться для длительного (>30 дней) контакта с кожей и слизистыми оболочками, а также для устройств, кратковременно (≤24 часа) контактирующих с тканью/костью/дентином. Материал можно стерилизовать паром, гамма-излучением, окисью этилена и электронным пучком (E-Beam). Рекомендации по стерилизации доступны по запросу.
Rigid 4000 Resin — стандартный инженерный материал, не разрабатывавшийся specifically (специфически) для медицинских применений. По этой причине он не тестировался на биосовместимость, и для него нет руководств по стерилизации/дезинфекции.
Начните работать с 3D-печатью
Модели, имитирующие костную ткань, предлагают преимущества для медицинского обучения, хирургического планирования, исследований и разработки устройств. Их внутреннее производство с помощью 3D-печати дешевле, быстрее и более настраиваемо, чем использование трупных костей или типовых моделей со стороны. А благодаря возможности стерилизации их можно брать с собой в операционную для использования во время операции.
О компании
TITAN 3D - поставщик и системный интегратор оборудования для 3D-печати, 3D-сканирования и автоматизированного контроля в промышленности, машиностроении, медицине.
Готовы ответить на все Ваши вопросы, проконсультировать по оборудованию, и подобрать лучшее оборудование для решения Ваших задач.
Каталог 3D-принтеров мировых производителей - проработку технологии, подбор оборудования, внедрение, пусконаладку и обучение берем на себя!