Задача: создать точную модель для подготовки к операции | 3D-моделирование позвоночника и трахеи | 3D-печать, постобработка и создание готовой модели
- Наименование проекта: 3D-печать модели для подготовки хирургической операции на шейном отделе позвоночника
- Оборудование: 3D-принтер ProtoFab SLA450
- Материал 3D-печати: фотополимер ProtoFab Formula L1
- Преимущества: точность и высокая скорость 3D-печати, простота постобработки
- Технологии изготовления: 3D-печать и вакуумное литье
- Срок исполнения заказа: 7 дней
Задача: создать точную модель для подготовки к операции
Представители Третьей больницы Пекинского университета обратились в компанию ProtoFab с просьбой создать точную трехмерную модель позвоночника и трахеи пациента для подготовки к предстоящей операции. Вызванные заболеванием осложнения не позволяли хирургу ввести трубку в трахею для выполнения операции. Врачам требовалась модель, с помощью которой они могли бы практически оценить различные способы решения этой проблемы.
Врачи предоставили томографический снимок позвоночника пациента, указав, что в окончательной модели должны присутствовать все детали, которые есть на снимке. Еще одно требование состояло в том, что трахею нужно было изготовить из мягкого материала, а остальную часть модели – из твердого. Также было высказано пожелание, чтобы трахея отличалась по цвету от остальных компонентов.
Эксперты iQB Technologies рекомендуют статью: Пластик творит чудеса: как 3D-принтер имитирует органы человека
3D-моделирование позвоночника и трахеи
Поскольку проект касался медицины, данные компьютерной и магнитно-резонансной томографии были импортированы в специализированное медицинское программное обеспечение, позволяющее преобразовывать все эти данные в 3D-модель. Используя это ПО, специалисты ProtoFab смогли увидеть проблемные области трахеи пациента.
В программном обеспечении позвоночник и другие кости были мы отделены от трахеи. Детали, которые предстояло напечатать из твердого пластика, на иллюстрации выделены оранжевым цветом, а трахея – серым. По завершении анализа требовалось добавить все необходимые поддержки.
Учитывая сложность модели, без поддерживающих структур она была бы неустойчивой и даже могла бы упасть в процессе печати. Это была чрезвычайно сложная задача, однако благодаря передовому ПО ее выполнение существенно упростилось. Поддержки, удаленные в ходе постобработки, отмечены на иллюстрации выше красным цветом.
Смотрите видео: как с помощью 3D-принтера создаются высокоточные макеты органов
3D-печать, постобработка и создание готовой модели
На следующем этапе нужно было непосредственно выполнить 3D-печать. Такие медицинские проекты требуют создания исключительно точной копии с предельным уровнем детализации. Однако технология стереолитографической 3D-печати может легко справиться с такими сложными формами и структурами, и опытные инженеры ProtoFab смогли идеально точно воспроизвести все до последней детали.
После 3D-печати модель была аккуратно извлечена из принтера и промыта в спирте. На этом этапе были удалены многочисленные поддержки. На среднем фото ниже показано состояние модели до удаления поддерживающих структур, а на фото справа – окончательный вариант модели без поддержек. Как можно видеть, не осталось никакого следа от дополнительного материала, и клиент был очень доволен конечным результатом.
2. Обработка модели в этиловом спирте и удаление поддержек
3. Модель после постобработки
Одно из требований больницы состояло в том, чтобы, в отличие от твердого скелета, трахея была изготовлена из мягкой резины. Для выполнения этой задачи сначала напечатали пластиковую модель трахеи. После этого ее оцифровали с помощью 3D-сканера Creaform HandySCAN 3D и выслали полученные результаты в больницу для подтверждения их точности. Затем на основе этой высококачественной модели была изготовлена литейная форма из силиконовой резины. При этом важно было проследить за тем, чтобы напечатанная модель не имела никаких дефектов, поскольку любые отклонения отразились бы на форме. Далее с помощью этой формы специалисты изготовили мягкие детали разного цвета, используя технологию вакуумного литья.
Когда обе составные части модели были готовы, оставалось только соединить их друг с другом. Окончательная модель, доставленная в Третью больницу Пекинского университета, сыграла решающую роль при оперировании пациента. Напечатанная на 3D-принтере модель позволила врачам провести перед операцией анализ абсолютно точной копии трахеи и прилегающей области и принять подготовительные меры, которые в противном случае были бы невозможны.
После проведения операции эта высококачественная модель продолжает приносить пользу, давая возможность студентам и хирургам-стажерам подробно ознакомиться с конкретным сложным случаем. Применение таких детализированных решений в процессе обучения крайне полезно.
Материал предоставлен компанией ProtoFab
Мы поможем вам сэкономить время и средства при решении медицинских и технических задач с помощью 3D-технологий! Закажите бесплатное 3D-сканирование и/или фотополимерную 3D-печать на высококачественном оборудовании ProtoFab в компании iQB Technologies:
Статья опубликована 18.12.2019 , обновлена 20.05.2021
