湘雅医院、材料学院联合研制新一代透明3D打印肝脏模型
来源:湘雅医院 点击次数:次 发布时间:2016年12月12日 作者:武海亮 刘刚
本网讯 日前,由中南大学湘雅医院肝胆胰外科和中南大学材料学院合作共同研制成功软基透明高精度3D打印肝脏模型。该模型拥有仿真肝组织的质地和手感,彻底突破了传统3D打印技术不能同时打印彩色和透明材料的瓶颈。此模型不仅将极大提高手术精准性,且单个造价成本仅为国外同类型模型的20%。专家表示,该模型的研制成功,将为推动软基透明高精度3D打印领域的发展提供重要支撑。
计算机3D重建技术和可视化仿真手术技术对人体结构的精确三维重建取得了极大的进步,可以将肝胆胰脏器和相应病变部位以1:1比例的“实物”形式呈现在医生和患者及家属面前,医生可以术前精准评估病变范围与邻近脏器、重要血管的三维空间关系,制定详细的手术规划,设计手术入路,极大提高了手术的精准性,可最大限度降低手术风险和并发症。
但是,传统的3D打印肝脏模型,其血管三级分支易折断,单一色彩的塑料无法区分肝内众多的管道类型,肝脏外壳质地脆硬且不透明,只能通过模型开窗的方式观察内部结构,虽然对研究肝内管道解剖结构帮助极大,但难以临床广泛应用。目前市场上流行的透明材料光敏树脂的硬度较高,不能实现软基的仿真手感,且价格高昂。以现阶段世界上唯一能打印透明带真彩色的Stratasys公司的Objet500 Connex3打印机为例,单台打印设备在200万元以上,打印耗材成本约15元/g,打印一个1:1大小的肝脏重量在1000g-1500g之间,仅耗材成本就达15000元左右。
湘雅医院肝胆胰外科刘刚医师和中南大学材料学院刘军教授、张睿智博士、黄靖栋硕士合作,医工结合,历时近半年时间,使用了上百种材料反复尝试,不断优化改进工艺,利用了SLS技术、膜处理、基材分离等多种先进技术,成功实现了低成本制备软基透明高精度3D打印肝脏模型。该模型使用了特殊的有机材质,质地柔软、表面光滑、透明度高,有一定的韧性,而且成本约为国外同类型产品的1/5。
湘雅医院肝胆胰外科主任龚连生教授表示,新一代软基透明3D打印模型的研制成功,彻底解决了传统3D打印模型“无法窥视复杂空间构象”的问题,不仅可以应用于手术规划、手术演练、医患沟通,也可以作为教学模具,有极为广阔的市场应用前景。