本月早些時候,數千名來自澳大利亞皇家外科醫學院和英國皇家外科醫學院的醫生們聚集到布裡斯班會展中心參加每年一次的科學年會。該年會每年都會圍繞著當前外科醫學領域的熱點問題舉辦一系列的研討會、工作坊、論壇等。在這中間有一場討論會引起了人們的關注,該討論會研究的是一個案例,即有一群醫生將動態4D列印技術用於手外科的手術前規劃。
從根本上說,「4D列印」的概念,實際上是在3D列印的外科模型上加入了時間的維度,以幫助展示拇指運動時掌骨位置的變化。因此,這些4D列印模型能夠提供患者的解剖結構更為動態的信息,以幫助外科醫生在進行手術前獲得準確而詳細的信息。
Michael Chae 醫生說:在過去十年裡,3D列印已經改變了外科醫生進行術前規劃的方式。所以在這裡我們能夠探索如何將列印應用在外科手術規劃中。我們展示了4D列印如何準確地表現在各種拇指運動期間掌骨相應的變化。隨著4D CT掃描設備的增多,4D列印將有可能成為外科手術中被普遍接受的一種手段,並能改善患者的臨床治療效果。
負責這項研究的是Michael Chae醫生,他是一位整形外科住院醫生,同時也是墨爾本莫納什大學(Monash University)的在讀博士生。該研究團隊介紹了他們是如何將時間維度加入到觸覺模型上以幫助提供關於手部骨頭運動的改進解剖學信息。研究團隊使用計算機斷層掃描(CT)技術掃描患者手部的骨頭,幫助塑造他們手部在進行諸如拇指外展、對掌和側捏等動作時的準確展現模型。
代表腕骨和掌骨在各種手部動作中的表現的3D列印觸覺模型:拇指外伸(左)、對掌(中心)和側捏(右)據了解,研究團隊使用了一臺來自東芝醫療的AquilionONE系列 640層CT設備,該設備能夠進行4D運動醫學精準量化分析,能夠鎖定選定的骨骼為固定視角,進行4D動態分析,並自動的進行長度和角度的測量,從而能夠準確量化異常關節角度和活動範圍。
4D運動醫學精準量化分析可用於評價複雜關節的形態及功能獲得的數據上傳到後處理軟體,在這裡圖像會被渲染並準備好進行3D列印。隨後,研究團隊將這些3D觸覺模型輸出為STL文件,並用3D Systems公司的一臺Cube 2桌面3D印表機將其列印出來。為了驗證他們的研究,Chae醫生和他的同事藉助4D CT數據和4D列印的模型比較了第一個掌骨和第二個掌骨之間的角度,以幫助確保解剖學精度。
這個案例研究的題目是《4D列印:一個基於CT成像的光固化建模的新進展,原理和應用(Four-Dimensional (4D) Printing: A New Evolution in Computed Tomography-Guided Stereolithographic Modeling. Principles and Application)》。該研究已經被發表在了2015年四月的《Journal of Reconstructive Microsurgery》雜誌上。