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3D打印技术在心脏外科上的应用

打印路上的少年
2021-03-18 11:19:08

3D打印技术在心脏外科上的应用

黑龙江省科学院自动化研究所

 案例整理:刘哲群

联系电话:15846626084

邮箱:cruise_lzq@163.com

 

应用背景:心脏作为人体最重要的器官,其结构复杂并发症种类多,因此手术难度极高,心脏外科主要是以手术治疗心脏病,如心脏搭桥术、先天性心脏病手术、瓣膜置换术等。而所治疗的常见心脏病有:先天性心脏病、瓣膜性心脏病、冠心病、胸主动脉瘤、心包疾病、心脏肿瘤等。一种硅胶材质的心脏对于场外模拟手术是十分有临床培训的价值的。通过基于3D打印模具材料成型技术实现不同病例的复制,实现对新人医生的手术培训,本文介绍了硅胶心脏是设计制作过程。

设计制作流程:

1、获取患者肾脏的CT数据

2、CT数据三维模型转换

3、使用Zbrush、Geomagic stuido、Geomagic Design Direct 等多种软件完成模型、模具的设计

4、3D打印

5、高仿真模型制作

1) CT数据

2) CT数据三维模型转换,通过CT图像使用三维重构软件mimics对心脏三维模型进行三维重构,并将其以stl数据格式保存

3) 由于重构后的模型较为粗糙,多肌肉软组织,不能直接进行模具设计和应用,因此需要二次优化处理,剔除掉内部软组织数据并且修复表面,得到可以使用的三维模型,在跟剧成型工艺需求,进行结构拆分,包括主动脉 心房 心室等。

跟剧设计好的模型,进一步设计其硅胶浇筑模具,考虑到脱模和内部型芯的拆卸,需要合理的设计分模面及开口槽

4)3D打印,使用3D打印技术完成心脏模具的制作,按照结构进行装配。

5)硅胶灌注,模型制作。

总结:通过低成本的设计加工方式,实现了心脏这种结构复杂的器官的制作,同时支持个性化定制,目前我们只做出了基础型,针对不同的病种的模拟还有待进一步开发,所以无论是对临床培训还是对人工心脏开发都是具有前瞻性的意义。这种新型的设计制作方式会在未来帮助医生拯救更多的生命。

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