西英格兰大学利用3D打印创造低成本、高保真器官模拟器

2020年8月18日，南极熊从外媒获悉，西英格兰大学打印研究中心(CFPR)的一个团队正在利用3D打印技术制作逼真的器官模型，用于手术训练。

据研究人员介绍，该项目的目的是创建媲美人体组织 "外观、弹性和一致性 "的器官模型。通过创建外观和感觉真实的器官模拟器，手术训练变得更能代表真实情况，并最终可以帮助降低患者的风险。

皇家康沃尔医院的普通外科医生，该项目的联合监督员James Clark博士解释了手术模拟器如何成为现代外科教育的重要组成部分。他指出，复杂的外科手术往往需要 "高质量的可重复的模型，使受训者能够获得真实的手术感受"。

△实验室里的3D打印器官模拟器，图片来自UWE

3D打印低成本、高保真的医疗模型

这项研究由CFPR高级研究员David Huson领导，建立在3D打印如何开发低成本、高保真医疗产品的基础上。Huson将其描述为 "一个跨学科的项目"，因为它将科学家、艺术家和外科医生结合起来，开发和测试工作原型。他解释说，使用器官模拟器的一个优势是，它们提供了一个比人类尸体或动物实验体更符合伦理的替代方案，真实的实验体通常价格昂贵，难以获得"。

CFPR的合伙人Marine Shao指出，这个项目将与现有的商业器官模拟器不同， "现有的商业器官模拟器往往只重现最常见的程序，而不能准确复制人体组织的特性和感觉"。Shao解释说，本项目的主要目的之一是解决目前器官模拟器中存在的局限性，通过3D打印可以开发出更便宜、更逼真的产品。

△栩栩如生的物理模型，用于模拟医学训练，图片来自CFPR

复制了哪些器官？

Huson的团队开始创建了一个能够用于促进腹腔镜胆管探查的原型--这是一种用于清除胆管内嵌结石的复杂外科手术。为此，他们复制了多个器官的相互关联的组织和内部结构，包括十二指肠、胆囊、肝脏、胰腺和胆管。

与市场上已有的器官模拟器通常由硅胶制成，而Huson团队则是由未公开的材料组合而成，通过将3D打印与传统的铸造方法相结合，该团队能够将这些材料结合在一起，结果是一个代表复杂的人类胃肠系统的产品。

除了胃肠器官的几何形状外，研究人员还复制了软组织的声学特性。由于腹腔镜胆道手术需要使用超声波检查胆道是否有结石，实现解剖学上的划分，并发现异常情况。因此，器官模拟器复制软组织的声学特性是一个基本的特质，因为这使得外科医生能够在监控的环境下进行真实的超声检查。

3D打印在医疗研究中的应用

有证据表明，在教育层面，用器官模拟器进行培训已被证明是有效的。在最近的一篇关于3D打印在泌尿学领域的文献回顾中，要求医学生准确地定位肿瘤，首先是用核磁共振成像，然后在3D打印前列腺模型的帮助下。在使用MRI时，学生和专家的成功率相差47%，而使用3D打印时，成功率骤降至17%。

另一个前景来自加州大学戴维斯分校健康中心的工作，外科医生正在使用3D打印解剖模型和栩栩如生的器官。将后者与 "受伤的高分辨率3D模型 "相结合，使外科医生能够提高他们的精确度，因为他们可以获得患者的精确测量。同样，坦佩雷大学的研究人员也发现，3D打印模型，特别是鼻腔通道的3D打印模型，是一种很有前途且成本较低的改善鼻腔手术的方法。该领域的大量研究表明，器官模拟器在改善手术操作以及医学进步方面具有潜力。


编译自：3dprintingindustry