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【中國智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】近日，波士頓兒童醫(yī)院的研究人員研發(fā)出一種3D打印訓(xùn)練工具，旨在幫助神經(jīng)外科學(xué)員進(jìn)行微創(chuàng)外科手術(shù)練習(xí)。該模型是具有腦積水的青少年頭部的全尺寸復(fù)制品，這是由于腦脊液過多導(dǎo)致頭骨內(nèi)部壓力增加的病癥。3D手術(shù)訓(xùn)練模型的創(chuàng)建有可能革新所有外科手術(shù)的培訓(xùn)。
3D打印為醫(yī)療模型再添新?。哼@次用于神經(jīng)外科
在醫(yī)療領(lǐng)域，如果手術(shù)練習(xí)不夠，是很難親自參與手術(shù)的。但是，培訓(xùn)醫(yī)生(特別是外科醫(yī)生)可能有些棘手，因?yàn)樗枰褂谜嬲娜梭w或逼真的模擬模型，這樣的模型直到現(xiàn)在都難以生產(chǎn)。近年來，3D打印已經(jīng)被用于創(chuàng)建越來越現(xiàn)實(shí)的外觀手術(shù)模型，但在現(xiàn)場工作的人們一直在努力捕捉3D打印模型中人體解剖結(jié)構(gòu)的感覺、質(zhì)感和運(yùn)動。
但現(xiàn)在，由于神經(jīng)外科醫(yī)師、神經(jīng)放射學(xué)家、模擬工程師和專家之間的創(chuàng)新合作，共同研發(fā)出一種3D打印訓(xùn)練工具，旨在幫助神經(jīng)外科學(xué)員進(jìn)行微創(chuàng)外科手術(shù)練習(xí)。
據(jù)悉，該研究結(jié)合了醫(yī)學(xué)專業(yè)知識與好萊塢風(fēng)格的仿真模型。該研究結(jié)構(gòu)發(fā)表在近的“神經(jīng)外科：兒科雜志”上，標(biāo)題為“創(chuàng)建融合3D打印和的微創(chuàng)神經(jīng)外科手術(shù)的新穎模擬器”。該論文由波士頓兒童醫(yī)院的醫(yī)學(xué)博士Peter Weinstock和其同事共同撰寫。
據(jù)悉，由該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的3D打印訓(xùn)練模擬模型是具有腦積水的青少年頭部的全尺寸復(fù)制品，這是由于腦脊液過多導(dǎo)致頭骨內(nèi)部壓力增加的病癥。3D打印模型是非常現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)樗佻F(xiàn)了頭部的外觀和其內(nèi)部神經(jīng)解剖學(xué)。
與許多現(xiàn)有的3D打印模擬模型不同的是，神經(jīng)外科模型通常不能適當(dāng)?shù)啬７氯梭w組織的感覺和紋理，整合了逼真的材料，它們接近有機(jī)皮膚甚至大腦結(jié)構(gòu)的感覺和外觀。畢竟，能更好地重現(xiàn)人類的材料，是好萊塢受歡迎的之一。
令人印象深刻的是，3D打印模型也被設(shè)計(jì)為在操作期間“活著”，可以說，因?yàn)樗母鞣N組件脈沖和移動就像一個真正的人類大腦一樣。這些現(xiàn)實(shí)特征(例如模擬的基底動脈、心室和腦脊液運(yùn)動)為外科醫(yī)生提供了視覺和觸覺反饋的訓(xùn)練，使得體驗(yàn)更真實(shí)。
通常，訓(xùn)練中的神經(jīng)外科醫(yī)師將經(jīng)歷嚴(yán)格的考察期，通常持續(xù)約七年。這意味著幾年來，他們甚至不能接觸病人，只能通過觀察更多經(jīng)驗(yàn)豐富的神經(jīng)外科醫(yī)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，并使用其他手段來掌握手術(shù)技巧。到目前為止，培訓(xùn)過程在很大程度上依賴于使用與在實(shí)體模型上工作的現(xiàn)實(shí)的存儲和采購或虛擬現(xiàn)實(shí)程序的人體軟體。3D打印手術(shù)模型背后的想法是為神經(jīng)外科醫(yī)生提供更現(xiàn)實(shí)和更經(jīng)濟(jì)的培訓(xùn)工具。
正如研究論文所解釋的，3D打印訓(xùn)練模型使用第三次腦室造影術(shù)(ETV)進(jìn)行測試，這是一種通常用于治療腦積水的微創(chuàng)外科手術(shù)。雖然我們不會詳細(xì)介紹程序，但它基本上包括在第三腦室的底部設(shè)置一個孔，以便能夠使過量的腦脊液循環(huán)。在ETV期間，配有迷你攝像機(jī)的內(nèi)窺鏡通過顱骨插入心室系統(tǒng)中，以幫助可視化程序并向外科醫(yī)生提供實(shí)時(shí)反饋。
在測試3D打印手術(shù)模型時(shí)，研究小組邀請了各種神經(jīng)外科醫(yī)生及其老師一起執(zhí)行手術(shù)程序，并回答有關(guān)模型外觀和觸覺的詳細(xì)問卷調(diào)查。后，神經(jīng)外科醫(yī)生和研究員給出了3D打印訓(xùn)練模型其面部和內(nèi)容有效性分別為4.69和4.88(5分之一)。
該文的資深作者約翰·霍斯醫(yī)院的Alan R. Cohen醫(yī)師說：“這種跨學(xué)科專家的獨(dú)特合作導(dǎo)致了超現(xiàn)實(shí)的3D手術(shù)訓(xùn)練模型的創(chuàng)建，模擬對于微創(chuàng)神經(jīng)外科手術(shù)培訓(xùn)變得越來越重要，也有可能革新所有外科手術(shù)的培訓(xùn)。”
雖然現(xiàn)實(shí)的3D打印手術(shù)模型用于腦積水治療，但研究人員表示，它也可以用于其他程序，因?yàn)樗嗽S多可用于各種場景的不同即插即用部件 。據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹，這種模塊化功能還有助于降低培訓(xùn)成本。
(原標(biāo)題：研究人員開發(fā)出用于神經(jīng)外科訓(xùn)練的3D打印手術(shù)模型)
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