3D打印人体骨骼模型力学性能更真实

2020年12月4日，3D打印机制造商Stratasys改进了J750 Digital Anatomy 3D打印机的功能，以更好地复制多孔骨结构、纤维组织和韧带的模型。

Stratasys公司副总裁兼全球医疗团队负责人Osnat Philipp说：＂我们相信，更好的准备会带来更好的临床结果，骨骼的机械特性为我们的重要器官提供保护，并最终影响我们的生活质量。能够3D打印出生物力学上准确且对每个患者都独一无二的模型，对准备工作至关重要。＂

Stratasys公司的Digital Anatomy 3D打印机，使医生能够以类似人体生物力学逼真度练习插入螺钉，用于骨科应用。

尽管对骨模型的需求不断增加，但传统的模型在患者特异性和生物力学真实性方面仍存在不足。然而，随着3D打印技术、材料和软件的不断改进，这一领域正在取得进展，以实现更成功、更灵活的患者特定个性化。

在过去的几年里，对骨骼MRI扫描、快速制作模型的软件以及如何最好地解决手术后并发症的研究，使得解剖模型的质量取得了巨大的进步。医学影像信息的交流和管理也得到了改善，与患者的沟通也得到了改善。波尔多大学中心医院成为世界上第一批安装J750的医院之一，他们声称，3D打印模型帮助患者理解他们的手术，比使用2D扫描时好50％。

去年，法国个性化医疗设备制造商Bone 3D也安装了一台Stratasys J750 3D打印机，以推进其生产针对患者的手术指南和手术模拟器，并培训未来的外科医生。

数字解剖软件升级

经过与全球学术医学中心的多年测试开发，已经为J750 Digital Anatomy的软件开发了100多种复杂的预设。这些预设可以复制现实条件，例如打印正常或退化性椎间盘或以不同程度的刚度打印椎骨之间的关节。软件可以在3D体素级别上生产不同的材料组合，以获得正确的生物力学性能。

特拉维夫大学研究人员进行的一项临床评估，调查了J750 Digital Anatomy系统上打印的模型复制螺丝钉拔出力的准确性如何，并得出结论模型与人体的触觉响应相似。以色列理工学院技术研究所进行的另一项研究表明，J750打印的腰椎3D模型准确地代表了有关人类脊柱的文献详细介绍的运动范围。

到目前为止，Stratasys的技术已帮助医疗保健提供者改善了手术准备，并使医疗器械制造商能够进行测试并培训医疗专业人员如何使用新器械。

Digital Anatomy 3D打印机可以生成精确到体素水平的患者骨骼模型，包括骨髓，甚至可以让医生加入肿瘤等功能。

Stratsys最初的J750 3D打印机最初于2016年推出，在接下来的三年里，该系统的功能被导向了解剖模型的制作。这在一定程度上归功于PolyJet技术提供的质量和色彩范围，这下行技术允许用该方法创建的模型进行分割和颜色编码，以区分复杂的结构。去年，J750获得了全球色彩权威机构Pantone的验证，这使得Stratasys公司将该标准供应商的色彩管理系统整合到打印机的工作流程中。

同样有利于解剖模型的是，J750能够打印多种材料，因此可以将不同的纹理融入到一个对象中，实现不同的功能。Stratasys与其获奖的数字解剖系统配合使用的三种材料是TissueMatrix、GelMatrix和BoneMatrix。TissueMatrix是专门针对心脏组织的复制，而GelMatrix则是作为支撑材料，用于解剖模型的小腔内。BoneMatrix的名字中就有线索，它是一种坚固、灵活的材料，用于复制解剖模型中的骨骼。