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研究人员将智能手机作为人类骨骼成像设备进行3D打印并用于教育

3D打印商情 来源:3D打印商情2020-03-13 我要评论(0 )   

据《激光制造商情》了解,我国研究人员对智能手机在医疗应用中的潜力进行了评估,这在他们的论文《评估基于手机摄像头和云服务

    据《激光制造商情》了解,我国研究人员对智能手机在医疗应用中的潜力进行了评估,这在他们的论文《评估基于手机摄像头和云服务的3D成像和人体骨骼打印以进行解剖学教育》中进行了概述。

 

过去,在人体上进行训练是医学生学习的最佳方法之一,但尸体的获得并不容易。为了弥补这一点,随着技术的进步,广泛的仿真程序和视觉辅助工具也应运而生。如今,3D打印医学模型和一系列设备能够为诊断、治疗、教育患者、规划手术等提供全面的好处。医学生(以及经验丰富的外科医生)也可以从模型中受益,比如可能具有要在新的或很少执行的程序中进行手术的肿瘤模型。

 

“3D打印的主要优势在于其能够创建具有高度复杂性的可抓握形状或几何特征的能力,克服了使用平面屏幕可视化3D成像数据所带来的限制。而且,与经过防腐处理的尸体标本相比,3D打印模型具有更高的耐磨性,更易于清洁和存储,并且更环保。”研究人员说。

 

尽管许多行业都从3D打印中受益,但不可否认的是,在医学领域,其影响是巨大的,因为解剖模型允许进行培训和规划,并且在像印度这样的发展中国家中发挥着“越来越重要的作用”。

 

研究人员说:“实际上,报告表明3D打印有助于提高教学效果,并且使用3D打印模型进行学习的学生在测试中的表现甚至要好于使用真实标本进行学习的学生。”

 

随着3D打印技术在医学领域的不断发展,仍然存在挑战和局限性。但是,特殊设备的教育和知识已成为一个特别关注的问题。研究人员受到这项研究的鼓舞,希望通过基于手机的3D成像提供易于使用的技术,这需要基本的3D打印机来制作模型。


 

技术路线流程图,涉及三个主要阶段。首先,对采集的标本进行全方位拍摄,以从所有可能的方向获得足够的2D图像。其次,使用基于云的专用服务器将2D图像转换为数字模型。第三,在编辑之后,将数字模型和3D打印设置数据应用于3D打印机进行打印。

 

以下样本骨骼用于成像:股骨,肋骨,颈椎和头骨。样品在转盘上旋转时反复拍照。

 

“在测试期间,摄影师在每次拍摄后都握住手机一只手捕获图像,另一只手旋转转盘。研究人员解释说:“在不同的水平面上进行了两轮摄影。”

 

使用SLA技术制成的原始样本,数字模型和3D打印模型。(A)股骨,(B)肋骨,(C)颈椎骨,(D)头骨。

 

每个标本被拍照80-100次,并将照片上传到Get3D,并将转换后的文件发送到在线3D打印服务。研究人员表示,3D打印的股骨,肋骨,颈椎和头骨的成本分别为20.27美元,3.96美元,1.13美元和35.40美元。

 

 

分析原始样本和3D打印模型之间的偏差。偏差光谱上的等级均为0.5mm;绿色表示偏差在-0.5到0.5mm之间;较热的颜色表示正偏差范围为0.5到2mm;冷色表示负偏差范围为-0.5至2mm。(A)股骨,(B)肋骨,(C)颈椎骨的偏差分析;(D)偏差分布(%)。

 

 

分析数字模型和3D打印模型之间的偏差。偏差光谱上的等级均为0.5mm;绿色表示偏差在-0.5到0.5mm之间;较热的颜色表示正偏差范围为0.5到2mm;冷色表示负偏差范围为-0.5至2mm。(A)股骨,(B)肋骨,(C)颈椎骨的偏差分析;(D)头骨;(E)偏差分布(%)。

 

经过评估,研究人员证实他们的方法在数字和3D打印模型中提供了“相当高的精度”。

 

论文作者说:“所提出的工作流程最值得注意的特征是,它无需扫描仪或CT / MRI数据集即可工作,从而为教育应用提供了更广泛的3D打印技术。”

 

这些模型很好地展示了解剖特征。例如,容易观察到股骨上的营养孔。与以前的研究相比,这是值得注意的,在以前的研究中,使用ABS的FDM 3D打印机使相似的股骨样品在营养孔的区域中不可见。在本研究中,选择了SLA和Somos Imagine 8000,它是一种坚硬,致密且易于清洁的刚性材料。

 

“使用摄影测量法创建的3D打印模型仅显示了骨骼标本的外部特征;内部结构是不可见的。人体标本也有此限制。为了在颅骨内部显示不同的解剖标志,必须使用三个或四个不同解剖的标本。在创建显示不同解剖结构的3D打印模型时,可以应用相同的策略——选择不同解剖或切片的标本作为摄影测量的资源。”研究人员解释说。

 

“本研究中采用的摄影测量数字化工作流程显示出相当高的精度,相对较低的成本和更少的设备要求。该工作流程有望用于形态学/解剖学科学教育,特别是在资金有限的机构和学校,或涉及涉及快速采集人/动物骨骼标本或其他遗体的3D数字数据的某些现场研究项目中。”

 

标本,数字模型和打印品之间精细结构的比较。(A)大转子(上方)和中央韧带中央韧带的凹孔(下方)。(B)颅底(上方)和眶内结构(下方)的神经孔。(C)肋骨结节。(D)椎体内的营养孔

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