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結(jié)合3D打印/3D打印技術(shù)在醫(yī)療器具制造中的應用發(fā)展

發(fā)布時間：2022-09-05 09:35:17瀏覽：7069點贊：

用于手術(shù)規(guī)劃、仿真分析

、植入物設計…在開發(fā)訂制化植入物中的應用

、MRI 等醫(yī)學影像數(shù)據(jù)，是從掃描中捕獲病人的逼真幾何形狀，使用這些病人特異性解剖結(jié)構(gòu)，手術(shù)過程和植入物設計都能夠基于個體需要和病理進行訂制。在設計訂制化植入物時

，研究人員和臨床醫(yī)生需要考慮到個體化差異，而不是對醫(yī)療設備設計采取一般化的方法

。

FDA 認識到計算機模擬是制造商驗證醫(yī)療設備的一部分

，該技術(shù)減輕了傳統(tǒng)物理測試的負擔。計算機虛擬測試技術(shù)也可以用于測試3D打印/3D打印的植入物的性能

。除了計算機虛擬測試

，在手術(shù)前依據(jù)個性化植入物原型進行真實測試，也將使醫(yī)生和制造商檢查潛在的錯誤

，并得到更多的數(shù)據(jù)

。

生成3D解剖模型的主要挑戰(zhàn)

基于醫(yī)學影像進行植入物個性化設計是具有挑戰(zhàn)的，例如

，通過3D醫(yī)學影像來識別感興趣區(qū)并準備高質(zhì)量的仿真模擬模型是個費時的過程

；從醫(yī)學掃描到3D計算或有限元模型的工作流程可能會因確保輸出模型質(zhì)量（包括3D打印/3D打印設計模型）而中斷。

除此之外

，從掃描數(shù)據(jù)建造設計迭代通常需要重復工作來測試植入物原型的多種變化

。與臨床前規(guī)劃方案一致的高效工作流程，要求模型具有準確性

。一些醫(yī)療器具制造商和研究人員正在嘗試通過特定軟件

，簡化基于醫(yī)學圖像技術(shù)的工作流程，從而解決這些挑戰(zhàn)

。

醫(yī)療器具商和研究機構(gòu)的應用

Corin Group 使用Simpleware軟件生成的髖關節(jié)3D模型

全髖關節(jié)置換術(shù)通常依賴于文獻的“安全區(qū)”來定義acetabu-lar植入物組件的最好位置

。然而

，這種近似不能解釋病人的多樣性

，臨床研究顯示高達50％的髖關節(jié)手術(shù)未達到其目標定向。對于病人來說

，這意味著舒適性將受到影響

，并存在植入物脫位和需要翻修手術(shù)的風險。因此

，Corin Group采用針對病人的仿真模擬技術(shù)來提高準確性

，降低這些風險。

Corin Group 的OPS 系統(tǒng)使用CT 或X射線醫(yī)學影像設備捕獲的病人解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

，數(shù)據(jù)被導入Synopsys Simpleware軟件

，并由工程師處理

，將髖關節(jié)放置在所需區(qū)域。在此階段

，將標志物放置在骨架上以進行種植體植入

。這些步驟可能非常費時，但是通過Simpleware軟件的半自動分割工具以及通過生成可重復結(jié)果的腳本工具加快了這些步驟

。

植入物放置位置的虛擬仿真測試

，對于減少物理實驗和對于文獻的依賴，以實現(xiàn)最好結(jié)果是具有價值的

。在手術(shù)期間

，3D打印手術(shù)導板將與激光引導對準系統(tǒng)相結(jié)合使用，以輔助植入物定位

。

360 Knee Group 進行膝關節(jié)植入物虛擬測試

倫敦大學學院（UCL）的研究人員也將此類技術(shù)應用于膝關節(jié)翻修手術(shù)的研究中

。股骨和脛骨組件的次優(yōu)取向可導致長期病人問題，包括疼痛和磨損

。 UCL 對檢索數(shù)據(jù)和CT 臨床數(shù)據(jù)進行了研究

，以評估材料損傷。他們使用Simpleware 軟件對數(shù)據(jù)進行分割

，并建造適合于將修復前植入物定位與失效植入物植入后微CT掃描結(jié)果進行比較的表面模型

。

該方法能夠更好地理解種植體取向和磨損模式之間的相關性，從而在未來減少減少訂制化植入物設計中存在的問題

。

總結(jié)

但是該技術(shù)的應用是存在挑戰(zhàn)的

，包括臨床醫(yī)學掃描數(shù)據(jù)的可用性，以及放射科醫(yī)生或其他用戶對于醫(yī)學影像處理和模型生成技術(shù)的學習曲線

。除此之外

，此類技術(shù)解決方案需要能夠滿足臨床治療所要求的緊迫交期，也需要使工作流程直觀

、可重復

，足以得到可用的結(jié)果。

隨著醫(yī)學影像處理軟件的應用

，臨床醫(yī)生

、研究人員得到了更為強大的基準測試方法。結(jié)合3D打印/3D打印技術(shù)在醫(yī)療器具制造中的應用發(fā)展

，病人特異性/訂制化植入物設計方案將更加優(yōu)化

，這些技術(shù)的應用發(fā)展為訂制化醫(yī)療器具制造帶來了很大潛力。

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