看Stratasys數(shù)字解剖打印技術(shù)如何推動(dòng)健康科技領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展
2023.02.06Stratasys/文
CPI致力于推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和制造解決方案的應(yīng)用，以造福人類、環(huán)境和地球。這項(xiàng)工作需要一個(gè)蓬勃發(fā)展的健康科技部門，解決日新月異的醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域中激增的應(yīng)用挑戰(zhàn)，以滿足全球醫(yī)療需求，從醫(yī)療和體外診斷設(shè)備到生物打印、微流控和數(shù)字解剖打印。
Wayne Morton是CPI的首席機(jī)械設(shè)計(jì)工程師，他致力于將有趣的技術(shù)應(yīng)用于全新的應(yīng)用場(chǎng)景，比如增材制造和3D打印技術(shù)。
CPI曾于2019年購(gòu)入一臺(tái)Stratasys J735打印機(jī)，并很快將其升級(jí)為J750數(shù)字解剖打印機(jī)*，因?yàn)镴750擁有更大的打印尺寸，且能打印生物相容性材料。
*J750數(shù)字解剖打印機(jī)已升級(jí)為J850數(shù)字解剖打印機(jī)
“數(shù)字解剖材料非常獨(dú)特，可以用于數(shù)字解剖項(xiàng)目和其他產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用。比如，GelMatrix是一種凝膠狀材料，可為體外診斷(IVD)、微流控和流體處理裝置制作易于拆卸的支撐結(jié)構(gòu)。增材制造讓我們得以在上午提出設(shè)計(jì)方案，在下午進(jìn)行打印，并在同一天進(jìn)行測(cè)試。在一個(gè)常規(guī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期內(nèi)，我們可以進(jìn)行50次以上的迭代，并很快得到一個(gè)令我們充滿信心的成熟產(chǎn)品?！?
Wayne Morton
CPI首席機(jī)械設(shè)計(jì)工程師
數(shù)字解剖材料
BoneMatrix
復(fù)雜的材料沉積模式，可用于模擬多孔骨結(jié)構(gòu)、纖維組織和韌帶。
GelMatrix
獨(dú)特的GelMatrix材料和GelSupport?沉積圖案可用于打印小而復(fù)雜的血管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部支撐材料可輕松去除。
TissueMatrix
出色的材料配置讓打印出的模型在受力時(shí)的觸感和表現(xiàn)與真實(shí)器官組織近乎一致。
應(yīng)用中的數(shù)字解剖
3D打印解剖學(xué)模型
CPI使用醫(yī)學(xué)圖像創(chuàng)建的解剖學(xué)設(shè)計(jì)渲染圖像。
使用J750 3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)的3D打印設(shè)計(jì)
由J750數(shù)字解剖打印機(jī)制作的一系列設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)不同材料特性和設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
有靈活支撐結(jié)構(gòu)的3D打印解剖模型
經(jīng)過(guò)后處理和清洗的最終部件。靈活的支撐結(jié)構(gòu)讓解剖模型可以在原位移動(dòng)。
“我們正在與NIHR諾丁漢生物醫(yī)學(xué)研究中心的胃腸道和肝臟領(lǐng)域合作，該中心正在開發(fā)一種新型的內(nèi)窺鏡。他們希望在不使用尸體或動(dòng)物模型的條件下測(cè)試設(shè)備，所以我們?cè)谠囼?yàn)臺(tái)上打印了部分膽管供他們進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。我們進(jìn)行了大量的迭代和材料選擇，與他們溝通關(guān)鍵需求(如生物力學(xué)上的精確幾何形狀、靈活性及彈性)，最終結(jié)合了5、6種不同材料才成功。在沒有數(shù)字解剖技術(shù)的情況下，想要打印這個(gè)模型幾乎是不可能的，他們之前沒有見過(guò)這樣的模型，甚至不知道這是可行的?！?img src="https://www.stratasys-china.com/wp-content/uploads/2023/02/4.png" style="text-align:center;" />
“數(shù)字解剖技術(shù)讓人們大開眼界，他們都不相信這是一個(gè)3D打印的部件?！?
Wayne Morton
CPI首席機(jī)械設(shè)計(jì)工程師
創(chuàng)建功能和視覺模型
展現(xiàn)數(shù)字解剖打印機(jī)的能力
“當(dāng)我們?cè)贑PI調(diào)試新設(shè)備時(shí)，要做的不僅是把設(shè)備安裝好、啟動(dòng)它、獲批然后離開。我們需要展示該設(shè)備可以為不同項(xiàng)目、中小企業(yè)和客戶做些什么。調(diào)試過(guò)程的一部分是制作展示模型，來(lái)表現(xiàn)該技術(shù)的實(shí)際用途。我們有幾個(gè)Stratasys模型可以表現(xiàn)視覺模型和生物力學(xué)模型之間的差異。”
功能性血管手部模型
“我們制作了一個(gè)嵌入在帶有血管系統(tǒng)的手臂上的手部模型，血管系統(tǒng)穿過(guò)手臂的末端回到手部。在手掌內(nèi)部，我們創(chuàng)建了骨骼和組織結(jié)構(gòu)，然后在原位增加了管狀適配器和工程型部件的框架?！?
視覺頭骨模型
“我們的頭骨模型展現(xiàn)了數(shù)字解剖PolyJet技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜細(xì)節(jié)，很少有技術(shù)能讓你獲得這種程度的細(xì)節(jié)，且其他技術(shù)也無(wú)法以同樣的方式進(jìn)行多材料打印?！?
數(shù)字解剖的優(yōu)勢(shì)
多材料
“它擁有以我們想要的方式進(jìn)行材料組合的能力。我們有很多科學(xué)家和工程師，他們是各自領(lǐng)域的專家。只要你給他們自由，讓他們以這種方式去設(shè)計(jì)，或者對(duì)材料的特性進(jìn)行微調(diào)以達(dá)到想要的程度——這對(duì)我們來(lái)說(shuō)就是一個(gè)實(shí)用的工具?！?
無(wú)與倫比的質(zhì)量
“依托J750數(shù)字解剖打印機(jī)的高質(zhì)量模式，我們可以將層高減至14微米，這太棒了?！?
帶有預(yù)設(shè)置和逐層材料控制能力的程序
“數(shù)字解剖打印機(jī)自帶的預(yù)設(shè)置功能讓我們可以以相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)文件去創(chuàng)造難以置信的復(fù)雜模型?！?
“這項(xiàng)技術(shù)非常驚人，因?yàn)樗艽蛴「鞣N不同的材料。它也讓我們得以脫穎而出，給我們提供了另一個(gè)高度的質(zhì)量和設(shè)計(jì)自由度?！?
Wayne Morton
CPI首席機(jī)械設(shè)計(jì)工程師
對(duì)投資3D打印技術(shù)的建議
Morton說(shuō)，當(dāng)人們剛剛接觸3D打印時(shí)，會(huì)想到一次性塑料部件，但該技術(shù)的發(fā)展早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了這一范疇。
“有人可能找到我們說(shuō)，‘我想要為業(yè)務(wù)引入3D打印，你們能提供幫助嗎?’這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)合作機(jī)會(huì)，因?yàn)槲覀兪且患议_放的機(jī)構(gòu)，我們樂于邀請(qǐng)人們來(lái)了解不同類型的技術(shù)，并向他們展示每個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)?！?
在購(gòu)置打印機(jī)前，Morton建議用戶仔細(xì)評(píng)估自身的使用需求。之后再去尋找適合該應(yīng)用的技術(shù)，而不是相反的順序。
Morton說(shuō)，“多和擁有設(shè)備并能給你誠(chéng)實(shí)回答的人交談，了解這種技術(shù)可以怎樣適用于你的應(yīng)用，因?yàn)椴⒎敲颗_(tái)打印機(jī)都是合適的工具?！?
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