研究人员为脑手术开发3D打印脑部模型

【编者按】对于医学界而言，实践是培养医学生和有经验的外科医生最好的材料。

对于医学界而言，培养医学生和有经验的外科医生仍存在许多挑战。没有什么会比真材实料的训练的效果更好，但如果没有必要的话人们不会进行手术。因此一直以来，出色的医疗人员一直在设法创造培训材料。不过今天，随着3D打印技术的出现，我们看到了一系列供于学生和外科医生使用的模型的改进。

在神经外科医生教育和培训的重要论坛中，为了给患者提供更好的治疗效果，Walter E. Dandy Neurosurgical Society提供了最新的培训方式。据天工社所知，Saleem Abdulrauf博士担任那里的会长，和全球100所大学共同合作，此外他还担任圣路易斯大学神经外科系的教授和主任，以及圣路易斯大学医院首席神经外科医生。由于各方的努力都汇集到了一起，因此现在神经外科和圣路易斯工程学院一起合作，使用3D打印技术来培训神经外科。

研究小组合作的重点是一项研究，解决的是脑动脉瘤患者的外科手术问题。在这项研究中，该团队需要想出一种3D训练方法，可以比拟学生和外科医生在人类或动物的尸体、泡沫模型以及其他人造物品上进行的模拟手术。

因为对于不同的人来说，动脉瘤可能各不相同且无法预测，因此外科医生面临着一个棘手的问题，那就是不损害周围区域现有的组织。

“每一个动脉瘤的大小、外形和位置都不一样。有数百个大小和类型的切除方式，我们通常会在手术过程中决定切除的大小。如果我能事先在模型上练习的时候就作出决定，那么这对于手术来说真的有很大意义，”Abdulrauf博士解释说。

其理念是让模型尽可能地接近人类大脑，那么很明显3D打印模型需要1:1的比例，并且需要有尽可能相似的纹理。患者的脑部扫描被转换为3D CAD模型，然后每一个都被制作成病人独有的3D打印文件。文件被送到Stratasys Direct Manufacturing进行打印，该团队要确保动脉瘤的关键区域在生产时精度和细节足够好。

Stratasys Direct Manufacturing的总部设在加利福尼亚州的瓦伦西亚，该公司是制作3D打印医学培训模型的领导者之一。他们创作了用于训练的各种模拟装置，从产科到牙齿、心脏、骨骼以及器官模型。正因如此，Abdulrauf博士和他的团队选择使用他们的服务，而不是自己的PolyJet 3D打印机。在Stratasys Direct Manufacturing中，由于该团队和圣路易斯大学神经外科系合作是要创建最精确的3D模型，因此他们使用了喷射技术和聚氨酯浇注，这样颅骨和大脑的硬度都可以符合要求。

为了模仿人类大脑的纹理，3D打印模型内被充满了一种凝胶状的胶体材料，感觉起来就像海绵。到目前为止，结果是很乐观的。在接下来的研究中，Abdulrauf希望能看到对比研究，一半医生会在手术前使用尸体大脑的3D打印模型，而另一半需要在无模型的情况下进行准备。

另一项研究是对于病人的比较，有一些会在手术中接受传统的金牌标准的护理，还有一些病人的外科医生会在手术前先用3D打印模型来训练。术后恢复中的舒适度和整体效果将得到研究，Abdulrauf博士会使用它来衡量3D打印模型训练的成功。

“医学的未来都是基于测量结果的。最重要的是确定什么对病人更好，并且能改善患者的生活。要做到这一点，我们就必须知道我们利用该工具所能做的最好的措施，”Abdulrauf博士说。“我们十分感激Stratasys Direct Manufacturing为我们所做的工作。在这类工作中，用心总是能产生更好的结果。”

显然，这是一个伟大的开始，让我们看到了3D打印在医疗培训中的应用。然而，Stratasys Direct Manufacturing表明的一个好处没有在这个项目中得到体现，那就是涉及到每个病人特定模型时的金钱因素，该产品对于很多机构来说可能仍然十分昂贵。

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