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【3D列印快訊】3D列印肝臟模型進行術前規劃

3D列印在提供醫療領域的術前規劃上有很大的好處。但是，由於工業級列印機的高成本，更不用提難以取得的軟體，
因此沒有被廣泛使用。
Jan Witowski與Jagiellonian大學的研究小組一起，研發如何使用桌上型3D列印機創造出人類肝臟模型作為複雜手術
前使用。術前模型（或者是已知的術前指南）在需要準確解剖可視化的手術中特別有用。
他們認為優於標準的成像技術能提供幾個好處，如有更短的手術和恢復時間，減少失血和更好的切除邊緣。

醫生面臨的挑戰

當在肝臟上進行腹腔鏡切除時，能看到腫瘤在哪里以及附近血管位於何處非常重要。減少手術過程中失血過多的風險。
這是一個微創手術，外科醫生熱衷於探索改善準備手術的新方法。然而，根據最新的文獻，全世界的醫生中只有10例
使用3D列印作為其準備過程的一部分。最大問題是，究竟是什麼阻止他們使用此技術？


Witowski在他的論文中所指出，傳統上，外科醫生不使用3D列印的主要因素是成本。
工業級3D列印機價值超過20萬美元，很少有醫療機構的專業人員會使用它們。
另外，由於細分的軟體花費了數千美元，而這些都是很少從業者願意承擔的所有成本。直到最近，大多數肝臟模型
是使用材料噴塗（Polyjet / Multijet）創造的，每個模型的成本都高達5,000美元。
阻止外科醫生接受3D列印技術的另一個重要因素是時間。使用工業級3D列印機開發模型需要四到七天的時間。
外包則會花更長的時間。
 Witowski還強調SLA和SLS不合適的事實，因為外科醫生將失去可視化實質（肝臟的外部形狀）的能力。他的目標
是提供一種替代方案，使用FDM列印機和矽膠，會讓製造成本降低了一小部分，同時保留改善手術過程所需的所有
細節。

使用Ultimaker 3D列印機來創造肝臟模型

使用桌上型3D列印機3D列印肝臟模型將所有時間減少了約60-100小時。價格也相當低。 Witowski用圖表來說明它
是如何運作的。
這名52歲的女性患者首先進行了腹腔鏡結腸直腸切除術，兩年後接受了腹腔鏡右半肝切除術（二次肝切除術），
當CT顯示單一異時性轉移後。
她的CT掃描清晰地顯示其剖面結構，然後將虛擬模型轉換成STL文件並進行3D列印。
為了3D列印，Witowski使用了Blender，Meshmixer和Ultimaker Cura以及一台Ultimaker 2+ 3D印表機。



模型開發階段

模型開發由四個關鍵階段組成：物件分割、常見的3D模型電腦處理、切片和列印，最後用矽膠固化再進行整理和組
裝。
總列印時間範圍是60到100小時，取決於模型的尺寸、零件的數量、列印精準度和列印機類型。在這種情況下，需
要72小時列印，並且因為互換材料和列印平台的尺寸，必須在六個列印作業下執行。
後處理是重要的，以最大限度地提高矽膠表面的光滑品質，並防止混濁。使用100-300號砂紙打磨模型，然後用水
洗滌並放乾。然後用自流平樹脂XTC-3D塗抹，等待其固化約3小時直到樹脂乾燥，然後重複此過程以確保表面足夠
光滑用在矽膠鑄造。
使用普通的氰基丙烯酸酯基黏著劑將多零件的結構黏在一起，然後在連接區域用絕緣膠帶和橡皮泥保護。可防止鑄
造階段矽膠洩漏。
成果
由於Ultimaker，Witowski能夠創造一個透明的，完整尺寸的肝臟模型，可看見血管和結直腸癌的惡性轉移，價格
低於150美元。是藉由3D列印模型和矽膠鑄模的組合來達成的。

像Ultimaker這樣的桌上型3D列印機可以立即放在醫院中，並在數小時或數天內生成病人解剖體的物理模型。
這讓外科醫生能夠觸摸和感受模型，使規劃手術的過程能更加逼真。

Jan的結論是：「我選擇Ultimaker是因為它的可靠性。我需要一台列印機，是當我每天列印20多個小時的列印作業
時，都不會讓我失望。我真的相信，使用低成本列印是邁向個性化醫療的一大步。我一定會繼續使用Ultimaker，
特別是對那些需要按時提供結果的高度影響計畫。“

 

成本和時間

使用傳統技術創造模型，估計成本為肝臟模型約$1,000和腎臟模型$500。

製造方法之間的成本比較

由於Witowski不需要額外的人員（專家、技術人員、電腦圖形等）來執行，所以用3D印表機操作相關的勞動力成
本和其他成本就被忽視了。
使用FDM方法，此模型能在五天內就創造出來。
然後外科醫生可以通過視覺和觸覺來探索模型，幫助他們創造一個手術計劃。

更廣泛的影響力

Jagiellonian大學在血管外科、心臟外科和泌尿外科等部門皆採用3D列印技術，在波蘭建立了最大的3D列印研究
中心，並為全國的醫生提供諮詢服務。
Jan和他的團隊已經證明，3D列印不僅是一種趨勢，更是一種真正的醫療工具。該部門很高興能與FDM技術進一
步合作，同時探索更廣泛的優勢。
外科指導，培訓的醫學生向患者示範模型提供醫生和患者更多的互相的理解和安心感。

「我深信使用低成本列印是邁向個人化醫療的一大步。」

最近，Jan和他的團隊為波蘭Otwock的心臟病專家們列印了一個肺動脈模型，用在肺動脈球囊成形術 - 這是一個
擴大狹窄或阻塞的動脈或靜脈的過程。報告顯示，使用這些模型減少了手術時間，改善了短期結果，並有助於明
顯的規劃。

醫療實踐上開始更廣泛地採用桌上型的3D列印技術，並獲得最大收益，可能只是時間問題。

免責聲明：Ultimaker 3D列印機設計和製造適用於商業環境中與Ultimaker工程熱塑性塑料進行熔融沈積建模。
精確度和速度的結合使得Ultimaker 3D列印機成為概念模型、功能原型和小批量生產的完美機器。儘管我們在
使用Ultimaker Cura的3D模型複製方面達到了非常高的水平，但是用戶仍然有責任對列印物件的應用進行驗證
，特別是有關醫療設備和航空學。

原文連結:https://ultimaker.com/en/stories/39791-3d-printing-a-cost-effective-personalized-liver-model-for-preoperative-planning