本月早些時候，數(shù)千名來自澳大利亞皇家外科醫(yī)學(xué)院和英國皇家外科醫(yī)學(xué)院的醫(yī)生們聚集到布里斯班會展中心參加每年一次的科學(xué)年會。該年會每年都會圍繞著當(dāng)前外科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點問題舉辦一系列的研討會、工作坊、論壇等。在這中間有一場討論會引起了人們的關(guān)注，該討論會研究的是一個案例，即有一群醫(yī)生將動態(tài)4D打印技術(shù)用于手外科的手術(shù)前規(guī)劃。

負(fù)責(zé)這項研究的是Michael Chae醫(yī)生，他是一位整形外科住院醫(yī)生，同時也是墨爾本莫納什大學(xué)（Monash University）的在讀博士生。該研究團隊介紹了他們是如何將時間維度加入到觸覺模型上以幫助提供關(guān)于手部骨頭運動的改進(jìn)解剖學(xué)信息。研究團隊使用4D計算斷層掃描（CT）技術(shù)掃描患者手部的骨頭，幫助塑造他們手部在進(jìn)行諸如拇指外展、對掌和側(cè)捏等動作時的準(zhǔn)確展現(xiàn)模型。

“在過去十年里，3D打印已經(jīng)改變了外科醫(yī)生進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃的方式。所以在這里我們能夠探索如何將4D打印應(yīng)用在外科手術(shù)規(guī)劃中。”Chae醫(yī)生說：“我們展示了4D打印如何準(zhǔn)確地表現(xiàn)在各種拇指運動期間掌骨相應(yīng)的變化。隨著4D CT掃描設(shè)備的增多，4D打印將有可能成為外科手術(shù)中被普遍接受的一種手段，并能改善患者的臨床治療效果。”
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表腕骨和掌骨在各種手部動作中的表現(xiàn)的3D打印觸覺模型：拇指外伸（左）、 對掌（中心）和側(cè)捏（右）
據(jù)天工社了解，研究團隊使用了一臺來自東芝公司的Aquilion ONE 320排CT設(shè)備，該設(shè)備能夠捕獲患者進(jìn)行的三個不同的拇指運動，并將其上傳到OsiriX軟件，在這里圖像會被渲染并準(zhǔn)備好進(jìn)行3D打印。隨后，研究團隊會將這些3D觸覺模型輸出為STL文件，并用3D Systems公司的一臺Cube 2桌面3D打印機將其打印出來。為了驗證他們的研究，Chae醫(yī)生和他的同事借助4D CT數(shù)據(jù)和4D打印的模型比較了第一個掌骨和第二個掌骨之間的角度，以幫助確保解剖學(xué)精度。

從CT 掃描數(shù)據(jù)到STL文件

這個案例研究的題目是《4D打?。阂粋€基于CT成像的光固化建模的新進(jìn)展，原理和應(yīng)用（Four-Dimensional (4D) Printing: A New Evolution in Computed Tomography-Guided Stereolithographic Modeling. Principles and Application）》。該研究去年已經(jīng)被發(fā)表在了《Journal of Reconstructive Microsurgery》雜志上。
從根本上說，Chae醫(yī)生的研究團隊所謂的“4D打印”，實際上是在3D打印的外科模型上加入了時間的維度，以幫助展示拇指運動時掌骨位置的變化。因此，這些4D打印模型能夠提供患者的解剖結(jié)構(gòu)更為動態(tài)的信息，以幫助外科醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)前獲得準(zhǔn)確而詳細(xì)的信息。 

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