澳洲医生将4D打印和CT扫描技术用于术前规划

东苑

本月早些时候，数千名来自澳大利亚皇家外科医学院和英国皇家外科医学院的医生们聚集到布里斯班会展中心参加每年一次的科学年会。该年会每年都会围绕着当前外科医学领域的热点问题举办一系列的研讨会、工作坊、论坛等。在这中间有一场讨论会引起了人们的关注，该讨论会研究的是一个案例，即有一群医生将动态4D打印技术用于手外科的手术前规划。

负责这项研究的是Michael Chae医生，他是一位整形外科住院医生，同时也是墨尔本莫纳什大学（Monash University）的在读博士生。该研究团队介绍了他们是如何将时间维度加入到触觉模型上以帮助提供关于手部骨头运动的改进解剖学信息。研究团队使用4D计算断层扫描（CT）技术扫描患者手部的骨头，帮助塑造他们手部在进行诸如拇指外展、对掌和侧捏等动作时的准确展现模型。

“在过去十年里，3D打印已经改变了外科医生进行术前规划的方式。所以在这里我们能够探索如何将4D打印应用在外科手术规划中。”Chae医生说：“我们展示了4D打印如何准确地表现在各种拇指运动期间掌骨相应的变化。随着4D CT扫描设备的增多，4D打印将有可能成为外科手术中被普遍接受的一种手段，并能改善患者的临床治疗效果。”

代表腕骨和掌骨在各种手部动作中的表现的3D打印触觉模型：拇指外伸（左）、 对掌（中心）和侧捏（右）

据天工社了解，研究团队使用了一台来自东芝公司的Aquilion ONE 320排CT设备，该设备能够捕获患者进行的三个不同的拇指运动，并将其上传到OsiriX软件，在这里图像会被渲染并准备好进行3D打印。随后，研究团队会将这些3D触觉模型输出为STL文件，并用3D Systems公司的一台Cube 2桌面3D打印机将其打印出来。为了验证他们的研究，Chae医生和他的同事借助4D CT数据和4D打印的模型比较了第一个掌骨和第二个掌骨之间的角度，以帮助确保解剖学精度。

从CT 扫描数据到STL文件

这个案例研究的题目是《4D打印：一个基于CT成像的光固化建模的新进展，原理和应用（Four-Dimensional (4D) Printing: A New Evolution in Computed Tomography-Guided Stereolithographic Modeling. Principles and Application）》。该研究去年已经被发表在了《Journal of Reconstructive Microsurgery》杂志上。

从根本上说，Chae医生的研究团队所谓的“4D打印”，实际上是在3D打印的外科模型上加入了时间的维度，以帮助展示拇指运动时掌骨位置的变化。因此，这些4D打印模型能够提供患者的解剖结构更为动态的信息，以帮助外科医生在进行手术前获得准确而详细的信息。

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