創(chuàng)建真實(shí)紋理器官的生物紋理3D建模軟件

寂靜天花板

雖然這些3D打印手術(shù)模型在一定程度上能夠提高手術(shù)的成功率，但具有現(xiàn)實(shí)紋理的模型可以將手術(shù)成功率提高到一個(gè)新的水平，這也是為下一代外科醫(yī)生提供教育工具。因此，Sugimoto博士開(kāi)發(fā)了生物紋理建模，其是在解剖學(xué)的基礎(chǔ)上，采用保水性塑料，3D打印具有同等質(zhì)量、現(xiàn)實(shí)紋理和其他物理性質(zhì)的器官模型。 這個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)具有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，其發(fā)展主要?dú)w功于Sugimoto對(duì)X射線在3D顯示器上的研究�！安∪说腦射線是真實(shí)有效的”Sugimoto解釋道。他們利用醫(yī)學(xué)設(shè)備對(duì)患者進(jìn)行診斷，從而得到一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)源。然而，對(duì)于未接受培訓(xùn)的患者來(lái)說(shuō)，他們無(wú)法理解這些圖像，所以，我不得不在紙上繪出他們的器官模型，同時(shí)，向他們展示X射線，以此讓他們能夠明白我所講的東西。正如大家所想的那樣，這對(duì)于患者來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常令人不放心且不被患者信服的方法。
# E: w+ p: j  m- [9 E8 I1 u幸運(yùn)的是，Sugimoto發(fā)現(xiàn)了OsiriX。OsiriX是一個(gè)開(kāi)源應(yīng)用程序，它允許用戶以3D方式觀看X射線數(shù)據(jù)，并能夠看到X射線圖像的3D效果。為了使這些顯示器更接近手術(shù)臺(tái)上的效果，Sugimoto最終采用投影，直接映射到患者的身體，讓患者能夠直觀的看到器官以及血管。“雖然這個(gè)技術(shù)非常簡(jiǎn)單，但其帶來(lái)的影響是不可估量的�！盨ugimoto回憶道。起初，我的朋友不相信這些工具能在手術(shù)室中使用，他們以為我只是玩玩而已。Sugimoto開(kāi)始將OsiriX納入自己的軟件開(kāi)發(fā)，把VR和3D打印結(jié)合起來(lái)，這對(duì)于醫(yī)療教育來(lái)說(shuō)有非常巨大的潛力，對(duì)于外科手術(shù)來(lái)說(shuō)則有深遠(yuǎn)的影響�！耙园┬阅[瘤為例，如果你想知道在哪里做切口以及切除多少，你就需要關(guān)于腫瘤的形狀和位置的信息，”Sugimoto說(shuō)。而且，對(duì)于外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)，把患者的患病部位拿在手中近距離直觀是非常重要的。所以，一個(gè)3D打印的手術(shù)模型十分必要，而且其還能提供外科醫(yī)生進(jìn)行交互的機(jī)會(huì)。
為此，Sugimoto開(kāi)發(fā)了一種新的器官?gòu)?fù)制方法--生物紋理建模。雖然現(xiàn)有的器官模型與真實(shí)物體的形狀相同，但卻沒(méi)有真實(shí)物體的紋理。雖然3D打印模型都是剛性的紋理，但Sugimoto通過(guò)在保水樹(shù)脂中添加液體材料，最終得到了解剖學(xué)上的正確的模型結(jié)構(gòu)。其看起來(lái)，和那些真實(shí)的腎臟或者人體中的腫瘤的形狀和紋理都一樣。
9 \2 f/ e- z3 N7 }" f# D  G% i正如Sugimoto解釋的，包含液體材料對(duì)于最終結(jié)果是絕對(duì)關(guān)鍵的，其目標(biāo)是通過(guò)計(jì)算目標(biāo)組織中的水或其他液體的百分比來(lái)實(shí)現(xiàn)。“為什么水含量讓器官看起來(lái)非常的真實(shí)？正如碳是所有生物的基礎(chǔ)一樣，水也是一個(gè)器官的基本組成部分。”他解釋說(shuō)。流體是生命的根本，就像我們的皮膚被割破，會(huì)有血流出，如果我們擠壓傷口，會(huì)有液體流程一樣。
事實(shí)上，Sugimoto是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)這種方法在手術(shù)方面潛力的患者之一，此前Sugimoto在滑雪時(shí)遭遇了脊柱損傷�！柏�(fù)責(zé)為我治療的外科醫(yī)生能夠通過(guò)觸摸我患病部位的真實(shí)模型獲得觸覺(jué)反饋，因?yàn)�，他能為我更安全、更�?zhǔn)確的執(zhí)行手術(shù)�！盨ugimoto會(huì)議說(shuō)。“他能夠閉上眼睛，把精力完全集中于手上的觸覺(jué)，以此獲得手術(shù)前所需的各種反饋。”
同樣的道理可以應(yīng)用于其他的手術(shù)，并以此為外科醫(yī)生提供手術(shù)前的實(shí)踐機(jī)會(huì)，而且這也會(huì)在一定程度上增強(qiáng)他們的信心。正如下面視頻中所播放的那樣，你可以看到這些3D打印模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是如此的逼真與詳細(xì)。目前，Sugimoto正在推廣他的開(kāi)源解決方案，這也得到了蘋(píng)果和Autodesk的支持。“但是我的工作不應(yīng)該是局限于幾個(gè)人；我想讓世界人民都能應(yīng)用到它，以此來(lái)改善每個(gè)人的生活。因此，我將我的研究結(jié)果帶給大眾，以此降低理解障礙，并為許多醫(yī)生在職業(yè)生涯中獲得最高水平的卓越表現(xiàn)提供幫助�！彼�說(shuō)。
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