Technologia druku 3D ma potencjał do przekształcania obrazów z tomografii komputerowej czy rezonansu magnetycznego różnych narządów w anatomiczne modele fizyczne. Możemy wydrukować zarówno model czaszki, kręgosłupa, jak i serca czy nerki. Ciągły rozwój technologii druku 3D, pojawianie się nowych materiałów do druku o różnych właściwościach pozwalają tworzyć proste modele anatomiczne do nauki dla dzieci oraz złożone modele dla studentów medycyny i lekarzy.
Czym są modele anatomiczne?
Modele anatomiczne to trójwymiarowe reprezentacje struktur organizmu. Mogą przedstawiać całe ciało lub jego poszczególne części, takie jak organy, kości, mięśnie, układy naczyniowe i nerwowe. Fizyczne modele anatomiczne odgrywają ważną rolę w planowaniu zabiegów chirurgicznych, a także w komunikacji i edukacji poza chirurgią.
W medycynie klinicznej, modele anatomiczne drukowane w technologii druku 3D znajdują szerokie zastosowanie w planowaniu przedoperacyjnym i symulacjach. Dzięki precyzyjnym, trójwymiarowym modelom anatomicznym chirurdzy mogą z wyprzedzeniem przeanalizować skomplikowane przypadki, co zmniejsza ryzyko błędów podczas rzeczywistej operacji. Modele znajdują też zastosowanie w edukacji pacjentów – mogą być używane do wyjaśnienia pacjentom planowanych procedur, co zwiększa ich zrozumienie i zmniejsza stres związany z operacją.
Stomatologiczne modele anatomiczne
Modele anatomiczne drukowane w technologii 3D znajdują coraz szersze zastosowanie w stomatologii. Druk 3D, bazując na cyfrowych skanach, umożliwia stworzenie modeli o niezwykle wysokiej precyzji, co jest trudne do osiągnięcia w tradycyjnych metodach wyciskowych. Dzięki temu modele 3D dokładniej odwzorowują rzeczywiste struktury anatomiczne pacjenta.
Modele anatomiczne w stomatologii mają wiele zastosowań i mają bezpośredni wpływ na jakość opieki nad pacjentem:
- Precyzyjne planowanie zabiegów: Dzięki modelom 3D lekarze stomatolodzy mogą dokładnie przeanalizować skomplikowane przypadki przed przystąpieniem do zabiegu.
- Lepsze dostosowanie uzupełnień protetycznych: Modele 3D umożliwiają precyzyjne dostosowanie koron, mostów oraz nakładek ortodontycznych do unikalnej anatomii pacjenta.
- Edukacja pacjentów: Modele 3D są doskonałym narzędziem do wyjaśnienia pacjentom planowanych procedur stomatologicznych, takich jak np. ekstrakcje czy korekcje wad zgryzu. Dzięki temu pacjenci lepiej rozumieją, co ich czeka, co z kolei zmniejsza ich stres i pozwala na bardziej świadome podejmowanie decyzji dotyczących leczenia.
- Zmniejszenie lęku pacjenta: Wizualizacja planowanego zabiegu za pomocą trójwymiarowego modelu może pomóc pacjentom, zwłaszcza młodszym, lepiej zrozumieć proces leczenia i zredukować lęk przed nieznanym.
Od obrazu do modelu: przygotowanie plików do druku 3D
Cały proces generowania trójwymiarowych modeli fizycznych na podstawie oryginalnych danych obrazowych można podzielić na cztery etapy:
1) pozyskiwanie obrazu,
2) przetwarzanie obrazu,
3) drukowanie 3D ,
4) obróbka końcowa.
W medycynie najczęściej obrazy narządów pozyskuje się z tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego. Dzięki tym procedurom uzyskuje się dane w formacie DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), które można następnie modyfikować. Przetwarzanie obrazu to proces przekształcania obrazów DICOM w cyfrowe modele 3D za pomocą projektowania wspomaganego komputerowo (CAD). Należy zwrócić uwagę, że model cyfrowy wymaga szczegółowej obróbki zgodnie z wybraną metodą druku 3D. Na tym etapie ograniczeniem może być rozmiar (model może przekroczyć wymiary pola roboczego drukarki) i złożoność struktur modelu. W takiej sytuacji sam model można podzielić na kilka części i wydrukować je pojedynczo, a następnie złożyć w całość w końcowym etapie. Duże i złożone modele wymagają stosowania materiału podporowego, co skutkuje zwiększeniem ilości materiału do druku, dłuższym czasem drukowania i dłuższym czasem końcowej obróbki.
Proces drukowania 3D można rozpocząć w momencie przesłania przygotowanego pliku modelu cyfrowego 3D do gotowej do pracy drukarki 3D. W zależności od wybranej metody druku możemy produkować już gotowe modele anatomiczne lub takich, które będą wymagały obróbki końcowej (np. usunięcia materiału podporowego i utwardzenia) lub wytwarzać w procesie druku 3D formy, wewnątrz których uformowany zostanie model organu.
Po zakończeniu etapu drukowania 3D model fizyczny zawsze wymaga dodatkowej obróbki. Typowa obróbka końcowa większości wydruków obejmuje obróbkę powierzchniową (jak szlifowanie, polerowanie, lakierowanie itp.), a w przypadku modeli wieloelementowych – montaż części.
Podsumowanie
Dzięki różnym metodom druku 3D oraz dostępności różnorodnych materiałów o różnych właściwościach, możemy wyprodukować trójwymiarowe modele anatomiczne o różnym stopniu złożoności oraz elastyczności. Od prostych, szkoleniowych modeli po skomplikowane, symulacyjne modele do planowania operacji – druk 3D oferuje szeroki zakres możliwości.
