Stratasys J750 Digital Anatomy
ultra-realisztikus funkcionális csontmodellek
A továbbfejlesztett Stratasys J750 Digital Anatomy 3D nyomtatóval csonthatású alapanyag használatával nem csak valódinak tűnő, de a klinikai kutatások szerint biomechanikailag is valósághű modellek állíthatók elő. Az új 3D nyomtató a világon elsőként teszi lehetővé a porózus csontstruktúrák, izomszövetek és ínszalagok utánzását. Így az egészségügyi szakemberek olyan modellekhez juthatnak, amelyek ugyanúgy viselkednek, mint az emberi csontok és szövetek.
A J750 Digital Anatomy 3D nyomtatót egy évvel ezelőtt vezették be, elsősorban puha kardiológiai szövetek – például a szív és az erek – utánzására. A tervezők munkáját a hatékony Digital Anatomy szoftver, valamint GelMatrix™ és TissueMatrix™ alapanyagok segítik. A technológia segíti az orvosokat a műtétekre való felkészülésben, az orvostechnikai eszközök gyártóit pedig az új termékek tesztelésében és az egészségügyi dolgozók betanításában. A továbbfejlesztett szoftveres képességekkel kiegészülve a BoneMatrix™ alapanyaggal az ortopédiai alkalmazásokra is kiterjeszthetik ezeket az előnyöket.
„Úgy gondoljuk, hogy az alaposabb felkészülés jobb klinikai eredményekhez vezet” – mondja Osnat Philipp alelnök, a Stratasys egészségügyi csapatának vezetője. „A csontjaink mechanikai tulajdonságai nélkülözhetetlenek ahhoz, hogy csontvázunk képes legyen a mindennapi mozgásunk támogatására. Fontos szempont az is, hogy védelmet nyújtson létfontosságú szerveink számára, és végső soron javítsa életminőségünket is. A biomechanikailag pontos, az egyes betegek részére egyedileg elkészített modellek gyártási lehetősége elengedhetetlen az alaposabb műtéti felkészüléshez.”
Rövidebb műtéti idő, gyorsabb rehabilitáció
Ugyan nagy a kereslet a csontmodellek iránt, a hagyományos modellezési eljárások komoly hiányosságokkal bírnak. Az orvostudomány hagyományosan emberi maradványokból származó csontokat vagy elavult 3D nyomtatási megoldásokat használ. Az emberi csont drága, nehezen hozzáférhető, és különösen nehéz az éppen szükséges patológiai jellemzőkkel – például daganatokkal vagy életkori sajátossággal – bíró maradványokat beszerezni. A sorozatgyártott csontmodellek nélkülözik a betegspecifikus jellemzőket, a hagyományos 3D nyomtatási megoldásokkal készült modellek pedig biomechanikailag hiányosak. Ezzel szemben, a Stratasys J750 Digital Anatomy 3D nyomtató használatával, legyen szó akár csavarbehelyezésről, csont-fúrásról vagy -fűrészelésről, az egészségügyi szakemberek élethű visszajelzésekre számíthatnak. A modellek ráadásul akármelyik beteg röntgenfelvételei alapján elkészíthetők.
Az orvosi egyetemek 3D nyomtatott koponya- és gerincmodelljei elérhetővé teszik a medikusok számára a csontok fűrészelésének és fúrásának lehetőségét. Egy floridai gyermekkórház orvosigazgatója a legkorszerűbb szimuláció elterjedésében látja a gyermekgyógyászati képzés átalakításának lehetőségét.
„A realisztikus 3D nyomtatott orvosi modelleknek köszönhetően az orvosok már akkor „operálhatnak”, amikor a műtét valódójában még el sem kezdődött. „Lerövidíti a műtéti időt, csökkenti a halálozási arányt, gyorsítja a beteg rehabilitációját, és segít lefaragni az altatás időtartamát, ami kedvez az agy felépülésének.”
Már maga a J750 DA 3D nyomtató is csúcstechnológiájú, de az igazi ereje a Digital Anatomy szoftverben rejlik. A világ vezető tudományos központjaival és kórházaival közösen évekig tartó szakértői tesztelés során több, mint 100 kifinomult alkalmazásspecifikus nyomtatási paraméterszettet fejlesztettek tökéletessé. Például a porckorongokat egészséges vagy kóros állapotban is ki lehet nyomtatni. A csigolyák közötti porckorongok különböző fokú merevséggel is nyomtathatók. Fontos továbbá, hogy az általános csontoknál sűrűbb szerkezetű koponyacsont, illetve a hosszú csontok különböző mennyiségű velő tartalma is kinyomtatható. Mindeközben különböző anyagkombinációk állíthatók elő voxel-szinten* a megfelelő biomechanikai tulajdonságok biztosítása érdekében.
Kutatási tanulmányok igazolják a 3D nyomtatott ortopéd modellek biomechanikai pontosságát
A Tel-Avivi Egyetem Számítógépes Mechanikai és Kísérleti Biomechanikai Laboratóriumának kutatói klinikai vizsgálatokat végeztek a Stratasys J750 Digital Anatomy 3D nyomtatóval előállított csontmodellek jellemzőivel. Különös figyelmet fordítottak arra, hogy az új eljárás mennyire pontosan modellezi a csontba csavart csavarok meghúzási nyomtékát mind a csontkéreg, mind a szivacsos állomány esetében. A 2020-ban készült tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a 3D nyomtatott modellek esetén az ortopédiai csavarok meghúzási nyomatéka az igazi csontokhoz hasonló érzetet ad.
Egy másik, a Technion Technológiai Intézet Anyagtudományi és Mérnöki Laboratóriuma által végzett tanulmány kimutatta a 3D nyomtatott gerincmodellek mechanikai megfelelőségét az emberből származó gerincoszlopokkal összevetve. A tanulmány igazolta, hogy a 3D nyomtatott ágyéki csigolyák pontosan reprezentálják az emberi gerinc szakirodalomban leírt mozgástartományát.
* A voxel a pixel térbeli megfelelője, a háromdimenziós kép legkisebb egysége. A GrabCAD Voxel Print bevezetésével a Stratasy J750 Digital Anatomy 3D nyomtató képes állítani a 3 dimenziós nyomtatási anyag koncentrációját, szerkezetét és színes térképezését a voxel szintjén.
