看Stratasys數(shù)字解剖打印技術如何推動健康科技領域的創(chuàng)新發(fā)展

來源：Stratasys

CPI是一家致力于推動科學技術和制造解決方案的應用，以造福人類、環(huán)境和地球的公司，Wayne Morton是CPI的首席機械設計工程師，他致力于將有趣的技術應用于全新的應用場景，比如增材制造和3D打印技術。CPI曾于2019年購入一臺Stratasys J735™打印機，并很快將其升級為J750™數(shù)字解剖打印機*，因為J750擁有更大的打印尺寸，且能打印生物相容性材料。

*J750數(shù)字解剖打印機已升級為J850數(shù)字解剖打印機

“數(shù)字解剖材料非常獨特，可以用于數(shù)字解剖項目和其他產品開發(fā)應用。比如，GelMatrix是一種凝膠狀材料，可為體外診斷（IVD）、微流控和流體處理裝置制作易于拆卸的支撐結構。增材制造讓我們得以在上午提出設計方案，在下午進行打印，并在同一天進行測試。在一個常規(guī)產品設計周期內，我們可以進行50次以上的迭代，并很快得到一個令我們充滿信心的成熟產品�！�

——Wayne Morton    CPI首席機械設計工程師

數(shù)字解剖材料

• BoneMatrix™
  

復雜的材料沉積模式，可用于模擬多孔骨結構、纖維組織和韌帶。

• GelMatrix™
  

獨特的GelMatrix材料和GelSupport™沉積圖案可用于打印小而復雜的血管結構，內部支撐材料可輕松去除。

• TissueMatrix™
  

出色的材料配置讓打印出的模型在受力時的觸感和表現(xiàn)與真實器官組織近乎一致。

應用中的數(shù)字解剖

• 3D打印解剖學模型
  

CPI使用醫(yī)學圖像創(chuàng)建的解剖學設計渲染圖像。

• 使用J750 3D打印機實現(xiàn)的3D打印設計
  

由J750數(shù)字解剖打印機制作的一系列設計，呈現(xiàn)不同材料特性和設計特點。

• 有靈活支撐結構的3D打印解剖模型
  

經(jīng)過后處理和清洗的最終部件。靈活的支撐結構讓解剖模型可以在原位移動。

“我們正在與NIHR諾丁漢生物醫(yī)學研究中心的胃腸道和肝臟領域合作，該中心正在開發(fā)一種新型的內窺鏡。他們希望在不使用尸體或動物模型的條件下測試設備，所以我們在試驗臺上打印了部分膽管供他們進行現(xiàn)場測試。我們進行了大量的迭代和材料選擇，與他們溝通關鍵需求（如生物力學上的精確幾何形狀、靈活性及彈性），最終結合了5、6種不同材料才成功。在沒有數(shù)字解剖技術的情況下，想要打印這個模型幾乎是不可能的，他們之前沒有見過這樣的模型，甚至不知道這是可行的�！�

△開發(fā)新型肝膽模型，用于全新醫(yī)療設備的系統(tǒng)測試

“數(shù)字解剖技術讓人們大開眼界，他們都不相信這是一個3D打印的部件�！�

——Wayne Morton
CPI首席機械設計工程師

創(chuàng)建功能和視覺模型，展現(xiàn)數(shù)字解剖打印機的能力
“當我們在CPI調試新設備時，要做的不僅是把設備安裝好、啟動它、獲批然后離開。我們需要展示該設備可以為不同項目、中小企業(yè)和客戶做些什么。調試過程的一部分是制作展示模型，來表現(xiàn)該技術的實際用途。我們有幾個Stratasys模型可以表現(xiàn)視覺模型和生物力學模型之間的差異。”

功能性血管手部模型
“我們制作了一個嵌入在帶有血管系統(tǒng)的手臂上的手部模型，血管系統(tǒng)穿過手臂的末端回到手部。在手掌內部，我們創(chuàng)建了骨骼和組織結構，然后在原位增加了管狀適配器和工程型部件的框架�！�

視覺頭骨模型
“我們的頭骨模型展現(xiàn)了數(shù)字解剖PolyJet技術可實現(xiàn)的復雜細節(jié)，很少有技術能讓你獲得這種程度的細節(jié)，且其他技術也無法以同樣的方式進行多材料打印�！�

數(shù)字解剖的優(yōu)勢
多材料
“它擁有以我們想要的方式進行材料組合的能力。我們有很多科學家和工程師，他們是各自領域的專家。只要你給他們自由，讓他們以這種方式去設計，或者對材料的特性進行微調以達到想要的程度——這對我們來說就是一個實用的工具。”

無與倫比的質量
“依托J750數(shù)字解剖打印機的高質量模式，我們可以將層高減至14微米，這太棒了�！�

帶有預設置和逐層材料控制能力的程序
“數(shù)字解剖打印機自帶的預設置功能讓我們可以以相對簡單的設計文件去創(chuàng)造難以置信的復雜模型�！�

“這項技術非常驚人，因為它能打印各種不同的材料。它也讓我們得以脫穎而出，給我們提供了另一個高度的質量和設計自由度�！�

——Wayne Morton
CPI首席機械設計工程師

對投資3D打印技術的建議

Morton說，當人們剛剛接觸3D打印時，會想到一次性塑料部件，但該技術的發(fā)展早已遠遠超越了這一范疇。

“有人可能找到我們說，‘我想要為業(yè)務引入3D打印，你們能提供幫助嗎？’這對我們來說是一個合作機會，因為我們是一家開放的機構，我們樂于邀請人們來了解不同類型的技術，并向他們展示每個系統(tǒng)的優(yōu)缺點�！�

在購置打印機前，Morton建議用戶仔細評估自身的使用需求。之后再去尋找適合該應用的技術，而不是相反的順序。

Morton說，“多和擁有設備并能給你誠實回答的人交談，了解這種技術可以怎樣適用于你的應用，因為并非每臺打印機都是合適的工具�！�

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