의료 전문가가 디지털 제조를 사용하여 차세대 해부학 모델을 만드는 방법

디지털 제조는 알루미늄 시험관 홀더 가공과 같은 작은 것부터 티타늄 임플란트의 3D 프린팅과 같은 미래 지향적인 관행에 이르기까지 의학의 많은 영역에 큰 영향을 미치고 있습니다.

디지털 제조의 많은 의료 응용 프로그램 중 비약적으로 발전하고 있는 특정 영역 중 하나는 해부학적 모델의 생성입니다. 장기, 뼈 및 기타 신체 부위의 물리적 복제본을 생성하여 의료 전문가가 의사를 교육하거나 환자의 수술을 준비하는 데 사용할 수 있습니다. .

이러한 해부학적 모델은 다양한 제조 기술과 다양한 재료를 사용하여 만들 수 있으며 전 세계적으로 그 사용이 증가하고 있습니다.

해부 모델을 만드는 이유는 무엇입니까?

3D 모델링 소프트웨어 및 3D 프린터와 같은 디지털 제조 기술을 통해 교육, 훈련 또는 수술 목적으로 실물과 같은 해부학적 모델을 빠르고 저렴하게 생성하는 것이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다.

이러한 모델은 일반적으로 강의나 수업에서 건강하거나 영향을 받는 신체 부위를 설명하는 데 사용되거나 개별 환자의 신체 부위를 물리적으로 복제하기 위해 의료 영상 데이터를 사용하여 생성된 환자별 모델일 수 있습니다.

환자별 해부학적 모델은 디지털 제조 기술의 가장 흥미로운 응용 프로그램 중 하나입니다. 이는 외과의가 수술이 필요한 손상되거나 질병에 걸린 장기의 실물과 같은 사본을 보고 느낄 수 있기 때문입니다. .

실제 스케일 모델을 파악함으로써 외과 의사는 실제 수술을 수행하기 전에 플라스틱 복제본에 다양한 절개 또는 동작을 시도하여 수술을 훨씬 더 잘 준비할 수 있습니다. 이렇게 추가된 수준의 실습 준비는 환자에게 긍정적인 결과를 가져올 가능성을 높이는 데 도움이 됩니다.

의료 이미지를 3D 모델로 변환

환자별 의료 모델을 만드는 과정의 큰 부분은 환자의 신체에서 데이터를 얻는 것입니다. 이를 위해서는 병원에서 환자를 검사하고 다양한 문제를 확인하는 장비인 CT나 MRI 스캐너를 사용해야 합니다.

이 스캐너는 X선이나 강한 자기장을 사용하여 환자의 뇌, 폐 또는 기타 신체 부위의 사진을 얻습니다.

불행히도 의료 영상 장치는 3D 이미지를 캡처하도록 설계되지 않았습니다. 대신 의사가 환자의 신체를 분석할 수 있도록 하는 일련의 2D 슬라이스를 생성합니다.

그러나 이러한 2D 슬라이스는 3D 모양으로 매우 쉽게 변환될 수 있습니다. 의료 전문가가 일반적으로 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 형식으로 저장되는 2D 이미지 세트를 갖게 되면 소프트웨어를 사용하여 데이터를 다음으로 변환할 수 있습니다. 디지털 3D 모델입니다.

그런 다음 화면에 표시되는 모델을 변경하거나 크기를 조정하거나 색상을 지정할 수 있으며 3D 프린터나 다른 기계로 보내기 전에 적절한 방식으로 처리할 수 있습니다.

해부 모델의 디지털 제조

환자별 및 일반 유형 모두의 해부학적 모델을 만드는 가장 새로운 방법 중 하나는 적층 제조 또는 3D 인쇄입니다.

FDM(Fused Deposition Modeling) 또는 SLA(Stereolithography) 3D 프린터를 사용하여 의료 전문가는 CT 또는 MRI 스캔에서 변환된 디지털 정보를 사용하여 모델을 신속하게 제작할 수 있습니다. 그리고 3D 프린터는 실험실이나 사무실에 보관할 수 있기 때문에 전체 빌드 프로세스를 수행하는 데 아주 짧은 시간만 소요됩니다.

FDM은 가장 일반적이고 저렴한 3D 프린팅 기술이지만 의료 분야의 많은 사람들은 해부학적 모델에 대해 SLA를 선호합니다. 빛 기반 기술은 반투명 및 반투명 수지와 호환되며 이러한 재료를 사용한 3D 프린팅은 내부 섹션이 있는 복잡한 기관을 표시하는 데 유용할 수 있습니다(이는 차례로 독특한 색상으로 장식될 수 있음).

보다 일반적인 용도의 해부학적 모델(예:외과적 목적보다는 교육용으로 제작된 모델)의 경우 다른 기술이 적층 제조만큼 유용할 수 있습니다.

예를 들어 사출 성형은 병원이나 교육 기관의 여러 사용자가 사용할 수 있는 단일 모델의 여러 복사본을 제작하는 비용 효율적인 방법이 될 수 있습니다.

해부 모델의 실제 이점

해부학 모델의 디지털 제조는 일시적인 추세 이상입니다. 사실 복제된 플라스틱 신체 부위 덕분에 이미 전 세계적으로 수많은 생명을 구했습니다.

올해 초 런던에 있는 Guy's and St Thomas' 병원의 외과의사는 복합 재료 3D 프린팅을 사용하여 2세 어린이의 복잡한 신장 이식을 준비했습니다.

병원의 이식 레지스트라인 Pankaj Chandak은 "환자의 해부학적 구조에 대한 3D 모델을 다양한 질감으로 인쇄하고 그 안에 혈관의 복잡성을 명확하게 볼 수 있는 기능을 통해 구조 간의 중요한 해부학적 관계를 구별할 수 있습니다."라고 말했습니다. "또한 유연한 재료를 사용하여 수술 환경 시뮬레이션을 위해 복부 내 장기의 유연성을 더 잘 모방할 수 있었습니다."

그 절차를 시작하기 전에 중국 지린 인민 병원의 의사들은 3D 인쇄 모델을 사용하여 전체 폐정맥 비정상 배액이라는 심장 결함으로 고통받는 아기의 치료를 도왔습니다.

Zhang Xueqin 의사는 "모델을 사용하여 절단 위치와 방법, 절개 크기를 정확히 알 수 있었습니다."라고 설명했습니다. "그런 철저한 계획으로 우리는 수술을 완료하는 데 예상했던 시간의 절반만 보냈습니다."

정확한 해부학적 모델을 생성하기 위해 디지털 제조를 채택하는 의료 전문가가 점점 더 많아짐에 따라 의사는 환자의 생명을 구하기 위해 더 많은 정보를 얻고 더 나은 장비를 갖추게 되었습니다.

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