創(chuàng)建真實紋理器官的生物紋理3D建模軟件

寂靜天花板

雖然這些3D打印手術模型在一定程度上能夠提高手術的成功率，但具有現(xiàn)實紋理的模型可以將手術成功率提高到一個新的水平，這也是為下一代外科醫(yī)生提供教育工具。因此，Sugimoto博士開發(fā)了生物紋理建模，其是在解剖學的基礎上，采用保水性塑料，3D打印具有同等質量、現(xiàn)實紋理和其他物理性質的器官模型。 這個設計平臺具有相當長的歷史，其發(fā)展主要歸功于Sugimoto對X射線在3D顯示器上的研究。“病人的X射線是真實有效的”Sugimoto解釋道。他們利用醫(yī)學設備對患者進行診斷，從而得到一個可靠的數(shù)據(jù)源。然而，對于未接受培訓的患者來說，他們無法理解這些圖像，所以，我不得不在紙上繪出他們的器官模型，同時，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，這對于患者來說是一個非常令人不放心且不被患者信服的方法。
+ ?9 T2 n$ I6 S1 a* c9 f% p0 W幸運的是，Sugimoto發(fā)現(xiàn)了OsiriX。OsiriX是一個開源應用程序，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臺上的效果，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。“雖然這個技術非常簡單，但其帶來的影響是不可估量的。”Sugimoto回憶道。起初，我的朋友不相信這些工具能在手術室中使用，他們以為我只是玩玩而已。Sugimoto開始將OsiriX納入自己的軟件開發(fā)，把VR和3D打印結合起來，這對于醫(yī)療教育來說有非常巨大的潛力，對于外科手術來說則有深遠的影響。“以癌性腫瘤為例，如果你想知道在哪里做切口以及切除多少，你就需要關于腫瘤的形狀和位置的信息，”Sugimoto說。而且，對于外科醫(yī)生來說，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3D打印的手術模型十分必要，而且其還能提供外科醫(yī)生進行交互的機會。
為此，Sugimoto開發(fā)了一種新的器官復制方法--生物紋理建模。雖然現(xiàn)有的器官模型與真實物體的形狀相同，但卻沒有真實物體的紋理。雖然3D打印模型都是剛性的紋理，但Sugimoto通過在保水樹脂中添加液體材料，最終得到了解剖學上的正確的模型結構。其看起來，和那些真實的腎臟或者人體中的腫瘤的形狀和紋理都一樣。
: x- G, W: W" v% G' {2 c0 K, Y正如Sugimoto解釋的，包含液體材料對于最終結果是絕對關鍵的，其目標是通過計算目標組織中的水或其他液體的百分比來實現(xiàn)。“為什么水含量讓器官看起來非常的真實？正如碳是所有生物的基礎一樣，水也是一個器官的基本組成部分。”他解釋說。流體是生命的根本，就像我們的皮膚被割破，會有血流出，如果我們擠壓傷口，會有液體流程一樣。
事實上，Sugimoto是第一個發(fā)現(xiàn)這種方法在手術方面潛力的患者之一，此前Sugimoto在滑雪時遭遇了脊柱損傷。“負責為我治療的外科醫(yī)生能夠通過觸摸我患病部位的真實模型獲得觸覺反饋，因為，他能為我更安全、更準確的執(zhí)行手術。”Sugimoto會議說。“他能夠閉上眼睛，把精力完全集中于手上的觸覺，以此獲得手術前所需的各種反饋。”
0 d5 P* j) {8 a* R+ p: W同樣的道理可以應用于其他的手術，并以此為外科醫(yī)生提供手術前的實踐機會，而且這也會在一定程度上增強他們的信心。正如下面視頻中所播放的那樣，你可以看到這些3D打印模型的內部結構是如此的逼真與詳細。目前，Sugimoto正在推廣他的開源解決方案，這也得到了蘋果和Autodesk的支持。“但是我的工作不應該是局限于幾個人；我想讓世界人民都能應用到它，以此來改善每個人的生活。因此，我將我的研究結果帶給大眾，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。”他說。