創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生提供教育工具。因此，Sugimoto博士開發了生物紋理建模，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。他們利用醫學設備對患者進行診斷，從而得到一個可靠的數據源。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。
幸運的是，Sugimoto發現了OsiriX。OsiriX是一個開源應用程序，它允許用戶以3D方式觀看X射線數據，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，把VR和3D打印結合起來，這對于醫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生進行交互的機會。
8 v# E9 i- J' F1 B! x! D為此，Sugimoto開發了一種新的器官復制方法--生物紋理建模。雖然現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。
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。“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。
( ^. ^& @- W! `# H7 P事實上，Sugimoto是第一個發現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。”
5 |3 E, n7 G3 o4 _% h同樣的道理可以應用于其他的手術，并以此為外科醫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，并為許多醫生在職業生涯中獲得最高水平的卓越表現提供幫助。”他說。
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