波士顿的增材优势：波士顿儿童医院 3D 打印实验室内部 – 3D打印行业资讯网

在波士顿儿童医院的走廊里，创新不仅仅是一句口号，更是一条生命线。隐藏在这些墙壁内的 3D 打印实验室正在改变外科手术培训的未来，将曾经被认为不可能的事情变成常规实践。这不仅仅是技术的实际应用；准确的、针对患者的模型可以在进行第一个切口之前为外科医生提供成功的蓝图。每一张印刷品、每一层、每一个模型都突破了医疗保健的界限——在 3D 中，可能的极限被拉伸、塑造并栩栩如生。

波士顿儿童医院以其出色的患者护理和创新的医疗进步而闻名于世，连续九年被《美国新闻与世界报道》评为最佳医院，在肿瘤科、神经科、骨科和泌尿科等专科领域表现出色。该机构已将 3D 打印作为其医疗保健的重要组成部分。通过其沉浸式设计系统 (IDS)，医院创建了准确的、针对患者的模型，帮助外科医生为复杂的手术做好准备。这些模型已被证明可以将手术时间缩短两到三个小时，从而缩短麻醉时间并降低患者的风险。

在参观波士顿儿童医院的 IDS 实验室期间，我对其操作的规模和范围感到惊讶。该医院每年收治近 50 万名患者，该一线 IDS 团队为该机构提供服务。尽管环境现代化，但房间里却充满了温暖、近乎舒适的氛围——这真实地反映了团队对他们所帮助的孩子们的奉献精神。

IDS 实验室很大，拥有多个工作区、计算机和各种 3D 打印机，包括两台 PolyJet、一台激光烧结打印机和几个用于原型制作的小型台式模型。每个房间都有特定的用途，从规划到打印到后处理模型，创建高效的工作流程。

该实验室几乎全天候 (24/7) 运行，经常处理需要快速周转的紧急病例，即使在周末也是如此，以确保外科医生在最重要的时候拥有所需的模型。

尽管他们的工作风险很高、很严肃——帮助外科医生为儿童的救生手术做准备——但由于团队致力于正确、快速地完成工作，气氛非常友好。

在高级开发工程师 Katie Livingston 的带领下，IDS 团队正在 3D 打印解剖模型和救生手术模拟领域开拓新途径。他们还在规划未来，探索各种可能性，例如在获得金属打印机后进行 3D 打印定制医疗植入物。

手术精度的新维度

当外科医生准备复杂的手术时，每一次切口都很重要。传统上，他们依赖 MRI 或 CT 扫描，但现在外科医生可以拿着患者的 3D 打印模型，这使他们能够全面、触觉地了解他们将要进行手术的解剖结构。

虽然使用 3D 模型进行手术准备并不是什么新鲜事（这种做法已经存在多年），但波士顿儿童医院的与众不同之处在于现场设有完全专用的 3D 打印中心。

在 2013 年引入 3D 打印之前，该医院依赖较为传统的培训方法。 “当时，医生在硬塑料人体模型上练习医疗场景，”利文斯顿说。她早年加入了该项目，从事培训和表演部分的工作，他们开始开发基本模拟器以提高人体模型的真实感。

这些最初的努力包括创建 3D 打印零件或内置人体模型的模具。多年来，IDS 应用工程团队不断完善这些技术，以开发高度逼真的模拟器。 2013年，该医院确定3D打印不仅可以用于培训，还可以通过创建患者特定的解剖复制品来直接改善患者护理，使外科医生能够对模型进行详细的术前规划。

如今，IDS 团队与值班医生密切合作，为每个病例创建定制模型，确保快速周转时间和准确的针对患者的解决方案。从复杂的骨科手术到神经外科手术，IDS 团队创建的模型可以复制骨骼、组织，甚至肿瘤周围的复杂血管。

“我们从外科医生那里收到了很多积极的反馈，关于这些模型如何使手术变得更加顺利和更快，”利文斯顿分享道。 “顺利不仅意味着更好的结果，还意味着节省手术室时间，这在医学界意味着降低风险和成本。”

一个杰出的项目涉及与首席神经介入放射科医生 Darren Orbach 合作，针对盖伦静脉畸形进行创新的胎儿干预。这一复杂的程序需要数年时间才能完成，需要使用数字解剖材料开发胎儿穿刺模拟器。 IDS 团队在创建胎儿大脑和头骨的模型方面发挥了关键作用。这些模型使奥尔巴赫和他的团队能够以无与伦比的精度微调程序。它是如此的创新，以至于激发了一集的灵感 格雷的解剖学奥尔巴赫本人也参加了演出。

手术室外

利文斯顿说，IDS 团队的影响“不仅限于手术室”。他们的 3D 打印模型还用于教育患者及其家人。例如，具有危及生命缺陷的心脏模型有助于缓解准备送孩子接受手术的家庭的焦虑。能够实际地抓住并理解问题使其变得真实且更容易理解。

这不仅仅是培训外科医生；这是为了让参与护理过程的每个人做好准备。 IDS 实验室创建高度真实的训练模拟，使手术团队能够在进入手术室 (OR) 之前练习复杂的手术。

利文斯顿解释说，该团队花了很多时间与外科医生合作，以确保他们的模型（例如腭裂模拟器）尽可能真实。 “即使它们是由硅胶制成的，它们也应该感觉像是在为患者工作，”她说。

这些模型包含模仿真实人体组织纹理的血管，甚至模拟实际手术期间的血流。目标很明确：在操作开始时，团队已经在受控的模拟环境中遇到并克服了挑战。

例如，他们开发了心脏手术模拟器，医生可以在模拟血流的同时练习切开心脏。另一个项目涉及开发 3D 打印的腭裂模拟器，让外科医生有在活体患者身上进行手术的感觉，甚至可以感觉到他们手中的组织。

材料很重要

IDS 团队成功的关键之一是他们对 3D 打印材料的了解。该实验室拥有令人印象深刻的打印机系列，包括 Stratasys PolyJets 和激光烧结打印机，使他们能够打印各种材料的模型，从坚韧的骨状物质到模仿人体组织的柔软、灵活的材料。

最近，他们的工作涉及使用多种材料一次打印整个解剖模型。这些模型具有不同的纹理，例如骨骼结构的骨骼硬度或关节的软软骨，使它们成为术前计划和训练的理想选择。利文斯顿说，该团队能够以全彩打印，区分健康组织和肿瘤生长，这对于外科医生来说是一个游戏规则改变者。

“我们可以定制材料来模仿真实人体解剖学的感觉。当外科医生在这些模型上进行练习时，无需真正的患者，就可以尽可能接近现实。”专家指出。

该实验室不仅为医院的外科团队提供支持，还为医院的手术团队提供支持。他们还致力于为整形手术定制植入物，并与职业治疗师合作为体弱的患者制作定制夹板。最近的一个项目涉及为那些病情无法忍受传统夹板制作过程的患者定制夹板。 IDS 开发工程师 Mun Chet 解释说，该团队使用 3D 扫描和建模软件设计了根据每位患者的解剖结构定制的夹板，提供舒适性和效率。

他们的合作并没有就此结束。 IDS 团队与外部公司密切合作，通过测试新材料和 3D 打印技术保持领先地位。​​他们正在探索从 3D 打印植入物到用于创建中空结构（特别是血管模型）的新型树脂材料的各种方法。 IDS 专门从事医疗设备原型设计的杰里米·埃戈尔夫 (Jeremy Egolf) 表示，这些中空结构对于精确建模血管至关重要，使外科医生能够练习插入导管或进行血管修复等精细手术。通过提高这些模型的真实性和功能性，该团队不断突破医疗 3D 打印的极限。

虽然实验室当前的项目令人兴奋，但很明显他们正在展望未来。 Livingston 暗示金属 3D 打印在现场创建定制医疗植入物的潜力，从而提高医院为患者提供定制解决方案的能力。他们还在探索硅胶打印，以创建更真实的手术训练模型。

医学的未来已经在波士顿儿童医院展开。 IDS 团队的每一个新举措都表明，医疗保健的下一个前沿不仅仅是数字化，而是 3D。他们的工作堪称变革性的，证明创新和患者护理推动未来前进。

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