3D列印製作血管 提供醫師手術練習與特定患者植入物

編譯/高晟鈞

大多數神經外科醫生在初期都是使用像是水果、花生或是一些肉食動物的組織與器官來進行練習;但目前,這些來源都不能很好地模擬真實的血管。除了這些來源提供的觸覺回饋不夠真實外,他們也缺少重要的結構細節。

3D列印製作血管 提供醫師手術練習與特定患者植入物。示意圖/123RF

但近期,一種使用矽膠的新型3D列印技術可以製作大腦中血管的精確模型,使神經外科醫生能在手術前進行更逼真的模擬訓練,減少手術過程中的失誤,並大大增加成功率。

3D列印通常使用像是塑料作為原料,在一層又一層地鋪設熔化的塑料後,得到我們需要的結構。然而,許多軟材料並不能像是塑料那樣熔化後重新凝固。所以,如何使用液體製作複雜的3D形狀,並且不會輕易坍塌,成了科學家們致力解決的一項難題。

為此,研究人員開發了一種名為「嵌入式3D列印」(Embedded 3D printing)的技術。這種技術允許用戶將液體困在第二種支撐材料中,待整體結構完成後進行固化。這種技術有利於各種像是水凝膠、微粒甚至是活細胞等軟材料。儘管該技術適合軟材料,但用於矽膠印刷仍有一定的實現難度。由於上文提到的支撐材料大多為水基質的,但油與水具有很高的介面張力,使得3D列印的矽膠結構十分容易變形。

因此,研究人員利用矽油作為支撐材料,來解決介面張力的問題。這種有機矽墨水與有機矽的支撐材料相似,可以有效降低介面張力,同時兩者也可以在組成時於過程中保持分離。這種新的支撐材料是由矽油與水製成的乳液,類似於晶瑩剔透的美奶滋,稱為超低介面張力增材製造,簡稱AMULIT。

這種技術實現了根據3D掃描列印而成的大腦血管,以及人體結構的功能型瓣膜模型。克服這些挑戰也促使了醫療保健行業的發展,並透過個性化植入物來達到更好的治療效果。

資料來源:TechXplore

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