چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی و ژله‌ای برای آموزش جراحی

آموزش‌ پزشکی یکی از دشوارترین و جزئی‌ترین شاخه‌های آموزش است. اگر شما تحت عمل جراحی قرار بگیرید هرگز نمی‌خواهید که پزشک روندی آموزشی و تمرینی روی شما داشته باشد. به طور معمول آموزش جراحی روی اجساد انجام می‌شود اما حفظ و نگهداری اجساد هزینه بالایی به همراه دارد. گزینه‌های دیگری همچون مدل‌های فوم نیز وجود دارد اما آنها نیز جایگزینی برای اندام واقعی نیستند و استفاده از آنها از کیفیت آموزش می‌کاهد. به تازگی فناوری چاپ سه بعدی راهکاری برای حل این مشکل ارائه داده است: چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی

چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی بدن برای آموزش جراحی

استفاده از فناوری چاپ سه بعدی توسط شرکت‌های تجهیزات پزشکی و پزشکان برای ایجاد مدل‌ بیماری‌های خاص و آموزش جراحی رو به افزایش است. با استفاده از داده‌های بدست آمده از MRI و یا سی تی اسکن می‌توان مدل‌های سه بعدی را ایجاد کرد. این مدل‌های چاپ سه بعدی را می‌توان به عنوان راهنمای جراحی‌ و یا وسیله آموزش استفاده کرد. برای آشنایی بیشتر نگاهی می‌اندازیم به یک پروژه پژوهشی که اخیراً توسط یک گروه از دانشگاه کارنگی ملون انجام شده است.

چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی بدن برای آموزش جراحی

رهبری این گروه را پروفسور کنجی شیمادا برعهده دارد. آنها با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی، مدلی آموزشی برای جراحان با نام «مدل فانتوم پزشکی» توسعه داده‌اند. پژوهشگران با ترکیب مواد سخت و مواد ژله‌ای نرم‌تر راهی برای تقلید بافت استخوانی انسان پیدا کرده‌اند که می‌تواند کاربرد گسترده‌ای در روش‌های آموزش جراحی ارتوپدی داشته باشد. تاکنون گروه پژوهشی روش چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی را برای نوع خاصی از عمل جراحی به نام جراحی اصلاح پاچنبری استفاده کرده‌اند.

استفاده از روش چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی برای درمان پاچنبری

پاچنبری یا کجی مادرزادی پا (CTEV) یک نوع بدشکلی مادرزادی است که تنها در ایالات متحده از هر ۱۰۰۰ کودک یک نفر با آن درگیر است (این نرخ در کشورهای در حال توسعه بسیار بالاتر است). شرایط در موقعیت‌های گوناگون براساس اینکه یک یا هر دو پا به سمت داخل و یا بالا باشد متفاوت است و اگر درمان نشوند مشکلات حرکتی جدی را بدنبال دارد. مقاله شیمادا در رابطه با پاچنبری اخیراً با عنوان «چاپ مدل سه بعدی ارتوپدی برای آموزش و تعلیم جراحی اصلاح پاچنبری» در مجلۀ ۳D Printing and Additive Manufacturing به چاپ رسیده است.

چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی بدن برای آموزش جراحی

یانگ یانگ وو، فارغ‌التحصیل دکترای مهندسی پزشکی که در این پروژه پژوهشی کار می‌کرد توضیح می‌دهد: «شاید تمرکز روی پاچنبری بی‌اهمیت به نظر برسد اما برای افزایش کیفیت زندگی کودکانی که با این نقص متولد می‌شوند این توجه مورد نیاز است».

همانطور که در تصاویر دیده می‌شود مدل فانتوم پزشکی پای مبتلا به پاچنبری مانند اسکلت واقعی انسان با روکشی از پوست و بافت‌های شفاف است. اسکلت پا به کمک فناوری چاپ سه بعدی و از یک ماده پلاستیکی سفید، قوی و انعطاف‌پذیر (شبیه به بافت و قدرت استخوان‌ها) ساخته شده است. قشر پوست نیز با چاپ سه بعدی از جنس همان مواد ایجاد شده است. به گفته پژوهشگران فرآیند چاپ چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی حدود ۲ هفته زمان می‌برد اما اگر چاپ سه بعدی در خانه انجام شود تنها چند روز زمان می‌برد.

چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی بدن برای آموزش جراحی

گروه برای دست‌یابی به بافت نرم عضلانی انسان از یک ژل بالستیک روشن استفاده کردند که معمولاً برای آزمایش مهمات و شبیه‌سازی گلوله از آن استفاده می‌شود. پس از نصب برای افزایش قابلیت کشسانی مدل، ژل را با چسب ‌GOOP می‌پوشانند.

در چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی استخوان پا به طور مستقل در بین ژل شفاف به حالت معلق قرار دارد. این ژل تقلیدی از چگالی و چسبندگی عضلانی انسان است و ساختار اسکلتی داخلی را نشان می‌دهد. بر خلاف مدل‌های اسکلتی فعلی این مدل انعطاف‌پذیر قادر است دوباره از حالت پاچنبری به شکل نرمال پا برگردد و همچنین توانایی نمایش تغییر شکل در طول روند اصلاح را دارد. با ترکیب مزایای هر دو مدل لاستیکی و اسکلتی این مدل بسیار شبیه پای واقعی است.

چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی بدن برای آموزش جراحی

با موفقیت به دست آمده و پتانسیل نشان داده شده، شیمادا و گروهش در حال حاضر به دنبال گسترش برنامه‌های کاربردی خود فراتر از درمان پاچنبری هستند. هدف آنها پیشبرد و بهبود ابزار و دستگاه‌های آموزشی از طریق تعدادی پروژه مانند پروژه پیدا کردن راهکاری برای بازسازی ساختار داخلی و پیچیده‌ی استخوان است تا مدل آموزشی واقعی‌تر احساس شود.

بویل چنگ، مدیر پژوهش‌های مرکز علوم اعصاب الگینی و استادیار بخش مهندسی زیست پزشکی می‌گوید: « چاپ سه بعدی مدلهای استخوانی یک نمونه خوب است که نشان می‌دهد چگونه فناوری توانسته از دانشگاه کارنگی ملون به آموزش پزشکی راه پیدا کند. ما اغلب فکر می‌کنیم درمان به معنای توجه مستقیم به بیمار است. اما این فناوری در مورد انجام بهتر جراحی است که مراقبت از بیمار را ممکن می‌سازد. این مهم است که به یاد داشته باشید نوآوری می‌تواند با روش‌های بسیار گوناگون به سیستم بهداشت و درمان نفوذ کند؛ اگر ما ذهنی باز داشته باشیم».

منبع: ۳ders.org

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *