本月早些時候，數(shù)千名來自澳大利亞皇家外科醫(yī)學(xué)院和英國皇家外科醫(yī)學(xué)院的醫(yī)生們聚集到布里斯班會展中心參加每年一次的科學(xué)年會。該年會每年都會圍繞著當(dāng)前外科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點問題舉辦一系列的研討會、工作坊、論壇等。在這中間有一場討論會引起了人們的關(guān)注，該討論會研究的是一個案例，即有一群醫(yī)生將動態(tài)4D打印技術(shù)用于手外科的手術(shù)前規(guī)劃。

負(fù)責(zé)這項研究的是Michael Chae醫(yī)生，他是一位整形外科住院醫(yī)生，同時也是墨爾本莫納什大學(xué)（Monash University）的在讀博士生。該研究團(tuán)隊介紹了他們是如何將時間維度加入到觸覺模型上以幫助提供關(guān)于手部骨頭運動的改進(jìn)解剖學(xué)信息。研究團(tuán)隊使用4D計算斷層掃描（CT）技術(shù)掃描患者手部的骨頭，幫助塑造他們手部在進(jìn)行諸如拇指外展、對掌和側(cè)捏等動作時的準(zhǔn)確展現(xiàn)模型。

“在過去十年里，3D打印已經(jīng)改變了外科醫(yī)生進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃的方式。所以在這里我們能夠探索如何將4D打印應(yīng)用在外科手術(shù)規(guī)劃中。”Chae醫(yī)生說：“我們展示了4D打印如何準(zhǔn)確地表現(xiàn)在各種拇指運動期間掌骨相應(yīng)的變化。隨著4D CT掃描設(shè)備的增多，4D打印將有可能成為外科手術(shù)中被普遍接受的一種手段，并能改善患者的臨床治療效果。”
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表腕骨和掌骨在各種手部動作中的表現(xiàn)的3D打印觸覺模型：拇指外伸（左）、 對掌（中心）和側(cè)捏（右）
據(jù)天工社了解，研究團(tuán)隊使用了一臺來自東芝公司的Aquilion ONE 320排CT設(shè)備，該設(shè)備能夠捕獲患者進(jìn)行的三個不同的拇指運動，并將其上傳到OsiriX軟件，在這里圖像會被渲染并準(zhǔn)備好進(jìn)行3D打印。隨后，研究團(tuán)隊會將這些3D觸覺模型輸出為STL文件，并用3D Systems公司的一臺Cube 2桌面3D打印機將其打印出來。為了驗證他們的研究，Chae醫(yī)生和他的同事借助4D CT數(shù)據(jù)和4D打印的模型比較了第一個掌骨和第二個掌骨之間的角度，以幫助確保解剖學(xué)精度。

從CT 掃描數(shù)據(jù)到STL文件

這個案例研究的題目是《4D打?。阂粋€基于CT成像的光固化建模的新進(jìn)展，原理和應(yīng)用（Four-Dimensional (4D) Printing: A New Evolution in Computed Tomography-Guided Stereolithographic Modeling. Principles and Application）》。該研究去年已經(jīng)被發(fā)表在了《Journal of Reconstructive Microsurgery》雜志上。
從根本上說，Chae醫(yī)生的研究團(tuán)隊所謂的“4D打印”，實際上是在3D打印的外科模型上加入了時間的維度，以幫助展示拇指運動時掌骨位置的變化。因此，這些4D打印模型能夠提供患者的解剖結(jié)構(gòu)更為動態(tài)的信息，以幫助外科醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)前獲得準(zhǔn)確而詳細(xì)的信息。 

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