创建真实纹理器官的生物纹理3D建模软件

寂静天花板

虽然这些3D打印手术模型在一定程度上能够提高手术的成功率，但具有现实纹理的模型可以将手术成功率提高到一个新的水平，这也是为下一代外科医生提供教育工具。因此，Sugimoto博士开发了生物纹理建模，其是在解剖学的基础上，采用保水性塑料，3D打印具有同等质量、现实纹理和其他物理性质的器官模型。这个设计平台具有相当长的历史，其发展主要归功于Sugimoto对X射线在3D显示器上的研究。“病人的X射线是真实有效的”Sugimoto解释道。他们利用医学设备对患者进行诊断，从而得到一个可靠的数据源。然而，对于未接受培训的患者来说，他们无法理解这些图像，所以，我不得不在纸上绘出他们的器官模型，同时，向他们展示X射线，以此让他们能够明白我所讲的东西。正如大家所想的那样，这对于患者来说是一个非常令人不放心且不被患者信服的方法。
; T* q/ j+ B: ]5 V9 s2 V幸运的是，Sugimoto发现了OsiriX。OsiriX是一个开源应用程序，它允许用户以3D方式观看X射线数据，并能够看到X射线图像的3D效果。为了使这些显示器更接近手术台上的效果，Sugimoto最终采用投影，直接映射到患者的身体，让患者能够直观的看到器官以及血管。“虽然这个技术非常简单，但其带来的影响是不可估量的。”Sugimoto回忆道。起初，我的朋友不相信这些工具能在手术室中使用，他们以为我只是玩玩而已。Sugimoto开始将OsiriX纳入自己的软件开发，把VR和3D打印结合起来，这对于医疗教育来说有非常巨大的潜力，对于外科手术来说则有深远的影响。“以癌性肿瘤为例，如果你想知道在哪里做切口以及切除多少，你就需要关于肿瘤的形状和位置的信息，”Sugimoto说。而且，对于外科医生来说，把患者的患病部位拿在手中近距离直观是非常重要的。所以，一个3D打印的手术模型十分必要，而且其还能提供外科医生进行交互的机会。
. j1 X# D5 X+ K4 n4 M, [) B- @为此，Sugimoto开发了一种新的器官复制方法--生物纹理建模。虽然现有的器官模型与真实物体的形状相同，但却没有真实物体的纹理。虽然3D打印模型都是刚性的纹理，但Sugimoto通过在保水树脂中添加液体材料，最终得到了解剖学上的正确的模型结构。其看起来，和那些真实的肾脏或者人体中的肿瘤的形状和纹理都一样。
正如Sugimoto解释的，包含液体材料对于最终结果是绝对关键的，其目标是通过计算目标组织中的水或其他液体的百分比来实现。“为什么水含量让器官看起来非常的真实？正如碳是所有生物的基础一样，水也是一个器官的基本组成部分。”他解释说。流体是生命的根本，就像我们的皮肤被割破，会有血流出，如果我们挤压伤口，会有液体流程一样。
事实上，Sugimoto是第一个发现这种方法在手术方面潜力的患者之一，此前Sugimoto在滑雪时遭遇了脊柱损伤。“负责为我治疗的外科医生能够通过触摸我患病部位的真实模型获得触觉反馈，因为，他能为我更安全、更准确的执行手术。”Sugimoto会议说。“他能够闭上眼睛，把精力完全集中于手上的触觉，以此获得手术前所需的各种反馈。”
同样的道理可以应用于其他的手术，并以此为外科医生提供手术前的实践机会，而且这也会在一定程度上增强他们的信心。正如下面视频中所播放的那样，你可以看到这些3D打印模型的内部结构是如此的逼真与详细。目前，Sugimoto正在推广他的开源解决方案，这也得到了苹果和Autodesk的支持。“但是我的工作不应该是局限于几个人；我想让世界人民都能应用到它，以此来改善每个人的生活。因此，我将我的研究结果带给大众，以此降低理解障碍，并为许多医生在职业生涯中获得最高水平的卓越表现提供帮助。”他说。