3D打印精致再現實際心臟，在探討手術方案上顯威力

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“做得太好了，真了不起”！“簡直就是一場革命”。看到質感與實物相似且精致再現了形狀的樹脂心臟模型的心臟外科醫生們紛紛發出贊嘆（圖1）。開發該模型的是核心業務為利用3D打印機試制產品的日本CrossEffect公司（總部：京都市）。該公司的軟質心臟模型得到了醫生等的高度評價，並獲得2013年度“第五屆產品制造日本大獎內閣總理大臣獎”。

圖1：CrossEffect的軟質心臟模型 除了外形、心室、心房的內部形狀之外，還以中空的方式再現了大動脈和冠狀動脈（a、b）。標准款的售價約為20萬日元，完整款為40萬日元左右。還提供可供用戶輕鬆導入的學習用低價款“Cardio Model E.V”（c）。售價隻有3.5萬日元。標准款的模芯是一次性的，而Cardio Model E.V預先刻好了印跡，可以取出模芯再次使用。

根據CT數據制作3D模型

CrossEffect開發的心臟模型（該公司稱之為生物模型）以CT掃描數據為基礎，各個細節部分都能逼真地再現。而且，質感也與真實的心臟接近。如果能夠制作出心臟病患者的心臟模型，就能再現病灶的情況，這樣便可在手術前探討如何以最短距離接近病灶，在手術中減輕患者的負擔。

而且，醫生還可以利用心臟模型進行手術模擬。可預先了解患者的心臟狀況，避免正式手術時的無用動作及失誤，以便提高手術效率。

前來洽談的客戶中打算在開發導管*及手術機器人等醫療器械時將心臟模型應用於實驗用途，此外，還有客戶已將其用作醫科學生的實習工具。如果有內部既能看到又能摸到的模型，就能直觀地掌握復雜的心臟構造。CrossEffect代表董事竹田正俊表示，“心臟模型就象是本立體教科書”。

* 導管：插入血管內的軟管。

補充不清楚的數據

心臟模型的制作過程如下。首先，使用軟件根據CT數據制作出3D模型的心臟數據（圖2）。除了心臟之外，CT數據還會顯示出周圍的臟器、骨骼及脂肪等。但真正需要的只是心臟的數據。因此，需要去除周圍的臟器、脂肪、心包膜等不需要的數據，然后再對拍得不清楚的部位進行數據補償。

圖2：心臟模型制作流程 先使用軟件使CT數據實現三維（3D）模型化，進行補償和篩選之后，制作出心臟的3D數據。然后，再根據3D數據，利用3D打印機制作出母模，並制作出硅模具。最后為硅模具注入由兩種組分混合而成的軟質發泡聚氨酯樹脂來制作心臟模型。

制作好心臟的3D數據之后，要用3D打印機來制作心臟模型。該模型連血管、心室、心房等內部結構都能細致地再現出來。

但是，用3D打印機制作出來的硬質樹脂模型，無法用於以手術刀切開心臟的手術模擬用途。因此，CrossEffect以此為母模，使用硅材料制作出了模具。然后向模具內澆注了使兩個組分混合后會固化的澆鑄用軟質聚胺酯樹脂，運用真空澆鑄技術制作出了心臟模型。這樣，連心室內部及中空的冠狀動脈都能再現的心臟模型就完成了。

竹田稱，“關鍵在於數據的制作和模具”。如上所述，根據CT數據制作的3D模型需要進行選擇和數據補償。必須能夠清楚地判斷出哪些區域是心臟，哪些是不需要的數據，以及看起來有空隙的地方是心臟病造成的組織缺損還是CT數據缺失。竹田表示，“數據的篩選和補償工作需要具有專業的醫學知識”。最初，CrossEffect與滿口醫學術語的醫生交流起來非常吃力，花費了很長時間才做到了無障礙溝通。據該公司介紹，開發負責人捧著醫學書籍自學了醫學知識，現在已經可以用郵件與醫生進行專業交流了。