3D打印精致再现实际心脏，在探讨手术方案上显威力

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“做得太好了，真了不起”！“简直就是一场革命”。看到质感与实物相似且精致再现了形状的树脂心脏模型的心脏外科医生们纷纷发出赞叹（图1）。开发该模型的是核心业务为利用3D打印机试制产品的日本CrossEffect公司（总部：京都市）。该公司的软质心脏模型得到了医生等的高度评价，并获得2013年度“第五届产品制造日本大奖内阁总理大臣奖”。

图1：CrossEffect的软质心脏模型 除了外形、心室、心房的内部形状之外，还以中空的方式再现了大动脉和冠状动脉（a、b）。标准款的售价约为20万日元，完整款为40万日元左右。还提供可供用户轻松导入的学习用低价款“Cardio Model E.V”（c）。售价只有3.5万日元。标准款的模芯是一次性的，而Cardio Model E.V预先刻好了印迹，可以取出模芯再次使用。

根据CT数据制作3D模型

CrossEffect开发的心脏模型（该公司称之为生物模型）以CT扫描数据为基础，各个细节部分都能逼真地再现。而且，质感也与真实的心脏接近。如果能够制作出心脏病患者的心脏模型，就能再现病灶的情况，这样便可在手术前探讨如何以最短距离接近病灶，在手术中减轻患者的负担。

而且，医生还可以利用心脏模型进行手术模拟。可预先了解患者的心脏状况，避免正式手术时的无用动作及失误，以便提高手术效率。

前来洽谈的客户中打算在开发导管*及手术机器人等医疗器械时将心脏模型应用于实验用途，此外，还有客户已将其用作医科学生的实习工具。如果有内部既能看到又能摸到的模型，就能直观地掌握复杂的心脏构造。CrossEffect代表董事竹田正俊表示，“心脏模型就象是本立体教科书”。

* 导管：插入血管内的软管。

补充不清楚的数据

心脏模型的制作过程如下。首先，使用软件根据CT数据制作出3D模型的心脏数据（图2）。除了心脏之外，CT数据还会显示出周围的脏器、骨骼及脂肪等。但真正需要的只是心脏的数据。因此，需要去除周围的脏器、脂肪、心包膜等不需要的数据，然后再对拍得不清楚的部位进行数据补偿。

图2：心脏模型制作流程 先使用软件使CT数据实现三维（3D）模型化，进行补偿和筛选之后，制作出心脏的3D数据。然后，再根据3D数据，利用3D打印机制作出母模，并制作出硅模具。最后为硅模具注入由两种组分混合而成的软质发泡聚氨酯树脂来制作心脏模型。

制作好心脏的3D数据之后，要用3D打印机来制作心脏模型。该模型连血管、心室、心房等内部结构都能细致地再现出来。

但是，用3D打印机制作出来的硬质树脂模型，无法用于以手术刀切开心脏的手术模拟用途。因此，CrossEffect以此为母模，使用硅材料制作出了模具。然后向模具内浇注了使两个组分混合后会固化的浇铸用软质聚胺酯树脂，运用真空浇铸技术制作出了心脏模型。这样，连心室内部及中空的冠状动脉都能再现的心脏模型就完成了。

竹田称，“关键在于数据的制作和模具”。如上所述，根据CT数据制作的3D模型需要进行选择和数据补偿。必须能够清楚地判断出哪些区域是心脏，哪些是不需要的数据，以及看起来有空隙的地方是心脏病造成的组织缺损还是CT数据缺失。竹田表示，“数据的筛选和补偿工作需要具有专业的医学知识”。最初，CrossEffect与满口医学术语的医生交流起来非常吃力，花费了很长时间才做到了无障碍沟通。据该公司介绍，开发负责人捧着医学书籍自学了医学知识，现在已经可以用邮件与医生进行专业交流了。