3D打印技术将医学模拟带到新的维度
位于印度新德里的全印度医学科学研究所(All IndiaInstitute of Medical Sciences)使用Stratasys 3D打印技术开发用于开颅手术和神经内窥镜手术的颅底神经外科模拟器。
印度新德里的全印度医学科学研究所的神经外科实习医生小组正在开展术前培训活动。
2013年，全印度医学科学研究所(AIIMS)神经外科教授兼科室主任、神经工程实验室首席研究员AshishSuri教授秉持勇气、决心和远见，将3D打印技术引入医学模拟计划，旨在为医生提供更好的培训机会。
Stratasys 3D打印技术为AIIMS内部的神经外科技能培训机构在如何改善术前规划和研究方面找到了新的途径。
Suri教授将这项技术视作实现临床医生研究和教育目标的重要工具，并成立了3D神经解剖实验室，以制作逼真的解剖模型。该实验室配备了Stratasys FDM、Connex 3和J750 DAP 3D打印机，用于生产人体骨骼和组织模型，这些模型在触感和生物力学性能方面所达到的逼真度可经临床验证。
AIIMS 3D神经解剖实验室配备Stratasys Digital Anatomy、Connex 3和基于FDM的3D打印机。
“神经外科是对技术要求极严格的医学专业之一，通常需要医生具备极高的专业知识水平。3D打印技术为医学模拟教育提供新的维度，医生可在受控制的环境中汲取和提高手术技能和知识，而不会对患者本身造成风险。”
——Ashish Suri教授
新德里AllMS神经外科教授兼科室主任
新德里AIIMS神经工程实验室首席研究员
神经外科模拟：过去、现在、未来
挑战
神经外科是对技术要求极严格的医学专业之一，通常需要医生具备极高的专业知识水平。模拟现实中的操作场景，让医生在实验中学习解决问题的能力并积累减少错误的经验，这样的方式从过往的经验来看是非常有效的。
在医学领域，尸体解剖可能是最早模拟实际手术的方式，在活的或已死亡的动物身上进行解剖，解剖对象主要是猪、灵长类动物等以及人类尸体。后来，由于社会舆论、法律和宗教禁令以及资金短缺的影响，尸体的使用受到限制，行业开始鼓励开发用于医学教育的合成物理模型。然而，发展至今，这些合成模型仍然无法提供令人满意的逼真度。
神经外科模拟的现状
3D打印技术是开发高逼真度神经外科模拟器模型的有效工具。Stratasys数字解剖多材料3D打印机专为手术规划和培训制作高保真多纹理模型，确保神经外科医生能够清晰地看到解剖结构。医生通过在患者特定的模型上练习手术操作以改善术前规划。
“3D打印培训模型使实习外科医生可以在不同程度的视觉反馈下练习手术过程，而不会对患者造成任何风险。这也让他们能够了解相关的复杂解剖结构，掌握相关技术，并且在执行模拟步骤时评估可行性。”
——Ashish Suri教授
新德里AllMS神经外科教授兼科室主任
新德里AIIMS神经工程实验室首席研究员
神经外科模拟：开颅手术模拟器
提供培训机会，改善手术效果
Stratasys数字解剖3D打印机可制作用于训练开颅的开颅手术模拟器，让外科医生在显微镜下练习高速钻孔，为开颅手术做准备。在现实手术中，医生需要在颅骨上开洞，然后从中取下骨瓣，露出大脑内部结构以进行手术。
具备骨骼生物力学特性的3D打印开颅手术模拟器。
J750 DAP 3D打印机可用于制作骨骼替代物。GrabCAD Digital Anatomy打印软件中的预定义解剖设置能够帮助我们模仿实际的解剖结构;同时使用不同的材料组合(如骨基质、组织基质和Agilus)能够帮助我们模仿解剖结构的生物力学特性。
钻孔练习包括制作四个钻孔、四条直线和两条对角线。外体和底板使用Connex PolyJet 3D打印机用聚合物材料制造，钻孔贴片使用Digital Anatomy 3D打印机制造。参与练习的医生表示，模拟器对于提高神经外科钻孔技能非常有用。
学员正在进行钻孔、直线和斜线钻的模拟练习。
神经内窥镜训练器
神经内窥镜训练器的工作原理是基于拾放机制，使用可变角度的标准神经内窥镜，让培训者进行基本技能的训练。神经外科实习医生必须在技术人员的协助下，按照预先设定的模式在6个圆环中挑选并放置其中一个。所执行的练习因工具和圆环的差异而各有不同。整个练习过程会被录制下来，包括工具提示跟踪、背景切割和环分割。
3D打印的神经内窥镜训练器，配备具有橡胶入口端口的扁平和倾斜活动板，以及2D数字显示屏和摄像系统。
“外科实践培训(Hands-On Surgical Training,HOST)是医学教育的未来，Stratasys多材料、多颜色3D打印技术为研发高保真的患者特定模型开辟广阔舞台，可补充当前的神经外科培训。”
——Ramandeep Singh博士
科学家-神经工程实验室博士
新德里AllMS神经外科
神经内窥镜训练器借由3D打印的内窥镜鼻内经蝶窦手术模型展开训练模式。
手术准备技术亟需进步
基于CT或MRI数据的二维模型无法展示完整的手术，这也导致实习生缺乏掌握标准神经外科、显微外科和手术技术的机会。在使用神经内窥镜技术治疗病患的时候，极微小的错误也可能会给患者带来伤害，并增加医疗成本，因此这项治疗需要非常独特的技术组合。
在尸体上进行练习是自古以来的惯例，然而，3D打印技术的出现将医学模拟教育引入了这项手术培训中，复杂的病理可以在3D打印模型中呈现。使用3D打印的模拟器能够确保受训者在一个特定且受控的环境中得到训练，并提高手术技能和知识，不会对患者造成风险。模拟器还让受训者可以进行针对性练习，且可以无限次重复。
Ashish Suri教授向神经外科医生讲授将3D打印的神经内窥镜训练器模型用于神经内窥镜手术。
