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醫療激光新聞

3D打印為唇腭裂兒童帶去微笑

星之球科技 來源:Ringier2021-07-13 我要評論(0 )   

Geomagic軟件被應用在各行各業,例如為NASA航天飛機的安全護航,制作個性化定制設備免除安裝助聽器帶來的不便。但也許Geomagic軟件為生活帶來的最積極影響當屬美國圣地...

Geomagic軟件被應用在各行各業,例如為NASA航天飛機的安全護航,制作個性化定制設備免除安裝助聽器帶來的不便。但也許Geomagic軟件為生活帶來的最積極影響當屬美國圣地兄弟會醫院工程師-醫師團隊的應用,他們利用Geomagic軟件為馬薩諸塞州斯普林菲爾德市的兒童帶去福音。


工程師Beth Roscoe和Philip Stoddard醫生正在使用Geomagic軟件為那些臉部有生理缺陷的兒童帶來微笑,為他們的家庭帶來微笑。在三維掃描技術的幫助下,Roscoe和 Stoddard已為重度唇腭裂的兒童設計了一種全新的治療方案,能夠在手術之前就降低裂縫寬度,并且不會抑制上頜的發育。這一突破是遠見、創新、技術和運氣綜合作用的結果。


尋找更好的治療方法

幾年前,Stoddard從鼻-牙槽塑形(簡稱NAM,針對先天性唇腭裂嬰兒的兩種主要術前治療方法之一)研討會回來之后,就開始琢磨尋找一種新的治療方案來治療唇腭裂。NAM方法需耗費大量人力,需要牙科實驗室和正畸醫師現場配合。塑形結果取決于正畸專家的技能水平。


另一種被稱為牙頜面畸形矯正法(DMA)的治療方法也有其缺陷:需要開刀,通過手術在麻醉情況下將矯正器固定到上顎,而且需要看護人每天擰緊矯正器的螺絲。有些醫生認為這種方法可能會阻礙頜骨發育。


Stoddard認為一定有更好的治療方式。他在思考,計算機也許是改善寬腭裂術前治療方法的關鍵,但他不知道如何通過技術實現這一點。幸運女神青睞了他。Stoddard在圣地兄弟會兒童醫院食堂吃午餐時,偶遇了Roscoe(當時還是修復科的住院實習醫師)。在交談過程中,Stoddard了解到Roscoe之前是一名軟件工程師,開發過CAD系統程序。


新治療方案逐漸成形

Stoddard的腦中靈光乍現。Roscoe能使用CAD或CAM軟件系統開發出一種唇腭裂術前治療方法嗎?


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Roscoe愿意接受挑戰,從一開始她就采用了與最終方法非常接近的方法。根據記錄,她提出將患者腭裂石膏模型進行掃描,獲得3D圖形數據,做一個矯正后的裂縫模型,在治療開始和結束時將患者裂縫模型插入,減少裂縫的寬度,同時不影響生長發育,與此同時采用快速制造系統生產一系列矯正設備幫助后期治療。


提出利用一系列設備來輔助適應發育并促使腭裂閉合是一個很有創意的想法。“采用一系列矯正器進行治療后,就沒必要每周都對某個矯正器進行修正,”Roscoe說道,“該系列里的每種矯正器都已采用其它方法進行過人工修正。我知道這不是一種A到B的直線型治療方法。矯正器要能夠變形,這樣才能適應尺寸、形狀甚至結構的變化。”


天時地利人和

在所提出的方案中,主要問題就是采用哪款軟件進行三維建模。Roscoe認為可以使用掃描數據作為參考數據,然后從頭開始創建CAD模型。


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在收到方案后,Stoddard讓Peter Fuss來處理這件事,Peter Fuss是一名電氣工程師,也是Geomagic董事會成員。當Stoddard把方案展示給Fuss時,Fuss認為Geomagic是完成這項任務的最佳軟件。


因此Roscoe開始學習如何使用GeomagicWrap軟件。“我沒有接受過任何正式訓練,”Roscoe說道,“在Geomagic在線教學課程的幫助下,我自己摸索著掌握了軟件使用方法。”Roscoe對Geomagic軟件的利用證實了Fuss的想法。


“Geomagic能夠完美滿足我們的需求,可以很容易根據點云創建詳細的3D模型,”Roscoe說道,“這樣我們就能做出精度很高的矯正器,針對每個唇腭裂嬰兒定制所需的矯正器,這份3D處方對每位患者而言都是獨一無二的。”


齊心協力,夢想照進現實

現在只剩最后一步了。Bob Morehardt負責生產個性化訂制的系列矯正器,他是RMB Tool公司(前稱為Mor-Tech)的老板,這是北美地區第一個使用選擇性激光燒結(SLS)系統的快速成型代工公司。


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Roscoe、Stoddard和Morehardt確信能夠使用RMB Tool從3D Systems公司購買的SLS 3D打印機創建十幾個或更多的矯正器模型,以便患者的牙齦能夠回到正常位置,同時也不影響患者正常的生長發育。確定了治療方案和治療技術后便是測試工作。開展測試需要得到醫療行業的機構審查委員會(IRB)的批準。


微笑就是最好的證明

IRB批準了Roscoe和Stoddard的方案,于是他們很快開始給第一個唇腭裂嬰兒的治療。過程非常簡單,包括三個基本步驟:

1.掃描嬰兒的唇部和上顎模型,建立初步的上顎圖形數據。剛開始時使用CMM系統;現在Roscoe 使用ShapeGrabber 三維激光掃描儀獲取數據;

2.將唇腭裂模型掃描成三維數據用于Geomagic Wrap軟件中。一旦Geomagic Wrap中導入了3D數據,就可以快速生成多種矯正器模型,然后進行3D打印;

3.每個矯正器都會輕柔地將腭裂和上顎用不那么痛苦的方式聚集在一起。通過簡單的綁帶將矯正器固定住。將腭裂和上顎固定在一起后,進行小型整形手術就可以讓嘴唇幾乎完美恢復了。


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