立体定向系统从3D打印机
立体定向系统是用于神经外科手术的特殊装置。到目前为止,传统的生产方法意味着这些设备不仅制造昂贵,而且在几何上也受到限制。然而,在与inomed Medizintechnik GmbH的合作下,来自Fraunhofer IPA的一个研究团队已经开发出了一种使用3D打印机从塑料制造立体定位系统的方法,这是一种具有成本效益的方法,开辟了新的设计潜力。
任何人遭受帕金森病装有大脑起搏器或者有过活组织检查被当作嫌疑犯脑瘤可能在手术室做了立体定向手术。神经外科医生将病人的头部夹入一个作为参考系统的装置中。在立体定向系统的帮助下,外科医生可以将他们的仪器精确地定位在微创手术的正确位置。
因此,尺寸精度是立体定向系统必须满足的最重要的要求。因为立体定向系统是可重复利用的医疗设备,每道工序后均需清洗、消毒、灭菌。在这些过程中,除了pH值升高外,它们还暴露在高压和高温下。目前的立体定向系统通常由钛、铝和不锈钢制成。然而,这些金属有一个主要的缺点:它们会干扰成像过程。在电脑断层摄影术(CT)扫描时,金属元素通过吸收x射线或散射辐射,在图像中产生干扰伪影。这导致镜头光晕扭曲图像。
测试三种增材制造工艺
到目前为止,在立体定向系统中使用的单个部件都是使用传统的加工工艺制造的,这既昂贵又耗时。由于该系统不是一次性产品,而是必须在100多个操作中生存,立体定向系统是小系列生产的。结果,这抬高了制造成本。研究中心的一个研究小组加法制造在Fraunhofer制造工程和自动化研究所,IPA因此与inomed Medizintechnik GmbH合作,寻找生产高质量塑料立体定向系统的低成本方法新利18官方流程。
与来自inomed Medizintechnik的Lea Braun、Thilo Krüger和Oliver Weihberger一起,Fraunhofer IPA的Karin Chen和Patrick施普林格将三种潜在的增材制造工艺放在了显微镜下。它们是:立体光刻(SLA),选择性激光烧结(SLS)和熔融层建模(FLM)。项目合作伙伴使用了所有三种方法来测试单个立体定向系统组件的生产。然后,他们验证了测试指纹在多大程度上符合手术标准。
最终,FLM过程被证明是最好的。聚醚酮或聚醚酰亚胺特别适用于这种应用。“这些塑料根本不会干扰成像,”增材制造中心的Karin Chen解释说。“在测试过程中,塑料表面是透明的浅灰色,很容易与我们用x光检查的骨头区分开来。”
产品设计和3D打印工艺新利18官方
与此同时,使用3D打印机生产高质量且具有成本效益的立体定向系统的第一步已经迈出。然而,在开始批量生产之前,还有一段路要走。在接下来的几年里,来自Fraunhofer IPA添加剂生产中心的研究团队将专注于与inomed Medizintechnik合作开发相关的制造技术。与此同时,立体定向系统的产品设计将得到进一步的发展,以便这些系统可以添加生产,并与它们的金属前辈一样精确和稳健。其结果将是具有创新设计的新一代立体定向系统。