Drukowanie precyzyjnych i trwałych fantomów do naśladowania ludzkich narządów
TŁO:
Instytut Symulacji Wieloskalowej (MSS) powstał w 2009 roku i jako część Wydziału Inżynierii Chemicznej i Biologicznej (CBI) FAU uczestniczy w programach dydaktycznych i badawczych Wydziału. Uzupełnia CBI w istotnej dziedzinie wieloskalowych technik symulacji numerycznych – głównego zainteresowania badawczego instytutu.
Kolejnym ważnym punktem są badania eksperymentalne dynamiki granulatów. Około stu uczniów każdego roku uczy się różnych procesów drukowania 3D na kursach dr Patrica Müllera. Ta wiedza jest praktycznie utrwalana na stażu. Tutaj studenci mogą realizować własne pomysły. Projekty badawcze są regularnie finansowane z funduszy stron trzecich lub współpracy z przemysłem lub sektorem publicznym. MSS prowadzi również współpracę badawczą z partnerami z dziedziny obrazowania medycznego.
Jedno z badań koncentruje się na fantomach naśladujących wygląd mózgu typowego pacjenta w pewnych modalnościach obrazowania medycznego, jak opisano poniżej.
PROBLEM:
Emisyjna tomografia jednofotonowa (SPECT), to metoda obrazowania medycyny nuklearnej, która mierzy rozmieszczenie wcześniej podanej substancji radioaktywnej u pacjenta. Pomiar jest niedoskonały ze względu na ograniczenia fizyczne, zwłaszcza dotyczące rozdzielczości przestrzennej. Wiele podejść badawczych ma na celu poprawę tego, ale ostatecznie każda metoda wymaga walidacji, co zwykle osiąga się za pomocą pomiarów fantomowych. Tradycyjne fantomy charakteryzowały się prostą geometrią (np. kulami), a zatem były tylko ograniczoną reprezentacją do pozyskania pacjenta. W związku z tym zaprojektowano fantomy naśladujące i reprezentujące ludzki mózg. Geometria fantomu zawierała wiele nawisów wymagających konstrukcji wspierających. W pierwszym podejściu fantom został wydrukowany w oparciu o technologię FDM z podwójną ekstruzją. Stwierdzono jednak, że rozdzielczość przestrzenna wydruku i niezawodność podwójnej ekstruzji były zbyt niskie.
ROZWIĄZANIE:
Ponieważ Institute of Multiscale Simulation chciał swobodnie drukować w przestrzeni, bez konieczności obsługi nawisów, zdecydował się na proces SLS. Po zbadaniu rynku rozwiązaniem okazał się zakup drukarki Sinterit. Lisa PRO pozwala im drukować dokładne i trwałe fantomy naśladujące ludzkie narządy. Co więcej, wysoka rozdzielczość przestrzenna była dobrze dopasowana do delikatnych struktur takich fantomów.
Proces SLS poprawił jakość i niezawodność druku w porównaniu z wcześniej stosowanym podejściem FDM i zaowocował bardzo szczegółowymi wydrukami. Fantom ludzkiego mózgu został wydrukowany w dwóch połówkach, tak aby pozostały proszek można było łatwo usunąć z niewidocznych obszarów. Następnie połówki zostały sklejone.
W celu wykonania rzeczywistych pomiarów, fantom należy wypełnić cieczą radioaktywną. Aby to umożliwić, pokryli zewnętrzną powłokę żywicą epoksydową. Aby ominąć proces pokrywania wydruków żywicą, Walter Pucheanu zacznie drukować z polipropylenu, proszku, który nie wchłania płynów.
Szczegóły całego przedsięwzięcia możecie znaleźć tutaj:
https://www.sinterit.com/wp-content/uploads/2021/07/Case-study-Friedrich-Alexander-Universitat.pdf
W razie innych pytań, co do rozwiązań marki SINTERIT zapraszamy do kontaktu
mail: sinterit@seb-comp.pl i tel. 790 256 525
źródło: SINTERIT.COM
