Digitale transformatie in de geneeskunde: Van echografiebeelden naar 3D-modellen voor een nauwkeurige operatie

Er zijn veel toepassingen voor 3D-printen in het dagelijks leven, maar een van de dingen waar we het meest trots op zijn bij Additium3D is dat onze productiemethoden ons in staat stellen om deel te nemen aan medische projecten om de gezondheid van anderen te helpen verbeteren. 

Het is dus geen verrassing dat een van de projecten waar we het meest trots op zijn, het samenwerken is geweest om het team van de chirurgie van het Universitair Ziekenhuis van La Fe in Valencia te helpen bij de operatie om de elleboogontwrichting van Edu te verhelpen. 

Om dit te kunnen realiseren, waren veel mensen van ons team nodig om een eenvoudig .DICOM-bestand, dat afkomstig was van een MRI-scan, om te zetten in een gedrukt object. Dit alles met het doel dat de chirurgen in staat zouden zijn om de te behandelen zone rechtstreeks te voelen en te bestuderen.

Wat eiste de klant van ons?

De vader van Edu kwam bij ons terecht via een persoonlijke vriend van hem die tevens een van de trouwste klanten en leveranciers van Additium3D is. Zijn probleem was dat in La Fe ze niet voorbereid waren op het uitvoeren van dit soort werkzaamheden, maar de chirurg vond het erg belangrijk om de operatiegebied persoonlijk te kunnen bestuderen vanwege de delicate aard van de operatie.

Daarom, nadat hij contact had opgenomen met José Luís, een specialist in Additieve Fabplicatie in het Levante-gebied van de groep Solitium, eindigde hij met het vragen om hulp bij zowel de ontwikkeling van het model op basis van de geanalyseerde gegevens van de patiënt als bij de 3D-print van dat model voor het uiteindelijke doel: het te bestuderen door chirurgen.

Hoe heeft Additium3D de eisen van de klant aangepakt?

Het probleem lag niet alleen in de print, maar ook in het omzetten van het .DICOM-bestand dat werd gehaald uit de tests die op de patiënt werden uitgevoerd, naar een schone versie die correct en zonder ruis of defecten kon worden afgedrukt. Ze hadden zelf tests uitgevoerd, maar ze waren niet in staat om de schone informatie te halen, en dat is precies waar ze bij Additium3D terecht kwamen.

Aan de andere kant bestond het andere probleem uit de juiste keuze van printtechnologie en materiaal om het te printen op een manier dat de artsen het goed konden aanraken. In dit geval hadden we dit vanaf het eerste moment duidelijk, aangezien het hele skelet van het menselijke onderlichaam bestond: het bekken, het heupgewricht, de heupkop, de kruisgewricht, de kop van de heup… Het waren zeer complexe vormen die alleen met SLS-technologie, waarbij de grote voordeel is dat er geen onderstellen voor de print nodig zijn, een goede resultaten konden opleveren. Het materiaal Nylon 12, om de prijs van deze technologie zo laag mogelijk te houden, maar ook vanwege de zeer goede sterkte en afwerking.

Hoe creëerde het ontwerpdepartement van Additium3D het printbare model?

Onze ervaring met het werken met .DICOM was niet erg uitgebreid, maar we hebben wel regelmatig met 4D-echografie klinieken samengewerkt die ouders voor de geboorte een replica van hun baby aanbieden. Het gegevensvolume was bij een MRI veel groter, maar de manier van werken was zeer vergelijkbaar, waardoor we na verschillende tests het gewenste resultaat konden bereiken.

Voor deze gevallen is de Slicer-software de meest comfortabele optie, aangezien deze speciaal is ontworpen om met dit soort gegevens te werken. Het is een zeer eenvoudige tool die je kunt gebruiken met een paar eenvoudige instructies en waarmee je het ruis dat vaak bij deze tests ontstaat kunt verwijderen. Op deze manier kun je de vormen bewerken door ze te polijsten en te verfijnen naar de werkelijkheid, terwijl je de afmetingen en vormen behoudt die de klant echt zoekt.

In alle wetenschappelijke disciplines zijn geduld en zorgvuldigheid essentieel om goede resultaten te behalen, maar wanneer je met .DICOM- en Slicer-bestanden werkt, moet je deze realiteit tot het uiterste brengen om het gewenste resultaat te behalen. Met veel geduld en veel werk door het polijsten van vormen, waren we in staat een model te verkrijgen met een maximale mate van realiteitswaargleving.

Hoe heeft het productieteam van Additium3D het model geprint?

Zoals eerder al uitgelegd, waren we vanaf het eerste moment duidelijk dat de technologie SLS de beste keuze was om deze soort printvorming aan te gaan. Deze productiemethode, die gebaseerd is op het smelten van een poel van stof door middel van een laser, maakt het mogelijk om prints te maken zonder onderdelen, waarbij het zelfde poel van ongesinterde stof de ondersteuning vormt. 

Dit was perfect, aangezien filamenten erg onhandig waren om te gebruiken, zowel vanwege de onderstellen die nodig zouden zijn als vanwege de afwerking die het zou opleveren. En wat de hars betreft, waren de prijzen voor deze maten en de noodzaak van onderstellen ook redenen waarom deze opties niet erg geschikt waren.

Nylon 12 is het materiaal dat we het meest gebruiken bij SLS en voor deze opdracht was het perfect omdat het de sterkte bood die nodig was om het te kunnen manipuleren. Daarom hebben wij samen met ons FUSE 1-team van Formlabs eerst een proefopmaak gemaakt in kleine afmetingen om te controleren of het geschikt was en wat we wilden bereiken. Vervolgens hebben we twee sets gemaakt, een voor de onderdelen (afzonderlijk de kop en de bovenste armen van de grootste kop) en een tweede op een kleinere schaal waarbij alles werd gecombineerd.

De reden hiervoor was om de twee doelstellingen van de chirurgen te realiseren:

1. Bij de printopnamen in echtformaat hebben de artsen kunnen beoordelen hoe de holtes en de kop van de heupen waren, en hebben ze kunnen analyseren hoe de dislocatie van de heup moest worden gerealiseerd om deze weer op zijn plaats te krijgen.
2. In het geval van de gezamenlijke druk op een kleinere schaal, beoordeelden de artsen de huidige positie van het ontbrekende humeruskopje en de juiste positie van het correct geplaatste humeruskopje.

Het feit dat de operatie bij een kind moest worden uitgevoerd, en dus niet zo groot moest zijn, maakte het mogelijk dat er bij 2 printopnames de print van de twee gewenste sets kon worden gemaakt.

Conclusie

3D-printen maakt steeds meer deel uit van ons leven, en het heeft een grote impact op het helpen van medische teams bij het uitvoeren van chirurgische ingrepen voordat ze daadwerkelijk plaatsvinden.

Additium3D als totaaloplossing voor 3D-productie heeft ervaring met verschillende projecten in de medische sector. Dit blijkt uit het geval waarin Éxito zowel succesvol was bij het modelleren op basis van een .DICOM-bestand dat werd verkregen van de patiënt na een MRI-scan, als bij de daaropvolgende 3D-print in Nylon 12, waarbij gebruik werd gemaakt van de mogelijkheid om zonder ondersteuning te printen die de SLS-technologie biedt.