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Erstellen Sie eine benutzerdefinierte 3D-druckfähige prothetische Gerät mit Daten aus einem CT-Scanner

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Erstellen Sie eine benutzerdefinierte 3D-druckfähige prothetische Gerät mit Daten aus einem CT-Scanner

Dieses Instructable veranschaulicht, wie ein benutzerdefiniertes 3D-druckfähiges Prothesengerät mit Daten eines CT-Scanners erstellt wird. In diesem Fall werde ich den Prozess für die Schaffung eines benutzerdefinierten Trachea-Stents zu illustrieren. Dieses Instructable enthält keine Informationen bezüglich der Verwendung eines CT-Scanners oder eines 3D-Druckers.

Erstens, hier sind einige allgemeine Definitionen, die hilfreich für ein besseres Verständnis dieser spezifischen Prozess zu kennen sind.

  1. Trachea: Einfach ausgedrückt, die Luftröhre. Es verbindet Pharynx und Lunge.
  2. Stent: Ein "Schlauch" zur Behandlung von verengten Atemwegen, Arterien etc ...
  3. CT-Scan: Ein Röntgenbild, das Querschnittsbilder ( "Schnitte") erzeugt, die in ein 3D-Modell umgewandelt werden können.

Schritt 1: Stent Design Evolution

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Zuerst ein kurzer Hintergrund zum Trachea-Stent-Design. Gegenwärtige Stents (weites linkes Stent) sind reine Extrusionen, die nicht die tatsächliche Form einer einzelnen Luftröhre berücksichtigen. Die Extrusionen sind oft zu eng in einem Bereich und zu lose in einem anderen. Durch Verwendung von Daten von einem CT-Scanner kann eine genauere Darstellung einer Trachea erzielt werden. Die mittleren und fernen Stents werden mit einem 3D-Drucker hergestellt.

Schritt 2: CT-Scan

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Ein 3D-Modell einer Trachea wird von einem CT-Scanner erzeugt. Das Modell ist eine wasserdichte (aka 3D bedruckbare) Mesh-Datei.

Schritt 3: Isolierende innere Oberfläche

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Importieren Sie das .stl-Modell vom CT-Scanner in ein 3D-Modellierungsprogramm wie Rhino. Vergewissern Sie sich, dass Sie mit Ihren Einheiten übereinstimmen - wenn die .stl-Datei in Millimetern liegt, sollten die Einheiten Ihres Rhino-Modells auch in Millimetern sein. Isolieren Sie die innere Atemwege mit Abschnitt Schnitte.

Schritt 4: Scripting ein Mesh

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Nachdem die innere Oberfläche des Atemwegs isoliert ist, können wir ein Gitter darauf abbilden. Die Verwendung eines parametrischen Plug-Ins wie Grasshopper in Kombination mit Rhino macht es einfach, verschiedene Rasterdichten und Muster zu testen. Am häufigsten verwenden Stents ein diagrid-Muster, aber andere Muster sind auch eine Untersuchung wert. Eine Doppelhelix, Spule oder Voronoi sind unter anderen Formen, die auf die Oberfläche abgebildet werden können. Eine Berücksichtigung während des Prozesses ist, dass das Gittermuster als struktureller Anker dienen soll, der Kompression widersteht und gleichzeitig flexibel und anpassungsfähig für Bewegung ist. Eine weitere spannende Überlegung ist, dass ein Stent nur wenige Zentimeter hoch ist, aber die Form ist leicht umsetzbar / skalierbar, um hunderte Male so groß wie eine Gebäudefassade zu sein.

Schritt 5: Rendern

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Die obigen Darstellungen veranschaulichen den Stent, der perfekt innerhalb der Atemwege passt.

Schritt 6: Drucken

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Das Modell wird gespeichert und an einen 3D-Drucker gesendet. Als Disclaimer, beachten Sie, dass dieser Prozess ist in einer frühen experimentellen Phase, sondern erweist sich als Versprechen in der Zukunft bieten.

Schritt 7: Gießen

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Alternativ können die 3D-Drucke verwendet werden, um Formen für das Gießen zu erzeugen.

Schritt 8: Array von 3D-Drucken

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Schritt 9: Team

George Cheng, Sidhu Gangadharan, Erik Folch, Adnan Majid, Sebastian Ochoa, Adam Wilson und Myself (Noah Garcia)

Artikel zum Projekt:

Shapeways

Boston Handschuh

Amerikanische Thoraxgesellschaft

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