3D打印骨骼模拟模型正在彻底改变医疗培训、手术计划、研究和医疗设备开发，将逼真的、患者特定的骨骼结构复制品交给医疗人员、研究人员和工程师。

与使用人体骨骼或通用外包模型的传统方法相比，内部生产骨骼模拟模型具有许多优势：减少成本，缩短等待时间，并可能会创建定制或特定于患者的几何形状。

为了从我们提供的大量材料中确定像骨的材料，我们从8位临床合作者和他们的一些同事那里收集了详细的反馈，他们有丰富的骨切割/钻孔经验。

• 每个合作者都有一系列的骨骼模型，这些模型是基于他们自己的病人的扫描结果，并用一系列不同的材料打印出来的。
• 合作者在这些模型上执行了标准程序，包括用骨钻、锯和铰刀切割和钻孔。
• 定性反馈通过视频通话收集，定量反馈通过评分矩阵收集，该评分矩阵包含一系列类似骨头的品质。
• 材料是根据整体表现评分确定的，这些结果得到了定性反馈的支持。

两种材料，BioMed耐用树脂和刚性4000树脂，目前用于骨模拟模型。

什么是骨骼模拟模型？

骨模拟模型是功能解剖模型，在切割或钻孔时表现出与真实骨骼相似的机械特性。这些模型通常用于外科实践和培训的医学教育设置。有时，这些模型是基于患者扫描来建立与特定手术病例相关的解剖模型的。在这些情况下，临床医生在真正的手术之前使用这些模型来练习特定的方法，甚至可能被消毒后与外科医生一起进入手术室（OR）。在其他情况下，医疗设备开发人员可以使用骨模拟模型来测试骨接口工具（如切割指南和模板）的适配性和功能。

练习鼻截骨的模型，用刚性4000树脂打印，无热固化（左）和生物med耐用树脂（右），由Beth Israel Deaconess医疗中心的Lauren Schlegel博士提供。

脊柱模型打印在刚性4000树脂和固化无热。

为3D打印骨骼模拟模型选择合适的材料

我们选择的3D打印骨骼模拟模型的主要材料是BioMed耐用树脂。BioMed耐用树脂是一种明确的材料开发的生物相容性应用需要冲击，粉碎，和耐磨性。尽管是透明的，BioMed耐用树脂在类似于骨骼的机械性能方面排名高。一些测试者甚至说，他们更喜欢这种材料的透明度，而不是标准的不透明骨模型，因为它可以更好地可视化正在练习的过程。BioMed耐用树脂的放射透明度约为84 HU，比大多数类型的骨低，但在CT上仍然可见。用BioMed耐用树脂打印的部件可以消毒，因此适合用于手术室的手术计划目的。

我们对骨模拟模型的第二选择是刚性4000树脂固化无热（CWH）。刚性4000树脂在与骨骼的机械相似度上没有BioMed Durable Resin得分高，但仍然是不错的选择。这种材料对那些希望模型不透明的测试人员特别有吸引力。无热固化允许用户区分模型外部和内部的力学性能，试图更好地模拟海绵状骨和致密骨的力学差异。刚性4000树脂的放射透明度为341 HU，松散地在松质骨的范围内。

*当生产这些模型，刚性400树脂固化无热。要了解完整的后期养护说明，请下载指南。

骨骼模拟解剖模型打印在刚性4000树脂固化无热（左）和生物med耐用树脂（右）。

“Formlabs Biomed Durable是我制作类骨模型选择的树脂。这种材料的清晰性质是我发现在临床病例中有用的，它允许在准备手术时轻松识别所有重要的解剖标志。在我的实践中，Biomed Durable也用于教学/培训，让新手了解手术过程中遇到的重要结构。”

Desmond Tan BVSc（荣誉），DACVS-SA， Alfred兽医骨科

设计和打印骨骼模拟模型一步一步

设计

从CT、MRI或3D超声图像开始，使用您喜欢的分割软件对感兴趣的骨骼解剖进行分割。为了成功打印，一些骨骼模型可能需要额外的修改。在某些情况下，您可能需要增加排水孔，或加厚较弱的区域。确保成品模型符合Formlabs的Form 4系列打印机、Form 3/3B或Form 3L/3BL的设计指南。

打印

将文件导入PreForm。通过定向、添加支撑和在构建平台上设置零件位置来设置打印件。如果需要，在将打印件发送到打印机之前，可以将患者标识符添加到木筏或部件上。

警告：为了符合要求和生物相容性，BioMed耐用树脂需要一个专用的树脂罐和构建平台。并非所有骨模拟应用都需要全部的顺应性和生物相容性。

后处理

打印后，将零件从构建平台上取出，并在Form wash或Form wash l中清洗。移除支架，再次清洗，并在按照固化说明进行处理之前使零件干燥。见白皮书后固化时间，以实现更像骨头的机械性能。

警告：为了符合要求和生物相容性，BioMed耐用树脂需要专用的Form Wash或Form Wash L.只能将此Form Wash或Form Wash L与其他Formlabs生物相容性树脂一起使用。

生物相容性与灭菌

BioMed耐用树脂是ISO 10993和USP VI级认证材料。它是在fda注册的ISO 13485设施中制造的，可用于长期皮肤和粘膜接触（60 - 30天），以及与组织/骨骼/牙本质短期接触（≤24小时）的外部通信设备。BioMed耐用树脂可以通过蒸汽，伽马辐射，环氧乙烷和电子束灭菌方法灭菌。生物医用耐用树脂的灭菌指南和结果可根据要求提供刚性4000树脂是一种标准的工程材料，并不是专门为医疗应用而开发的。因此，刚性4000树脂尚未进行生物相容性测试，目前也没有灭菌/消毒指南。

开始内部3D打印

骨模拟模型为医学培训和教育、手术计划、研究和医疗设备开发提供了好处。内部3D打印骨骼模拟模型比使用尸体骨骼或通用外包模型更便宜，更快，更可定制。有了可消毒模型的选择，骨模拟模型甚至可以在手术期间带入手术室供参考。