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首页 > 资讯中心Wood开发出用于磁共振研究的3D打印逼真幻像头
发布时间：2020-07-17
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模体是数字和物理模型，代表某些特定人体解剖学的特征。物理体模可用于测试各种医学诊断成像工具和无线通信应用。 Sossena Wood是匹兹堡大学的生物工程博士候选人，他在斯旺森工程学院开发了一种用于磁共振研究的3D打印逼真幻像头。
虽然电磁数值模拟已经成为理解和分析电磁场与生物组织相互作用的共同资源，但在过去的几年中，实验模型正日益成为一种有用的资源。
“在RF研究设施中，我们使用全身7特斯拉磁共振成像仪（7T MRI），这是世界上最强大的临床人体MRI设备之一，”副教授Tamer Ibrahim说道。 7T超高场技术是一种强大的工具，但不幸的是，这种类型的成像会带来一些挫折。
“随着你从低到高的场地移动，产生的图像变得不那么均匀，局部加热变得更加普遍，”易卜拉欣解释说。他设想在他的实验室中设计一个3D打印的幻像头，以与独特设计的超高场技术一起使用。
“我们希望通过提供一种更安全的方式来测试成像，从而开发出一种拟人化的幻像头，以帮助我们更好地理解这些问题。我们在测试人体受试者的新方案之前，使用该设备分析，评估和校准MRI系统和仪器。 “
研究人员目前正在使用数值模拟来研究电磁场（EM）对不同频率的生物组织的影响。伍德说：“EM数值模拟在分析这些相互作用时已成为一种标准，我们希望创建一个类似于人体模型的模型，用于验证EM建模，从而为测试提供更真实的环境。”
物理和逼真的头部幻像作为人体头部的数字3D设计文件开始。 Wood开始使用健康男性的3T MRI数据集，她通过分割进行了特征化，并将其分成八个组织隔室，这一特征使她的模型与其他基本幻像头区别开来。头部模型隔室由八组分类的组织组成：脑，脑干，眼睛，气腔，小脑，脑脊液（CSF），肌肉，其余体积是脂肪，骨骼和皮肤的组合。根据Wood的说法，这些隔间通过充当场地的“减速带”来帮助提高图像的准确性。
使用3D打印设计和制作拟人异构头部模型的一般工作流程。
使用3D CAD软件Geomagic Studios，每个隔间设计用于随时间保留所需组织的混合物。下一步是打印原型。幻影模型分为五个单独的部分打印，以手动移除3D打印出来的内部结构支撑。 “我们使用DSMSomos®开发的塑料作为我们的打印材料，因为它使我们能够制造出与人体具有相似导电性的耐用且细致的部件，”Wood说。 “为了帮助模型进一步模拟真实环境，我们在原型上创建了填充端口，我们可以在这里存放类似于各种组织类型的流体。”
现在伍德有一个完全3D打印的拟人化幻像头，她能够组装它并开始测试。体模具有许多应用，包括测试以查看某些植入物是否能够进入MRI内部或基于各种RF仪器检测不同组织中的温度升高。
“通过磁共振成像，射频暴露的能量转化为患者组织的热量，这可能对患者的健康产生不利影响，特别是对于未经扫描仪监测的植入物，”Wood解释说。 “通过我们的幻象头，我们可以通过将探头放在头部的某些区域并测量其效果来测试我们成像的安全性，”Ibrahim说。
Ibrahim和Wood希望这种模型最终能够在商业上发展，并为其他人提供在不依赖人体测试的情况下进行研究的能力
虽然电磁数值模拟已经成为理解和分析电磁场与生物组织相互作用的共同资源，但在过去的几年中，实验模型正日益成为一种有用的资源。
“在RF研究设施中，我们使用全身7特斯拉磁共振成像仪（7T MRI），这是世界上最强大的临床人体MRI设备之一，”副教授Tamer Ibrahim说道。 7T超高场技术是一种强大的工具，但不幸的是，这种类型的成像会带来一些挫折。
“随着你从低到高的场地移动，产生的图像变得不那么均匀，局部加热变得更加普遍，”易卜拉欣解释说。他设想在他的实验室中设计一个3D打印的幻像头，以与独特设计的超高场技术一起使用。
“我们希望通过提供一种更安全的方式来测试成像，从而开发出一种拟人化的幻像头，以帮助我们更好地理解这些问题。我们在测试人体受试者的新方案之前，使用该设备分析，评估和校准MRI系统和仪器。 “
研究人员目前正在使用数值模拟来研究电磁场（EM）对不同频率的生物组织的影响。伍德说：“EM数值模拟在分析这些相互作用时已成为一种标准，我们希望创建一个类似于人体模型的模型，用于验证EM建模，从而为测试提供更真实的环境。”
物理和逼真的头部幻像作为人体头部的数字3D设计文件开始。 Wood开始使用健康男性的3T MRI数据集，她通过分割进行了特征化，并将其分成八个组织隔室，这一特征使她的模型与其他基本幻像头区别开来。头部模型隔室由八组分类的组织组成：脑，脑干，眼睛，气腔，小脑，脑脊液（CSF），肌肉，其余体积是脂肪，骨骼和皮肤的组合。根据Wood的说法，这些隔间通过充当场地的“减速带”来帮助提高图像的准确性。
使用3D打印设计和制作拟人异构头部模型的一般工作流程。
使用3D CAD软件Geomagic Studios，每个隔间设计用于随时间保留所需组织的混合物。下一步是打印原型。幻影模型分为五个单独的部分打印，以手动移除3D打印出来的内部结构支撑。 “我们使用DSMSomos®开发的塑料作为我们的打印材料，因为它使我们能够制造出与人体具有相似导电性的耐用且细致的部件，”Wood说。 “为了帮助模型进一步模拟真实环境，我们在原型上创建了填充端口，我们可以在这里存放类似于各种组织类型的流体。”
现在伍德有一个完全3D打印的拟人化幻像头，她能够组装它并开始测试。体模具有许多应用，包括测试以查看某些植入物是否能够进入MRI内部或基于各种RF仪器检测不同组织中的温度升高。
“通过磁共振成像，射频暴露的能量转化为患者组织的热量，这可能对患者的健康产生不利影响，特别是对于未经扫描仪监测的植入物，”Wood解释说。 “通过我们的幻象头，我们可以通过将探头放在头部的某些区域并测量其效果来测试我们成像的安全性，”Ibrahim说。
Ibrahim和Wood希望这种模型最终能够在商业上发展，并为其他人提供在不依赖人体测试的情况下进行研究的能力
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