ملخص:

قام مارك ثيلن بإنشاء مجسم طفل حديث الولادة عن طريق طابعة ثلاثية الأبعاد، يحتوي المجسم على جميع تفاصيل الجسم من العظام والأعضاء الداخلية. يساعد المجسم الأطباء للتدرب على العمليات الجراحية قبل القيام بها على المرضى الأطفال.

ليس من السهل على المرء خضوع أحد أفراد أسرته لعملية جراحية– الأمر صعب على المريض–ولكن الجلوس في غرفة الانتظار على أمل أن يأتي الطبيب في وقت قريب ليعطي الأخبار الجيدة هو أمر صعب. ليس لدي تجربة شخصية مع هذا الموقف، ولكني أتصور أن يكون الوضع أسوأ عندما يكون طفل حديث الولادة بحاجه لإجراء عملية جراحية لأنهم صغار جدا ورقيقون.

ما يثير الرعب في جراحة الأطفال حديثي الولادة هو عدم وجود نماذج طبية معقدة ودقيقة، هذه النماذج مفيدة جدا للممرضين والجراحين على حد سواء للممارسة قبل الإجراءات الطبية والعمليات الجراحية فمن الممكن حقا أن يزيد ذلك من معدل نجاح العملية. النماذج التشريحية الطبية هي أيضا أدوات تدريبية جيدة لطلاب الطب، معظم نماذج الأطفال الرُّضع هي في الأساس مجرد دمى، ولا تشعر بأي شيء مثل المولود الحقيقي. ولكن لتغيير ذلك عمل مؤخرا مرشح الدكتوراه مارك ثيلين من الجامعة التقنية في مدينة ايندهوفن في هولندا مع منصة لخدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد عن طريق الإنترنت.

جامعة أيندهوفن للتقنية بالتأكيد ليست غريبة عن الطباعة ثلاثية الأبعاد، ولكن عمل ثيلن المدهش هو أبعد مما نتخيل: فقد كان قادرا على صناعة هيكل عملي حيوي بأعضاء داخلية لنماذج التدريب لأطفال حديثي الولادة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي والطباعة ثلاثية الأبعاد. نماذجه التدريبية الجديدة والتي تتميز بأجهزة الاستشعار كجزء منها، لديها القدرة على إنقاذ عدد لا يحصى من حياة حديثي الولادة، ولن يكون من الممكن بعد الله صناعة ذلك من خلال تقنيات الإنتاج التقليدية.

المرشح للدكتوراه مارك ثيلن مع مطبوعاته ثلاثية الأبعاد

ثيلن المشارك في برنامج الرعاية الصحية الرائد، يعمل جاهدا لزيادة نجاح الإجراءات الطبية والعمليات الجراحية للمرضى الأطفال حديثي الولادة. وتتركز أبحاثه حول تطوير نماذج تدريب واقعية وكاملة مع الأعضاء الداخلية وأجهزة الاستشعار التي يمكنها رصد الإجهاد والضغط وأثره وقت الصدمات، مثل التنبيب – عملية إبقاء العضو البشري مفتوحاً بواسطة أنبوب – والإنعاش القلبي الرئوي، وأيضا تزويد الطبيب بالنتائج. باستخدام شبكة محاور ثلاثية الأبعاد كان بإمكانه الوصول إلى مجموعة من المواد وكان قادرا على إنتاج الأجزاء الضرورية محليا. المكونين المهمين لنماذج التدريب للأطفال حديثي الولادة هي: مزيج من القفص الصدري والعمود الفقري، والتي تضم معها المكون الثاني وهو الأعضاء الداخلية. سمحت الطباعة ثلاثية الأبعاد لثيلن بإنتاج مجسم واقعي لتشريح الأطفال حديثي الولادة وذلك بفضل الأشكال العضوية التي يمكن أن تصنعها التقنية في وقت قياسي وغير مكلف.

قالب PolyJet لصناعة القلب باستخدام مواد مرنة مثل الداعم (أسود) ومواد بلاستيكية جامدة تحيط به (أبيض).

قلب من السيليكون صنع من قالب ثلاثي الأبعاد ويحتوي على صمام

رئتين مصنوعة من السيليكون عن طريق قالب PolyJet ومضخة الهواء

هناك خمس خطوات حققها ثيلين لصناعة النماذج:

– يتم أخذ مسح الرنين المغناطيسي للطفل المريض حديث الولادة.

– برنامج “Materialise Mimics ” يجسد ويحاكي أعضاء محددة عن طريق المسح ثم إعادة بنائها على شكل ملفات قابلة للطباعة على شكل ثلاثي الأبعاد.

– يتم استيراد الملفات إلى برنامج تصميم ثلاثي الأبعاد ” SOLIDWORKS ”

– يتم استخدام برنامج ” Materialise Magics ” لضمان طباعة الأعضاء ثلاثية الأبعاد بشكل سلسل يتم تصدير الملفات إلى طابعة ثلاثية الأبعاد.

تنتهي الاختبارات الأولية عند استخدام اللدائن الحرارية المختلفة على سطح الطابعة FDM ثلاثية الأبعاد والتي تستخدم أيضا لصناعة أجزاء أكبر للنموذج مثل القفص الصدري. وبمجرد أن تصبح التصاميم جاهزة يتم استخدام طابعة SLS ثلاثية الأبعاد لصناعة القفص الصدري النهائي نظرا لحرية الأبعاد والدقة. النماذج المجسمة للعضو أصبحت الان مطبوعة باستخدام تكنولوجيا PolyJet.

كان اختيار الطباعة ثلاثية الأبعاد أفضل وسيلة لثيلن في أبحاث هذا المشروع، القوالب التي يتم إنشاؤها باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بالمقارنة مع استخدام أساليب التصنيع التقليدية أعطى المستخدمين حرية إجراء تغييرات سريعة في التصميم، وطباعة PolyJet تسمح باجتماع المواد مثل البلاستيك المرن والجامد. على سبيل المثال نموذج القلب للأطفال لحديثي الولادة صغير للغاية ولكنه بحاجة إلى إظهار مستويات عالية من التفاصيل وذلك بسبب عمل صمامات القلب. وكانت الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الطريقة الوحيدة لصناعة قوالب لهذه الأجزاء.

اختبار الضغط للتحقق من مدى قوة وتحمل القفص الصدري وكيف يؤثر ذلك على الأعضاء الداخلية وتدفق الدم (السائل) داخل نموذج

وبمجرد اكتمال الطباعة الثلاثية وإزالة النماذج من قوالبها، جمع ثيلن بين القفص الصدري والعمود الفقري والأعضاء الداخلية وكلها تعمل بشكل واقعي مثل تضخم الرئتين وتضائلها. وقام بعد ذلك بتثبيت الكاميرات وأجهزة الاستشعار التي تزوده بالنتائج أثناء إجراء التجارب المختلفة، كما يدير تدفق السوائل التي تمثل الدم خلال المجسم. هذا السائل يعمل جنبا إلى جنب مع أجهزة الاستشعار والكاميرات ويرصد التدفق خلال المجسم، وسيكون بمثابة الإشارة للضغط أثناء الاختبار سواء كان الضغط منخفضاً جداً أو مرتفعاً جداً.

هذا البحث الملهم لثيلن في صناعة مجسمات واقعية هو أمر مهم لزيادة معدل نجاح جراحة الأطفال حديثي الولادة وإعطاء الممرضات والأطباء فرصة تدريب قيمة وضرورية، لكنه يعتقد أن عمله يمكن أن يطبق بشكل أوسع ولا ينحصر في قسم طب الأطفال حديثي الولادة.

ترجمة: غيداء الفيفي

Twitter: @GhFi01

مراجعة: ندى محمود

Twitter: @NaduSid

المصدر:

INTERNET MEDICINE: PhD Candidate Turns to 3D Hubs to Create Realistic, Functioning 3D Printed Neonatal Models for Medical Training