研究人员开发用于改善心脏护理的3D打印内窥镜成像设备
时间:2020-07-29 09:39 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 点击:次
| 中国3D打印网7月29日讯，由阿德莱德大学和斯图加特大学领导的国际科学家小组已使用微型3D打印技术开发了光学相干断层扫描（OCT）内窥镜。该研究小组的新型探针制造技术使用侧面自由形式的微光学器件（直径小于130μm）直接在单模光纤上进行3D打印。最终的显微成像设备尺寸仅为0.48mm，足够小，可以进入血管，并克服了现有技术遇到的分辨率问题。增强型内窥镜相机提供的改进的3D图像可以使医生更好地了解心脏病的原因，从而有可能在心脏病发作之前预防心脏病。 斯图加特大学光学设计与仿真小组负责人西蒙·锡勒博士说：“直到现在，我们还无法将如此小的高质量内窥镜制造得如此之小。使用微型3D打印，我们可以打印太小到肉眼无法看到的复杂镜头。整个带有保护性塑料外壳的内窥镜的直径不到半毫米。很高兴在我们进行这些创新并将其构建为如此有用的项目中开展工作。当我们把工程师和临床医生放在一起的时候，我们可以做的事情真是太神奇了。” 
研究人员的微观3D打印设备（如图）直径仅为0.48mm。图片来自《光：科学与应用》杂志。 3D打印，内窥镜和血管健康对于医务人员而言，光纤内窥镜已迅速成为一种重要的临床工具，可在医疗干预期间提供实时指导。尤其是，OCT内窥镜检查已用于大量外科手术病例中，迄今为止，仅在澳大利亚境内，估计就有410,000例手术提供了协助。尽管如此，尽管其广泛应用，但内窥镜技术尚未完善。小型化的高分辨率探头仍处于高需求状态，不仅可以对细小，狭窄的管腔器官进行成像，而且还可以最大程度地减少医生操作中探头插入的不适感。通常，诸如小鼠之类的动物也被用作人类疾病的模型，并且为了充分利用这种实验，需要更小的解决方案。 先前的研究还发现，常规探头无法捕获任何深于100μm的结构的图像，从而限制了它们在心脏护理中可能挽救生命的应用。 引起心脏病的主要因素是斑块，斑块由脂肪，胆固醇和其他堆积在血管壁上的物质组成。”阿德莱德大学的合著者兼讲师李嘉文解释说。临床前和临床诊断越来越依赖于可视化血管结构以更好地了解疾病。微型内窥镜就像微型相机一样，使医生能够看到这些斑块是如何形成的，并探索治疗它们的新方法。” 据研究人员称，由于内窥镜经常遭受球差，低分辨率或浅景深的困扰，因此目前的探头制造技术也不足够。而且，尽管分辨率和焦点深度通常在现有的探头中进行权衡，但是在小型设备中，它们的物理孔径非常小，并且不存在适当的折衷方案。此外，在OCT成像中，血管内探针被部署在透明的导管护套内，以保护患者在照相机旋转期间免受创伤。 从光学上讲，电缆盖会导致相机散光，导致相机失去聚焦，并且当前的制造方法无法缓解这种情况。尽管先前的方法集中于拼接现有的光纤透镜，但这些方法也无法获得与传统OCT成像相同的分辨率。为了克服这些限制，研究小组着手使用双光子聚合技术，将直径125μm的微光学器件直接3D打印在单纤维化合物上。  使用研究小组的内窥镜设备捕获的图像显示出死细胞的坏死核心（如图）。图片来自《光：科学与应用》杂志。 创建和测试3D打印内窥镜
为了制造他们的附加内窥镜，研究人员将长度为450μm的无芯光纤拼接为长度为20μcm的单模光纤，从而在光束到达微光学相机之前对其进行了扩展。然后，使用Nanoscribe两光子光刻系统将光束成形微光学器件直接3D打印到材料的远端。研究人员的生产方法被发现可以补偿由于强制性透明导管护套引起的散光。此外，将光纤组件固定在薄壁扭矩线圈内，从而可以将设备精确地操纵到成像探头的另一端。
中国3D打印网编译文章！ |