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研究人員創(chuàng)建用于測(cè)試聽力保護(hù)設(shè)備的3D打印耳朵模型

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6月10日訊，俄克拉荷馬大學(xué)的一組研究人員開發(fā)了一種 3D 打印人耳模型，用于標(biāo)準(zhǔn)化聽力保護(hù)裝置 (HPD) 的爆炸暴露測(cè)試。據(jù)研究人員稱，利用 3D 打印技術(shù)可以通過提高個(gè)性化、提高成本效益和時(shí)間效率來顯著改善 HPD 的評(píng)估。

3D打印耳朵模型的CAD模型。圖片來自耳科和神經(jīng)病學(xué)開放。

3D打印模型的好處

生成逼真且準(zhǔn)確的人體形態(tài)表示對(duì)于解剖知識(shí)的教學(xué)、手術(shù)準(zhǔn)備和培訓(xùn)機(jī)會(huì)至關(guān)重要，而這正是 3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方。幾年來，3D 打印已被用于生產(chǎn)精確的、針對(duì)患者的 3D 打印解剖模型，具有更高的色彩保真度，可以節(jié)省數(shù)小時(shí)的手術(shù)計(jì)劃時(shí)間。隨著 3D 打印技術(shù)的成熟，越來越多的 3D 打印公司正在為其 3D 打印模型獲得 ISO 認(rèn)證和 FDA 許可。

即時(shí) 3D 打印解剖建模服務(wù)也越來越受歡迎，Stratasys 和 Ricoh USA 等公司合作向醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供 3D 打印模型，Fast Radius 和 Axial3D 提供新的“DICOM 到打印”服務(wù)用于美國各地的醫(yī)院。

用于測(cè)量 3D 打印耳朵模型中的沖擊波傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)性沖擊波設(shè)置和壓力傳感器放置。圖片來自耳科和神經(jīng)病學(xué)開放。

改進(jìn) HPD

在積極的戰(zhàn)斗情況下，與爆炸相關(guān)的耳部損傷（如鼓膜 (TM) 破裂）可能會(huì)導(dǎo)致聽力損失。在危險(xiǎn)情況下部署時(shí)需要 HPD 以防止聽力損失，盡管各種 HPD 廣泛可用，但一些部隊(duì)認(rèn)為 HPD 會(huì)降低態(tài)勢(shì)感知能力。高級(jí) HPD 旨在提高感知態(tài)勢(shì)感知和 HPD 合規(guī)性，但目前的研究表明，仍然需要對(duì) HPD 進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，以及更可靠和更有效的測(cè)試程序。

已經(jīng)使用人類尸體顳骨 (TB) 和各種計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法研究了各種 HPD 耳塞在受到噪聲脈沖或爆炸時(shí)的保護(hù)能力。在他們的研究中，俄克拉荷馬州的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè) 3D 打印的 TB 模型，該模型由柔性和硬質(zhì)聚合物制成，包含 TM、耳道、中耳懸韌帶和肌腱、聽骨鏈和中耳腔。

該模型是中耳和外耳的機(jī)械和解剖復(fù)制品，可以在爆炸暴露期間測(cè)量和評(píng)估 HPD。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)以將 3D 打印的耳朵模型暴露在有和沒有 HPD 的爆炸中。記錄耳道入口處和耳道中 TM 附近的壓力，然后將結(jié)果與尸體 TB 進(jìn)行比較以進(jìn)行驗(yàn)證。該團(tuán)隊(duì)還評(píng)估了該模型用作聲學(xué)傳輸模型的潛力。

安裝 HPD 后，TM 附近的衰減峰值壓力低至 0.92 psi，耳道入口處的爆炸峰值壓力為 5.62 psi，而沒有 HPD，TM 附近的壓力為 9.79 psi，類似的爆炸耳道入口處的高峰。因此，該研究準(zhǔn)確評(píng)估了被動(dòng) HPD 在爆炸期間的保護(hù)功能，并證明了 3D 打印模型對(duì) HPD 標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試的功效。

3D 打印的 TB 未組裝的中耳部分完成打印的圖像。圖片來自耳科和神經(jīng)病學(xué)開放。

3D打印定制聽力設(shè)備

助聽器是個(gè)性化醫(yī)療設(shè)備如何從 3D 打印的發(fā)展中受益的最重要的例子之一。事實(shí)上，美國陸軍航空醫(yī)學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的研究人員此前曾使用該技術(shù)為美國武裝部隊(duì)成員生產(chǎn)和測(cè)試可定制的耳塞。這種用于生產(chǎn)耳朵保護(hù)的新技術(shù)可以在未來部署，以防止武裝部隊(duì)成員的聽力損失。

在其他地方，Materialise、EnvisionTEC、Formlabs 和 Sonova 等公司多年來一直在 3D 打印助聽器和定制耳機(jī)，據(jù)估計(jì)，全球 99% 的助聽器現(xiàn)在是使用增材制造定制制造的。