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研究人員創(chuàng)建用于測試聽力保護設備的3D打印耳朵模型

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6月10日訊，俄克拉荷馬大學的一組研究人員開發(fā)了一種 3D 打印人耳模型，用于標準化聽力保護裝置 (HPD) 的爆炸暴露測試。據(jù)研究人員稱，利用 3D 打印技術可以通過提高個性化、提高成本效益和時間效率來顯著改善 HPD 的評估。

3D打印耳朵模型的CAD模型。圖片來自耳科和神經(jīng)病學開放。

3D打印模型的好處

生成逼真且準確的人體形態(tài)表示對于解剖知識的教學、手術準備和培訓機會至關重要，而這正是 3D 打印技術的優(yōu)勢可以發(fā)揮關鍵作用的地方。幾年來，3D 打印已被用于生產(chǎn)精確的、針對患者的 3D 打印解剖模型，具有更高的色彩保真度，可以節(jié)省數(shù)小時的手術計劃時間。隨著 3D 打印技術的成熟，越來越多的 3D 打印公司正在為其 3D 打印模型獲得 ISO 認證和 FDA 許可。

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

用于測量 3D 打印耳朵模型中的沖擊波傳輸?shù)膶嶒炐詻_擊波設置和壓力傳感器放置。圖片來自耳科和神經(jīng)病學開放。

改進 HPD

在積極的戰(zhàn)斗情況下，與爆炸相關的耳部損傷（如鼓膜 (TM) 破裂）可能會導致聽力損失。在危險情況下部署時需要 HPD 以防止聽力損失，盡管各種 HPD 廣泛可用，但一些部隊認為 HPD 會降低態(tài)勢感知能力。高級 HPD 旨在提高感知態(tài)勢感知和 HPD 合規(guī)性，但目前的研究表明，仍然需要對 HPD 進行進一步改進，以及更可靠和更有效的測試程序。

已經(jīng)使用人類尸體顳骨 (TB) 和各種計算和實驗方法研究了各種 HPD 耳塞在受到噪聲脈沖或爆炸時的保護能力。在他們的研究中，俄克拉荷馬州的團隊開發(fā)了一個 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械和解剖復制品，可以在爆炸暴露期間測量和評估 HPD。進行了實驗以將 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，然后將結果與尸體 TB 進行比較以進行驗證。該團隊還評估了該模型用作聲學傳輸模型的潛力。

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，該研究準確評估了被動 HPD 在爆炸期間的保護功能，并證明了 3D 打印模型對 HPD 標準化測試的功效。