CadXpert Baza wiedzy Case studies Modele anatomiczne dla studentów, muzeum i szpitala

Case Study

Modele anatomiczne dla studentów, muzeum i szpitala

Wdrożenie Formlabs Form 4BL w Katedrze Anatomii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego

Nowoczesna edukacja medyczna znajduje się dziś w punkcie zwrotnym. Z jednej strony opiera się na wielowiekowej tradycji sekcji zwłok, preparatyki i pracy z autentycznym materiałem biologicznym. Z drugiej – korzysta z dynamicznego rozwoju technologii cyfrowych, obrazowania medycznego i modelowania przestrzennego. W tym kontekście druk 3D przestaje być ciekawostką, a staje się realnym narzędziem dydaktycznym i klinicznym.

Rosnące potrzeby dydaktyczne, ograniczona dostępność materiału kostnego i preparatów mokrych, coraz wyższe wymogi higieniczne oraz organizacyjne powodują, że modele addytywne stają się istotnym elementem zaplecza naukowego. W wielu przypadkach nie zastępują one klasycznych preparatów, lecz pozwalają je chronić i racjonalnie wykorzystywać. Umożliwiają również prezentację struktur, których pokazanie w tradycyjnym prosektorium jest trudne, czasochłonne lub wiąże się z ryzykiem uszkodzenia cennych eksponatów.

W niniejszym artykule przedstawiamy wdrożenie drukarki 3D Formlabs Form 4BL w Katedrze Anatomii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz jej zastosowanie w trzech obszarach: dydaktyce studenckiej, działalności muzealnej i wsparciu planowania klinicznego. Jest to studium przypadku pokazujące proces transformacji technologicznej w jednym z najstarszych ośrodków akademickich w Europie Środkowej.

Uniwersytet Jagielloński od wieków odgrywa kluczową rolę w kształceniu lekarzy w Polsce. Nauczanie anatomii jest istotne nie tylko ma kierunkach lekarskich, ale również na pielęgniarstwie, fizjoterapii czy ratownictwie medycznym. Katedra Anatomii Collegium Medicum UJ należy do najstarszych ośrodków nauczania anatomii w kraju. Łączy tradycyjne metody preparacyjne z nowoczesnymi technologiami obrazowania i modelowania 3D. Jednocześnie aktywnie współpracuje z innymi ośrodkami naukowymi, jak np. Laboratorium Mikro i Nano Tomografii AGH na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej, co pozwala na digitalizację preparatów w wysokiej rozdzielczości i wykorzystanie mikrotomografii do badań oraz rekonstrukcji 3D.

Jednym z największych atutów jednostki jest Muzeum Anatomii z bogatą kolekcją preparatów suchych i mokrych, w tym unikatowych przypadków patologii. Eksponaty te mają nie tylko wartość historyczną, ale przede wszystkim dydaktyczną. Studenci i odwiedzający mają szansę uczą się na rzeczywistych preparatach, analizując topografię struktur, zmienność anatomiczną i relacje przestrzenne.

Kierownikiem Katedry jest prof. dr hab. n. med. Jerzy Walocha, natomiast pomysłodawcą wdrożenia rozwiązań związanych z drukiem 3D jest prof. dr hab. n. med. Mateusz Hołda, lider zespołu badawczego HEART, zajmującego się zaawansowaną analizą anatomii serca i jej znaczenia klinicznego. Dodatkowo prof. Hołda współpracuje także z Krakowskim Szpitalem Specjalistycznym im. Jana Pawła II, gdzie modele 3D wspierają proces planowania zabiegów i analizy złożonej anatomii pacjentów.

Osobą odpowiedzialną za wdrożenie druku 3D w Katedrze jest dr n. med. Paulina Urbaniak, członkini grupy HEART, czyli zespołu zajmującego się nowoczesnymi technologiami obrazowania i rekonstrukcji anatomicznych. Jak mówi:

Integracja badań obrazowych, mikrotomografii oraz modelowania 3D naturalnie doprowadziła do decyzji o wdrożeniu dużego systemu druku żywicznego.

Wprowadzenie technologii SLA/LFS w dużym formacie było odpowiedzią na potrzebę tworzenia powtarzalnych modeli dydaktycznych, ochronę oryginalnych preparatów muzealnych, możliwość opracowywania modeli rzadkich patologii oraz personalizację modeli na podstawie badań TK i MRI.

Po analizie potrzeb Katedra zdecydowała się na zakup pełnego ekosystemu żywicznego druku 3D Formlabs Form 4BL, obejmującego:

• drukarkę 3D Form 4BL,
• Form Wash L – automatyczną stację do mycia modeli,
• Form Cure L – komorę UV umożliwiającą precyzyjne utwardzanie.

Jeśli chodzi o oprogramowanie i przepływ pracy, to zespół Katedry Anatomii pracuje w środowisku kilku programów:

• 3D Slicer – segmentacja danych medycznych,
• Meshmixer / Blender – korekty i przygotowanie modeli,
• PreForm – przygotowanie plików do druku i kontrola procesu druku

Formlabs od lat rozwija technologię stereolitografii (SLA) i jej autorską odmianę LFS (Low Force Stereolithography). Model Form 4BL to system zaprojektowany z myślą o wysokiej wydajności, dużym polu roboczym i stabilności procesu.

Parametry kluczowe z perspektywy anatomicznej

Rozdzielczość warstwy do 25 μm umożliwia odwzorowanie niezwykle drobnych struktur, takich jak beleczki kostne, drobne otwory naczyniowe czy cienkie przegrody. W praktyce oznacza to możliwość drukowania modeli kości skroniowej z zachowaniem struktury ślimaka kostnego, kanału nerwu twarzowego czy jamy bębenkowej z wyraźnie widocznymi relacjami przestrzennymi.

Duże pole robocze pozwala na jednoczesne drukowanie kilkunastu modeli w jednej sesji. Przy pracy z grupą kilkudziesięciu studentów oznacza to możliwość przygotowania zestawów identycznych struktur, co wcześniej było logistycznie niemal niemożliwe.

Stabilność procesu oraz zautomatyzowany system kontroli ekspozycji światła przekładają się na powtarzalność wymiarową. W anatomii, gdzie różnice rzędu milimetrów mają znaczenie kliniczne, dokładność jest kluczowa.

Jak podkreśla dr n. med. Paulina Urbaniak:

Różnorodność materiałów używanych w katedrze

Standard Resin umożliwia uzyskanie modeli o wysokiej szczegółowości, idealnych do prezentacji struktur kostnych, takich jak czaszka, żuchwa czy kręgi szyjne z otworami wyrostków poprzecznych.

Clear Resin pozwala tworzyć transparentne modele serca z widocznymi jamami, przegrodami i ujściami naczyń. Studenci mogą analizować przebieg zastawki mitralnej czy trójdzielnej bez konieczności niszczenia preparatu.

Flexible i Elastic Resin umożliwiają symulację właściwości tkanek miękkich. Modele aorty z tętniakiem, fragmenty jelita z uchyłkami czy oskrzela z modelowaną zmianą nowotworową mogą być odkształcane, co zwiększa realizm dydaktyczny. Żywice biozgodne, w tym sterylizowalne, otwierają perspektywę zastosowań klinicznych – demonstracji przedoperacyjnych, kontaktu krótkotrwałego z tkanką czy symulacji zabiegów.

Materiał o konkretnych zastosowaniach modeli anatomicznych

W poradniku Stratasys opisujemy zastosowania modeli anatomicznych
z technologii PolyJet w klinikach na całym świecie i w różnych dziedzinach

Nasz przewodnik pomoże ci w procesie wyboru technologii PolyJet. To materiał, który będziesz mógł przedstawić na zarządzie lub przed komitetem zakupowym. Pomaga uzasadnić wykorzystanie PolyJet w klinice.

Co znajdę w poradniku?

• Opisy cech charakterystycznych technologii PolyJet.
• Udokumentowane przypadki zastosowania w różnych dziedzinach medycyny
• Argumenty o technologii PolyJet w medycynie
• Zdjęcia modeli anatomicznych

Wyrażam zgodę na otrzymywanie informacji handlowych środkami komunikacji elektronicznej, wysyłanych przez CADXPERT P. GURGA M. DUKAT SPÓŁKA KOMANDYTOWA oraz na wykorzystanie komunikacji e-mail w celach marketingowych (Polityka prywatności).

Pobierz materiał

Technologia żywiczna umożliwia odwzorowanie struktur, których demonstracja w klasycznym prosektorium jest szczególnie trudna.

Kosteczki słuchowe – młoteczek, kowadełko i strzemiączko – należą do najmniejszych kości ludzkiego ciała. Ich analiza w preparacie wymaga precyzyjnej preparatyki popartej dużym doświadczeniem. Druk 3D pozwala nie tylko na ich wierne odwzorowanie, ale również na wykonanie modeli w powiększeniu, co umożliwia szczegółową analizę powierzchni stawowych i relacji przestrzennych.

Narządy jamy brzusznej, takie jak trzustka, nadnercza czy krezka jelita cienkiego, w preparacie łatwo ulegają deformacji. Jelito cienkie zapada się po opróżnieniu z treści, a jego relacje przestrzenne zmieniają się po otwarciu jamy brzusznej. Model 3D pozwala zachować naturalne położenie topograficzne względem dwunastnicy, aorty brzusznej i żyły głównej dolnej.

W obrębie miednicy trudne do prezentacji są struktury dna miednicy, powięzie oraz relacje między pęcherzem moczowym, macicą i odbytnicą. Modele segmentowe umożliwiają analizę warstwową bez ingerencji w cenny materiał biologiczny.

Jednym z największych atutów druku 3D jest możliwość tworzenia modeli patologii rzadkich. W rzeczywistości preparaty z wrodzonymi wadami serca, takimi jak przełożenie wielkich pni tętniczych czy tetralogia Fallota, są niemal niedostępne w zbiorach dydaktycznych. Dzięki rekonstrukcji na podstawie badań obrazowych możliwe jest przygotowanie realistycznych modeli w skali 1:1.

Druk 3D pozwala także prezentować nowotwory w różnych stadiach zaawansowania. Model nerki z guzem naciekającym wnękę nerkową, wątroby z ogniskami przerzutowymi czy trzustki z rakiem naciekającym tętnicę krezkową górną umożliwia analizę topografii zmiany i jej relacji do struktur krytycznych.

Możliwe jest również tworzenie serii modeli przedstawiających progresję choroby – od niewielkiej zmiany ogniskowej po zaawansowany proces naciekający. Tego typu zestawy dydaktyczne są praktycznie niemożliwe do zgromadzenia w klasycznym muzeum.

Nową jakością są modele dzielone na fragmenty. Serce może zostać wydrukowane w segmentach – przedsionki, komory, przegroda międzykomorowa, aparat zastawkowy – co pozwala na analizę warstwową. Czaszka może być rozkładana na sklepienie, podstawę i twarzoczaszkę. Model mózgowia może obejmować półkule, pień mózgu i móżdżek jako osobne elementy.

Takie rozwiązania umożliwiają studentom aktywne poznawanie anatomii poprzez demontaż i ponowny montaż struktur. Wzmacnia to orientację przestrzenną i pozwala lepiej zrozumieć relacje topograficzne.

7

Digitalizacja i wymiana między ośrodkami

Wymiana edukacyjna

Digitalizacja modeli anatomicznych otwiera zupełnie nowy rozdział współpracy między ośrodkami badawczymi i edukacyjnymi. Pliki STL lub OBJ mogą być wymieniane między uczelniami, co pozwala na korzystanie z unikalnych rekonstrukcji bez konieczności transportu fizycznych eksponatów.

Model rzadkiej patologii serca opracowany w Krakowie może zostać wydrukowany w innym ośrodku w Europie czy Ameryce Północnej. To demokratyzuje dostęp do wiedzy i unikalnych przypadków klinicznych.

Digitalizacja zbiorów muzealnych umożliwia również ich archiwizację i ochronę przed utratą w przypadku uszkodzenia oryginału.

Modele w skali 1:1 drukowane na podstawie danych TK są wykorzystywane do planowania zabiegów chirurgicznych. Przykładem może być model tętniaka aorty brzusznej z dokładnym odwzorowaniem odejść tętnic nerkowych, czy model żuchwy z guzem wymagającym resekcji i rekonstrukcji.

Chirurg może przeanalizować przebieg dostępu operacyjnego, a rezydenci mogą przećwiczyć etapy procedury. Modele poprawiają orientację przestrzenną i skracają czas zabiegu.

Wprowadzenie Form 4BL przyniosło skrócenie czasu przygotowania modeli z kilku tygodni do kilku dni. Możliwość drukowania kilkunastu egzemplarzy w jednym cyklu zwiększyła dostępność modeli podczas zajęć. W pierwszych miesiącach wykonano ponad 30 modeli, a liczba eksponatów dydaktycznych wzrosła o ponad 100%.

Najczęściej drukowane modele obejmują jamy i przedsionki serca, kość skroniową, czaszkę i żuchwę dla studentów stomatologii, segmenty kręgosłupa z dyskopatią, modele nerki z guzem oraz rekonstrukcje preparatów muzealnych skanowanych mikrotomografią.

Zmiana w praktyce dydaktycznej polega na tym, że studenci mają dziś dostęp do większej liczby wiernych odwzorowań, mogą pracować w mniejszych podgrupach i analizować struktury wcześniej trudno dostępne.

Wdrożenie drukarki Formlabs Form 4BL w Katedrze Anatomii Collegium Medicum UJ nie było jedynie zakupem nowego urządzenia. Było elementem strategicznej transformacji dydaktyki i badań.

Druk 3D umożliwił ochronę bezcennych preparatów muzealnych, multiplikację modeli dla dużych grup studenckich, prezentację rzadkich patologii oraz wsparcie planowania klinicznego. Pozwolił także na tworzenie modeli powiększonych, rozbieralnych i modułowych, które zmieniają sposób nauki anatomii.

Technologia nie zastępuje klasycznej preparatyki. Stanowi jej uzupełnienie i rozwinięcie. W przypadku Katedry Anatomii Collegium Medicum UJ stała się narzędziem, które łączy wielowiekową tradycję z cyfrową przyszłością medycyny.

Zainteresowany drukiem 3D dla medycyny?
Prześlij formularz, nasz konsultant skontaktuje się z tobą w ciągu 15 minut

 

 

Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych, takich jak imię i nazwisko, adres e-mail i numer telefonu, przez CADXPERT P. GURGA M. DUKAT SPÓŁKA KOMANDYTOWA z siedzibą w Krakowie pod adresem: ul. Ciepłownicza 23, 31-574 Kraków, NIP: 6751526384, REGON: 362831114, KRS: 0000977061 reprezentowaną przez wspólnika uprawnionego do reprezentacji spółki Macieja Dukata (dalej jako CADXPERT), w celu przesyłania mi informacji handlowych dotyczących produktów, usług, promocji i wydarzeń związanych z działalnością CADXPERT. Zgoda obejmuje przesyłanie informacji za pośrednictwem: wiadomości e-mail i rozmów telefonicznych. Wiem, że zgoda jest dobrowolna i mogę ją wycofać w każdej chwili, bez wpływu na zgodność z prawem przetwarzania, które odbyło się przed wycofaniem. W celu zapoznania się z pełną klauzulą informacyjną dotyczącą przetwarzania danych osobowych zapraszamy do zapoznania się z polityką prywatności.

Skonsultuj wdrożenie