Methods of fabrication of medical models with complex spatial structures

The process of creating medical models for experimental tests applying modern Rapid Prototyping methods is presented in the article. Respective Rapid Prototyping methods i.e. JS-PolyJet, Selective Laser Sintering (SLS), ProJet and Vacuum Casting (VS) methods are also characterised. The possibilities of using the above in model research and especially in photoelastic research on the examples of human skull top part and a fragment of syndesmosis of the skull are discussed. Rapid Prototyping and Rapid Tooling methods together with computer aided systems CAD/CAM make it possible to carry out numerical analysis and experimental tests on models of very complicated inside and outside shapes. RP techniques allow for fabricating medical models of a tissue structure of human skeleton bones. In case of photoelastic tests, when examined medical object can be destructed, RT techniques and precisely Vacuum Casting method allows for making medical models with reasonable prices and quantities adequate for experimental aims. There is a possibility of analyzing much bigger range of cases of loading regardless of the costs of experiment. Therefore applying Rapid Prototyping techniques for fabricating medical models allows for extending the possible applications of experimental tests in medicine.

W artykule przedstawiono proces tworzenia modeli medycznych przeznaczonych do badań eksperymentalnych z wykorzystaniem nowoczesnych metod szybkiego prototypowania. Scharakteryzowano wybrane metody Rapid Prototyping począwszy od JS – PolyJet, SLS, ProJet, a skończywszy na metodzie odlewania próżniowego Vacuum Casting. Omówiono możliwości ich wykorzystania w badaniach modelowych, a w szczególności w badaniach elastooptycznych, na przykładzie górnej części czaszki i fragmentu więzozrostu czaszkowego. Metody szybkiego prototypowania RP i RT z jednoczesnym wykorzystaniem komputerowych systemów wspomagania CAD/CAM pozwalają na przeprowadzenie analizy numerycznej jak i badań eksperymentalnych na modelach o bardzo skomplikowanych kształtach wewnętrznych jak i zewnętrznych. Techniki RP umożliwiają wykonanie modeli medycznych z dokładnym odwzorowaniem kształtu analizowanych elementów szkieletu kostnego. W przypadku badań elastooptycznych, gdzie konieczne jest uszkodzenie badanych modeli medycznych, techniki RT oraz techniki VC, umożliwiają szybkie ich wykonanie w rozsądnych cenach i w ilości wystarczającej do badań. Dzięki temu istnieje możliwość przeanalizowania znacznie rozszerzonego zakresu przypadków obciążania przy ograniczeniu kosztów badań. Zastosowanie technik szybkiego prototypowania do wykonywania modeli medycznych rozszerza możliwości badań eksperymentalnych w medycynie.