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(Formlabs 客製化解決方案：協助醫療器材開發與手術訓練
COSA Ltd. 共同創辦人 Dr. Filip Hrncirik 與 Dr. Iwan Vaughan Roberts 運用3D列印技術開發高精度醫學解剖模型，適用於聽力醫學、耳鼻喉科（ENT）手術、頭頸部外科及神經醫學應用。
COSA Ltd. 致力於突破傳統解剖模型的製造限制，透過3D列印技術實現高解析度的幾何細節、內部流道結構、多材質組合及嚴苛的公差控制，打造兼具視覺與功能性的臨床訓練與手術規劃模型，推動醫療應用的精準化與個人化發展。
「作為一家成立約兩年的小型公司，做了各種不同的3D列印應用，Formlabs 確實讓我們順利起步並拓展業務。我們從 Formlabs 3D 列印機中獲得了極大的價值。」
- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
手術模擬解剖模型
▲耳鼻喉科專家使用這些模型來練習各種鑽孔程序和技術。
外科訓練通常會利用大體模型（屍體標本）來提供真實的解剖結構與手術操作經驗，這對外科醫師的培訓十分重要。然而，在英國，由於法規限制，大體標本資源有限且成本高昂，並且受限於個體條件，無法涵蓋所有非典型解剖結構。以人工耳蝸植入或耳科手術訓練為例，一具大體標本僅能提供兩側耳朵進行不同術式的練習。這意味著，許多外科醫師可能要等到實際手術時，才首次接觸特定的解剖變異或罕見病症案例，增加手術風險與挑戰。
▲3D列印技術讓訓練者能接觸到實際手術中可能遇到的解剖變異與畸形，提升應變能力。
3D列印解剖模型讓訓練資源更加普及，讓每位學員都能在多個模型上進行實作，從而提供更完整、更深入的訓練體驗。此外，COSA Ltd. 與解剖學系合作，建立了一個包含多種頭部解剖結構的資料庫，並涵蓋一些特殊病例。透過3D列印模型，學員能夠親自操作這些解剖變異，確保他們能更充分地準備應對複雜的手術情境。
除了手術訓練，準確的模型對於新型醫療設備和手術技術的開發與測試也非常關鍵。大型動物模型通常無法準確反映人類的解剖結構，而大體標本則會受到保存過程的限制，導致組織特性改變。
「使用人體標本時，你只能依照現有情況進行操作，但透過3D列印，你可以系統性地調整模型，了解這些變數如何影響手術結果，或者當你擁有掃描資料並能重建相關特徵時，還能複製多個真實的手術案例。這與數位雙胞胎模型的應用方式類似，數位雙胞胎模型正逐漸被廣泛應用於降低風險並加速新醫療介入技術的開發過程。」- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
COSA Ltd. 從掃描開始，經過 20 到 30 次的調整，外科醫師會對模型進行測試並提供回饋，根據回饋來調整解剖特徵和結構屬性。目標是讓模型的操作感覺像是在鑽削骨骼，而這是透過模型內部結構來實現的。
「由於模型擁有複雜的內部結構，唯一能夠製作的方式就是使用3D列印。我們的設計不僅能讓模型具備可擴展性，還能在大量生產時保持高效，並以合理的成本滿足實際需求。」- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
Formlabs SLA 3D 列印機：高精細與高解析度
顳骨內含複雜多孔結構，透過微型 CT 掃描可精準捕捉內部通道細節，以重建逼真的解剖模型。除了設計，材料選擇同樣關鍵，確保鑽削時具備類骨特性。
SLA 光固化(SLA) 3D列印具備高精度與適用材料，可製作細緻且內部通道精確的骨骼仿真模型。相較之下，熔融沈積成型 (FDM)擠出與低成本樹脂列印技術，無法穩定重現所需細節與結構。
「Formlabs 站在最佳平衡點。熔融沈積成或低價光固化 3D 列印機雖然可達到部分解析度，但穩定性不足，而且需要大量的時間來調整與優化設備。而高階多噴頭列印機價格高達數十萬英鎊，這類設備的回本期遠遠長於Formlabs。」- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
FDM列印技術在材料性質和解析度上無法達到所需的精細程度。另一方面，材料噴射列印機雖然能達到高解析度，但很難捕捉到所需的孔隙結構，且價格昂貴，尤其是對於需要能夠進行鑽削的模型而言。為了與NHS合作，我們需要一個在成本效益上更具合理性的選擇。」- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
高精度模型促進醫療溝通與醫療設備開發和測試
▲使用透明樹脂和柔性80A樹脂列印的模型，臨床醫師可以將真實的耳蝸植入物嵌入模型中。
▲列印完成後，會為模型中的小骨頭上色，並加入磁鐵將皮膚固定於透明模型上。
上述的視覺耳模型以簡化但精確的解剖結構設計，突顯了人工耳蝸手術的關鍵要點。目標是讓模型既具視覺吸引力，又能讓醫師將真實的人工耳蝸植入其中，並展示其運作方式。
這個模型有幾項要求。小骨和耳膜必須分開列印，並在上色後插入，而列印材料則需要同時使用剛性透明材料和柔性著色材料。
「我們可以選擇多噴頭系統，但它的成本高得多，實際上我們發現在Formlabs列印後處理的表面光滑度和細節更佳。我們原本沒想到能列印出這麼精細的小骨頭，但透過不同列印角度，效果仍然非常好。」- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
這個模型的骨骼部分使用透明樹脂列印，皮膚則使用彈性 80A 樹脂並透過彩色套件進行染色，所有物件皆在 Form 3B+ 列印機上製作，並以磁鐵進行組裝。COSA Ltd. 最初將一個耳蝸模型（位於內耳的螺旋狀結構）交給五家列印機製造商進行技術驗證，但 Roberts 發現「Formlabs 的列印機更具多樣性，能夠列印各種不同材料，且在使用介面及技術支援方面有顯著提升。」
其他模型則是為了模擬耳蝸的機械與電性特性而開發的，這些模型需要精細的通道結構。Roberts 表示：「我們成功地在結構內加入了不同尺寸的孔洞，並注入了導電鹽水。孔洞的數量會決定導電性。」
這些量身定制的模型使得可植入裝置的測試成為可能；除了導電性測試外，COSA Ltd. 也開發了用來測試插入力測試的模型，並將感測器整合到3D列印的設置中來測量壓力。這些模型也能用於裝置的訓練與開發。Hrncirik 表示：「我們從臨床角度出發——我們直接與執行手術的外科醫生溝通，也與最終使用者保持聯繫，並不斷獲得他們的回饋。」這讓 COSA Ltd. 能夠為醫療器材公司提供有價值的資訊，並用於產品開發，包括量身訂製的訓練計劃。
生產可靠性
「我們非常欣賞 Formlabs 的列印成功率。在設計上，我們已經面臨了不少挑戰——例如微CT掃描、設計分割、網格處理等——因此，我真的很感謝，只要將資料送入機器，成功率就能達到90%到95%，幾乎能如預期產出，這實在是太棒了。儘管我們有一台用於微通道列印的數位光處理 (DLP)3D列印機，但操作起來相當麻煩，因此我們更偏好使用 Formlabs。因為使用 Formlabs，如果我們需要列印20次，操作非常簡單，偏差也非常小。」- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
這個內部製作的專案，稱為「可延伸耳朵（extendable ear）」，是一個3D列印零件，內部安裝了麥克風。由課堂教師佩戴，並將聲音傳送至佩戴骨傳導耳機的學生，特別是對於那些有持續耳部感染的學生。像這樣的專案，當生產數量低於500個時，會選擇使用3D列印內部製作，因為製作模具的成本過高。
「我們的專案非常客製化。雖然我們不需要列印大量產品，但能依賴Formlabs的穩定性，進行少量生產（例如10個）的確很不錯。還有一些小的便利功能，比如可以遠端列印。」- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
Form 3+ 和 Form 4 擁有 98.7% 由第三方驗證的可靠性，確保生產過程的穩定性。搭配 Dashboard 列印管理軟體，能遠端監控列印進度並接收通知，讓小型企業在運作上更具靈活性。
Formlabs Form 4 經由全球領先的獨立產品測試機構測得具有 98.7% 的列印成功率
了解完整的測試方法論及結果，請參閱我們的白皮書。
利用 Formlabs 3D列印技術提升可及性、訓練與發展
「我們致力於製作功能強大的模型，真實模擬人體解剖結構，展示不同族群的變異，甚至針對個別病患設計專屬的手術導引板與複雜手術程序。儘管在某些特定手術程序和案例中仍有空缺，我們希望能夠開放高品質模擬器的使用，讓更多人受益。」- Dr. Iwan Vaughan Roberts 博士，COSA Ltd. 共同創辦人
利用 Formlabs 3D列印機，COSA Ltd. 能夠靈活且低成本地開發和製作，專為特定手術設計的客製化產品，以及臨床應用的視覺模型。Hrncirik 表示：「現在大多數解剖模型都是透過注塑成型，再手工上色，這過程非常耗時。因此，我預期未來幾年，這些製造商大多會轉向 3D 列印技術，並且能夠製作更大、更精細且更快速的模型。」
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