集成3D成像和打印系统

全球每年有400万人过早死于慢性呼吸道疾病. 由于缺乏对肺部气体交换和流体(气体)-结构(组织)相互作用(FSI)的了解，呼吸道疾病有效治疗方法的发展受到很大阻碍. 一个跨学科的团队，由博士领导. 道邢, 机械工程系副教授，位于综合研究与创新中心(IRIC 221)的大学3D成像与打印实验室主任, 旨在更好地了解肺通气的机制. 这一目标取决于肺各解剖层的正常功能, 从宏观传导区(口腔腔), upper airway; trachea, 支气管和早期细支气管)到微尺度呼吸带(中晚期细支气管), 肺泡囊和肺泡)，肺泡囊内发生气体交换.

该团队将通过多尺度的跨学科研究努力实现其目标，包括所有尺度的数值模拟和肺各解剖水平的FSI实验研究. 最近的252美元,美国国家科学基金会(NSF) 542美元的资助和250美元的资助,从M.J. 默多克慈善信托基金. 邢的团队已经建立了一个最先进的实验室，包括一个集成的3D成像和打印系统, 由一台高分辨率成像的SkyScan 1275 3D微型计算机断层扫描(CT)扫描仪组成, 一台可以打印刚性和柔性材料的Stratasys J850 Pro 3D打印机，以及一台带有图形处理单元(GPU)的戴尔精密工作站. 医院胸部CT扫描通常能分辨大气道，而扫描仪能分辨小气道. 两者的结合创造了高分辨率的肺部几何形状，可用于FSI模拟和3D打印. 打印模型将允许体外实验测量和/或肺功能的生理模拟，包括使用柔性材料准确模拟肺顺应性, 验证仿真模型的重要因素是什么.

“高保真的数值模拟和实验测量将使我们能够解决先前研究中的许多限制，例如低分辨率几何, 遗漏几何变形, 缺乏实验数据. 它还将使我们能够严格控制模拟和实验中的误差和不确定性, 保证研究数据质量的关键是什么,”医生说。. 道邢, 他还是美国机械工程师学会(ASME)《bet365亚洲官网》的副主编, 验证和不确定度定量. 综合系统也将允许在许多其他主题的高级研究, 如脑脊液给药, 动脉瘤治疗方法, 以及生物组织的力学特性.