Анатомическая модель позвоночника на 3D-принтере

Позвоночник взрослого человека состоит из 24 подвижных позвонков, крестца и копчика. Между позвонками лежат диски. Когда это нужно показать, плоский рисунок помогает мало: нужна модель в руках, которую можно сгибать, разбирать и обводить пальцем по отросткам.

Как устроена обучающая модель

Модель состоит из нескольких деталей:

1. Позвонки. Шейные (7), грудные (12), поясничные (5). Каждый печатается отдельно с отростками и телом.
2. Диски. Мягкие вставки между телами позвонков, из TPU 85–95A. Они упруго сжимаются и разгибаются.
3. Крестец и копчик. Единая деталь, обычно печатается цельной.
4. Подставка. Стойка, на которой модель стоит вертикально.
5. Внутренний трос или стержень. Через отверстия позвонков идёт тонкая нить, скрепляющая модель.

Такая сборка позволяет изгибать модель в разные стороны и показывать, как нагрузка передаётся на диски.

Материалы

Для цветных моделей лучше печатать позвонки разными цветами пластика: отделы позвоночника выделяются сразу.

Размеры и допуски

Полноразмерный позвонок поясничного отдела имеет ширину тела 40–50 мм, высоту 25–30 мм. Диск между ними 8–12 мм. Шейные позвонки значительно меньше: тело 15–20 мм в ширину.

Для подвижной сборки закладывают зазоры по 0,3–0,4 мм между деталями. Отверстия под нить делают диаметром 2,5–3 мм, чтобы она свободно проходила.

Что получается точно, а что условно

Принтер повторяет форму позвонка: отростки, суставные поверхности, отверстия. Однако костная ткань на модели условна: пластик не передаёт плотность и вес живой кости. Диски из TPU показывают упругость, но не реальный амортизационный эффект. Поэтому такие модели годятся для объяснения принципа, а не для клинических расчётов.

Масштабы и варианты

• 1:1 — для учебных кабинетов и практических занятий.
• 1:2 — настольная демонстрационная модель.
• 2:1 или 3:1 — увеличенные модели для лекций, видны мелкие структуры.
• Фрагмент — один отдел, например, поясничный, для разбора типичных заболеваний.

Откуда берут цифровую модель

Бесплатные анатомические модели есть в открытых библиотеках, например в NIH 3D Print Exchange. Эти файлы в формате STL можно присылать для печати. Если нужна индивидуальная форма, модель делают по снимкам специалисты по медицинской сегментации. Мы печатаем уже готовую модель и можем доработать её: разрезать на сегменты, добавить подставку, сделать отверстия для сборки.

Как заказать

Пришлите STL или ссылку на модель, укажите масштаб, число копий, цвета и нужна ли подставка. Для учебных заведений полезно уточнить задачу: что должны увидеть студенты. Мы предложим вариант сборки и печатные материалы.

Как использовать модель на занятии

Подвижная модель хорошо работает как наглядное пособие. Преподаватель показывает изгибы позвоночника: шейный лордоз, грудной кифоз, поясничный лордоз. Студенты сами сгибают модель вперёд и назад и наблюдают, как сжимаются диски. Если окрасить позвонки по отделам, запоминание идёт быстрее. Для мастер-классов и презентаций полезны съёмные сегменты: один позвонок можно взять в руки, повернуть и рассмотреть отростки. Увеличенный вариант 2:1 удобен для аудитории, а мелкие модели 1:2 раздают на группы по двое-трое.

Чего ждать от пластика

Пластик не передаёт ощущения живой кости или хряща, поэтому такие модели нужны для формы и принципа, а не для тренировки хирургических навыков. Для тренажёров с имитацией тканей применяют специальные материалы и конструкции, это отдельная разработка.

Если нужно сделать

Анатомические и учебные модели, наглядные пособия и демонстрационные образцы печатаем на странице Прототипы и опытные образцы. Гибкие элементы делаем из TPU, а о применении 3D-печати в здравоохранении можно прочитать в разделе технологий.