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模體是數字和物理模型，代表某些特定人體解剖學的特征。物理體模可用于測試各種醫學診斷成像工具和無線通信應用。 Sossena Wood是匹茲堡大學的生物工程博士候選人，他在斯旺森工程學院開發了一種用于磁共振研究的3D打印逼真幻像頭。

雖然電磁數值模擬已經成為理解和分析電磁場與生物組織相互作用的共同資源，但在過去的幾年中，實驗模型正日益成為一種有用的資源。

“在RF研究設施中，我們使用全身7特斯拉磁共振成像儀（7T MRI），這是世界上最強大的臨床人體MRI設備之一，”副教授Tamer Ibrahim說道。 7T超高場技術是一種強大的工具，但不幸的是，這種類型的成像會帶來一些挫折。

“隨著你從低到高的場地移動，產生的圖像變得不那么均勻，局部加熱變得更加普遍，”易卜拉欣解釋說。他設想在他的實驗室中設計一個3D打印的幻像頭，以與獨特設計的超高場技術一起使用。

“我們希望通過提供一種更安全的方式來測試成像，從而開發出一種擬人化的幻像頭，以幫助我們更好地理解這些問題。我們在測試人體受試者的新方案之前，使用該設備分析，評估和校準MRI系統和儀器。 “

研究人員目前正在使用數值模擬來研究電磁場（EM）對不同頻率的生物組織的影響。伍德說：“EM數值模擬在分析這些相互作用時已成為一種標準，我們希望創建一個類似于人體模型的模型，用于驗證EM建模，從而為測試提供更真實的環境。”

物理和逼真的頭部幻像作為人體頭部的數字3D設計文件開始。 Wood開始使用健康男性的3T MRI數據集，她通過分割進行了特征化，并將其分成八個組織隔室，這一特征使她的模型與其他基本幻像頭區別開來。頭部模型隔室由八組分類的組織組成：腦，腦干，眼睛，氣腔，小腦，腦脊液（CSF），肌肉，其余體積是脂肪，骨骼和皮膚的組合。根據Wood的說法，這些隔間通過充當場地的“減速帶”來幫助提高圖像的準確性。

使用3D打印設計和制作擬人異構頭部模型的一般工作流程。

使用3D CAD軟件Geomagic Studios，每個隔間設計用于隨時間保留所需組織的混合物。下一步是打印原型。幻影模型分為五個單獨的部分打印，以手動移除3D打印出來的內部結構支撐。 “我們使用DSMSomos?開發的塑料作為我們的打印材料，因為它使我們能夠制造出與人體具有相似導電性的耐用且細致的部件，”Wood說。 “為了幫助模型進一步模擬真實環境，我們在原型上創建了填充端口，我們可以在這里存放類似于各種組織類型的流體。”

現在伍德有一個完全3D打印的擬人化幻像頭，她能夠組裝它并開始測試。體模具有許多應用，包括測試以查看某些植入物是否能夠進入MRI內部或基于各種RF儀器檢測不同組織中的溫度升高。

“通過磁共振成像，射頻暴露的能量轉化為患者組織的熱量，這可能對患者的健康產生不利影響，特別是對于未經掃描儀監測的植入物，”Wood解釋說。 “通過我們的幻象頭，我們可以通過將探頭放在頭部的某些區域并測量其效果來測試我們成像的安全性，”Ibrahim說。

Ibrahim和Wood希望這種模型最終能夠在商業上發展，并為其他人提供在不依賴人體測試的情況下進行研究的能力。