Forestil dig, at du har opdaget en ny dyreart, og du vil beskrive den bedst muligt. Hvordan gør du det?
Du kunne jo tage et billede af den og skrive en tilhørende tekst. Men du kunne også scanne den ind på din computer og printe den ud i faktisk størrelse på en 3D-printer.
En overraskende let, billig og effektiv metode, viser et hold danske forskere fra Aarhus Universitet i et nyt studie.
»Hvis man som forsker skal beskrive en kompliceret anatomisk struktur på et dyr, som ingen har kigget på før, kan det være svært, når man ikke har andet end et fladt stykke papir at gøre godt med. At kunne omsætte det til 3D-struktur og få det ud i hænderne gør det meget lettere at sætte sig ind i den anatomi, der er beskrevet,« siger Henrik Lauridsen, adjunkt på Institut for Klinisk Medicin på Aarhus Universitet og hovedforfatter af studiet.
Forskerne har fremstillet 3D-print af 20 forskellige dyr med flere slags scanningsmetoder og printere. De har eksempelvis printet frøer, torsk, giraffer og muldvarpe.
3D-modeller kan hjælpe på operationsbordet
\ To slags 3D-printere
Forskerne afprøvede både dyre og billige 3D-printere:
- De billige printere har et plastikmateriale, de varmer op som en limpistol, og så trækker de materialet ud i en tynd tråd. Lag for lag bygger printeren på den måde strukturen op. De kan kun printe i ét materiale, og det er et biologisk nedbrydeligt plast.
- De dyre printere bygger materialet op i pulver. For at få en højere opløsning smelter printerne et snitbillede ned i overfladen af et pulverlag, hvorefter der trækkes et nyt lag pulver hen over, og dette gentages et par gange. De kan printe modeller i farvet plastik, bøjeligt gummi og endda i metal.
3D-teknikken vil både kunne gøre det lettere for forskerne selv at forstå for eksempel en tudses små kamre i hjertet, men den vil også kunne gøre forskningen mere overskuelig for andre, idet man kan vedlægge en 3D-fil til sin videnskabelige artikel.
»Prøv at forestille dig den menneskelige torso, man havde i biologilokalet i skolen. Der kunne man skille organerne ad, stå med dem i hænderne og derved forstå anatomien langt bedre. Anatomi foregår jo i tre dimensioner, så man mister forståelse, hvis ikke man har det i 3D,« siger Henrik Lauridsen.
En fordel ved 3D-print er også, at man kan skalere modellen, som man har lyst til. Et lillebitte insekt kan man for eksempel skalere op og printe i en størrelse, der er ti gange større end den oprindelige.
Desuden kan 3D-printede modeller hjælpe lægerne, inden de skal foretage kiruriske indgreb på mennesker og dyr, tilføjer Henrik Lauridsen. Han er selv netop nu i gang med at printe hjertemodeller af børne- og voksenhjerter til kirurgerne på Skejby Sygehus.
Forskerne tør ikke tage 3D-metoden til sig
Traditionelt har der været meget fokus på metoderne dissektion og mikroskopi, når forskere har skullet beskrive anatomi.
Herfra kan det være vanskeligt at bygge bro til et mere teknisk felt som 3D-print af organmodeller, og det håber forskerne fra Aarhus Universitet at lave om på.
Der er desuden ikke et udbredt kendskab til, at 3D-printere efterhånden er blevet rimelig tilgængelige og billige. Inden for de seneste fem år har man kunnet få 3D-printere til mellem 5.000 og 20.000 kr.
»Vi ved, at interessen er der, for forskerne vil rigtig gerne have, at det er let at forstå de beskrivelser, de laver. De skal bare stoppe med at være så bange for at kaste sig ud i de her lidt tekniske redskaber,« siger Henrik Lauridsen.
På Danmarks Tekniske Universitet (DTU) kan David Bue Pedersen nikke genkendende til en udbredt berøringsangst i forbindelse med den nye teknik. Han forklarer, at markedet er en jungle for forskerne, da der er en stor kløft mellem 3D-print på hobbyplan og industrielt 3D-print.
»Ønsker man at lave en helt korrekt model af et organ med detaljerede blodårer, vævsstrukturer og overfladeteksturer i forskellige farver, skal man have fat i CT-scanning i millionklassen. Vil forskerne bare have en model, der ligner nogenlunde, er en billig metode med smartphone-billeder rigeligt,« siger David Bue Pedersen.
Du kan printe en bordtennisbold på en halv time
Ifølge David Bue Pedersen er der ikke noget, der står i vejen for at bruge 3D-printere, hvis man har motivationen til at komme i gang.
»De fleste er i stand til at sætte sig ind i, hvordan 3D-scanning fungerer. Studerende på første semester herude på DTU kan uden forudsætninger efter en dags øvelser betjene en standard 3D-printer,« siger David Bue Pedersen.
Spørgsmålet er, hvor lang tid det tager at printe eksempelvis et organ ud. Hvis det tager for lang tid, er det måske ikke noget, forskerne vil kaste sig over, når de skal foretage videnskabelige beskrivelser af en ny art.
»Det tager cirka otte minutter pr. kubikcentimeter, når man printer. Volumen eskalerer med en faktor otte, og det vil sige, at når vi skalerer noget op til dobbelt størrelse, tager det otte gange så lang tid at printe. En bordtennisbold vil tage cirka en halv time at printe. En liter mælk vil måske tage nogle timer eller først være færdig i morgen,« forklarer David Bue Pedersen.
Det kan således være en ganske hurtig metode, hvis man skal printe mindre ting, og ifølge David Bue Pedersen vil den snart blive mere udbredt.
»Udbredelsen kommer helt af sig selv. Om fem års tid vil flere områder få øjnene op for, hvad 3D-printerne kan. Men det handler om, at de skal gå fra at være den her mystiske, nye teknologi, man ikke rigtig ved, om man tør røre ved, til at folk lærer det at kende,« siger han.
\ Fire skridt på vejen til at printe dit eget ansigt
Du kan få en 3D-printer derhjemme til ned mod 5.000 kroner. Men hvordan gør du så, hvis du eksempelvis gerne vil frembringe et 3D-print af dit ansigt? Forskernes opskrift fra studiet kommer her:
-
Først skal du foretage en fotografisk optagning af dit ansigt. Du tager eksempelvis 70 overfladebilleder af ansigtet med din smartphone.
-
Så skal billederne sættes sammen i et 3D-redskab på computeren, eksempelvis programmet Autodesk 123D Catch, som så bygger en teknisk model af ansigtet. Det gør computeren af sig selv.
-
Ansigtet skal dernæst igennem databehandling, hvor filerne skal eksporteres i et format, som kan læses af en 3D-printer, eksempelvis et STL-format.
- Sidste skridt er at sende filen til en 3D-printer, og så printer den ud i farvet plastik.
En anden, mere kompliceret metode, som forskerne også benyttede sig af i studiet, er at optage data i form af CT-scanning eller MR-scanning. Der får man en masse snitbilleder igennem sit præparat.
De snitbilleder kan man så efterfølgende bygge til en interaktiv model, som man fra en computer kan eksportere til et filformat, som en 3D-printer kan læse, og så kan man printe den ud.
