مقالة منهجية

الطباعة ثلاثية الأبعاد ليمثل شذوذاً الابهري المعقدة

DOI:

10.3791/58175

⸱

نوفمبر 1, 2018

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiac Surgery, Zhongshan Hospital, Fudan University, 2Shanghai Institute of Cardiovascular Disease, 3State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Fudan University, 4Institutes of Biomedical Sciences, Fudan University, 5Meditool Shanghai Enterprise Co., Ltd.

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم هنا، وضع بروتوكول لاستخدام النماذج المطبوعة الأبعاد الثلاثة للتخطيط قبل العملية وإعادة التنظيم داخل المنطوق من مواقع الأوعية الدموية المعقدة عند التعامل مع يمثل شذوذاً الابهري خلقي.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الشذوذ الابهري الخلقي معقدة تشمل أنواعاً مختلفة من التشوهات التي قد تكون غير متناظرة سريرياً أو الحالية مع أعراض تنفسية أو المريء. قد تكون هذه الأوضاع الشاذة المرتبطة بأمراض القلب الخلقية الأخرى. من الصعب تحديد موقع السفينة التشريحية الدقيقة من بيانات التصوير ثنائي الأبعاد، مثل التصوير المقطعي. كأسلوب تصنيع مضافة، يمكن الطباعة ثلاثية الأبعاد (3-D) سرية البيانات التصوير المكتسبة في نماذج ثلاثية الأبعاد المادية. هذا البروتوكول وصف الإجراء للنمذجة DICOM الحجمي التصوير إلى بيانات ثلاثية الأبعاد وطباعته كنموذج ثلاثي الأبعاد تشريحيا واقعيا. باستخدام هذا النموذج، الجراحين يمكن تحديد موقع السفينة من الشذوذ الابهري المعقدة، ومفيدة للتخطيط قبل العملية والتوجيه داخل المنطوق.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الشذوذ الخلقي الابهر هي التشوهات الخلقية النادرة للغاية للنظام القوس الاورطي. يمكن تشخيصها أما بالتصوير تحليل أو تقييم لكيانات مثل عسر البلع أو سرقة subclavian1. في سيناريوهات السريرية، من المهم تحديد الوضع الشاذ التشريحية في الفضاء الجراحية المحصورة التي حدت من التصور خلال الجراحة2،3. حاليا، يتم عرض التقليدية ثنائية الأبعاد (2-d) سطحية، مثل التصوير المقطعي (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي)، عادة للجراحين قبل الجراحة. بيد أنه من الصعب بالنسبة للجراحين صورة الوضع الشاذ استناداً إلى تصوير 2-د. ونتيجة لذلك، أنها يمكن أن تواجه صعوبات غير متوقعة أثناء محاولة فصل الأوعية الابهري معقدة أثناء الجراحة. يمكن أن يحدث ضرر لا يمكن التنبؤ بها للسفينة، والقصبة الهوائية والمريء ويؤدي إلى نتائج كارثية.

في العقد الماضي، قد استخدمت نماذج التصوير ثلاثي الأبعاد في جراحة القلب لمساعدة الجراحين على فهم أن الشذوذ التشريحية المعقدة4،5،،من67. يمكن أن تساعد تكنولوجيا الطباعة (ثلاثي الأبعاد) ثلاثية الأبعاد بتحويل بيانات النمذجة إلى نموذج مادي. بالمقارنة مع إعادة بناء الرقمية، ثلاثي الأبعاد النماذج الفيزيائية المطبوعة يمكن تقديم فهم أفضل للتفاصيل التشريحية وتقديم رأي البديهية تشوه. لجراحة الابهر الشذوذ، نموذج ثلاثي الأبعاد البديهية المطبوع كبيرة نظراً لسوء فهم من مواقع الابهري يمكن أن تكون كارثية للمرضى. أثناء الجراحة، أي خطأ يمكن أن يؤدي إلى نزيف لا يمكن التنبؤ بها والضرر. استخدام النماذج المطبوعة، الجراحين تماما فهم العلاقات المكانية لفروع الابهر. أثناء الجراحة، الجراحين أيضا إجراء استعراض في الوقت الحقيقي من نماذج ثلاثية الأبعاد لتجنب الخلط بين مواقع الأوعية الدموية المعقدة.

نقدم هنا، وضع بروتوكول لتطبيق النماذج المطبوعة ثلاثي الأبعاد لتخطيط قبل العملية والتوجيه داخل المنطوق أثناء التعامل مع أمراض الابهر الخلقي. واختير رتج في كوميريل، نوع من الشذوذ الابهري الخلقية المعقدة، كدراسة حالة. وتشمل الخطوات التشخيص استناداً إلى التصوير المقطعي الأوعية (CTA) التصوير، وتقسيم المناطق ذات الاهتمام، وبناء نماذج ثلاثية الأبعاد، وتخطيط العمليات الجراحية قبل الجراحة، واستعراض داخل المنطوق من النماذج المطبوعة ثلاثي الأبعاد8. يمكن تقليل هذه الاستراتيجية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى حد كبير خطر الإصابة الأنسجة غير متوقعة أثناء الجراحة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على الدراسة الحالية لجنة الأخلاقيات التابعة لجامعة فودان مستشفى تشونغشان (B2016-142R) وجميع المشاركين أعطت موافقتها المستنيرة.

1-تشخيص للحالة الشاذة الابهري بالأعراض، والحصول على بيانات التصوير

  1. تحديد المرضى الذين لديهم أعراض مثل ألم في الصدر، أو عسر البلع، أو فرق ضغط الدم من أطرافهم العليا في عيادة المرضى. استبعاد المرضى الذين يمكن أن تتسامح مع العملية.
  2. أداء الأوعية CT في هؤلاء المرضى لتشخيص كوميريل في رتج8.

2-تقسيم المناطق ذات الاهتمام

  1. استيراد جميع الأوعية CT الصور إلى البرنامج في تنسيق DICOM. 512 × 512 بكسل وكان هذا القرار من هذه الصور، وسمك الشريحة 1 مم.
    1. انقر نقراً مزدوجاً فوق حالة المريض من حالة المكتبة وفتحها.
    2. حدد DICOM السلسلة ثم انقر فوق ريكون النموذج لفتح صفحة ريكون النموذجي.
  2. مهندس وفريق جراحي القلب الاستعراض DICOM تنسيق البيانات الخام لتحديد الميزات التشريحية الرئيسية والمنطقة من الفائدة (العائد على الاستثمار).
  3. استخدم الرمادي على أساس قيمة العتبة للجزء العائد على الاستثمار.
    1. انقر فوق الزر تجزئة العتبة وضبط نطاق عتبة للقناع والأوعية الدموية. النطاق الافتراضي بين 226 إلى 3071.
    2. انقر فوق الزر تأكيد لتجزئة العتبة والقناع والأوعية الدموية وسوف تظهر في قائمة "الكائن". انقر فوق الزر ريكون من حق القناع والقناع الأوعية الدموية ثلاثي الأبعاد سيتم بناؤها والمعروضة في العارض ثلاثي الأبعاد.
    3. انقر فوق الزر تجزئة العتبة وضبط نطاق عتبة لقناع القصبة الهوائية. انقر فوق الزر تجزئة مستطيل لتحديد المنطقة التي تهم منصف والرئة. النطاق الافتراضي بين-1024 إلى-520.
    4. انقر فوق الزر تحرير القناع ومحو الاتصال بين القصبة الهوائية والرئة.
    5. انقر فوق الزر تكبير المنطقة وحدد بذور عن طريق النقر فوق أي نقطة/بكسل في القناع في أي واحد من المشاهدين 2-د. التحقق والتأكد من أن المنطقة تنمو كنتيجة، وأن القناع القصبة الهوائية وسوف تظهر في قائمة "الكائن".
    6. انقر فوق الزر ريكون على حق القناع، وسيعاد بناء القصبة الهوائية ثلاثية الأبعاد في العارض ثلاثي الأبعاد.
  4. حفظ دوروا كأقنعة لإعادة البناء ثلاثي الأبعاد.

3-ثلاثي الأبعاد التعمير للعائد على الاستثمار

  1. تعتمد قيمة الرمادي الاستيفاء خوارزمية لحساب الشبكة السطحية لنموذج ثلاثي الأبعاد. جعل السطح مثلث لمطابقة فوكسيلس قصوى من القناع.
  2. انقر فوق الزر تصدير لتصدير نموذج ثلاثي الأبعاد كملف STL.
  3. وضع النموذج في وسط منصة بناء. توجيه النموذج بمحاذاة المماس للكبت السفينة في أقصى لها لتكون موازية للمحور Z منهاج بناء. يدعم تم إنشاؤها تلقائياً ليتدلى استخدام المعلمات الافتراضية.
  4. انقر فوق الشريحة | حفظ لحفظ ملف كملف جاهز للطباعة ثلاثية الأبعاد.

4-طباعة ثلاثي الأبعاد

  1. أداء ستيريوليثوجرافيك الطباعة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. استخدم المعلمات التالية: مسافة شريحة 1 ملم، وقرار 512 × 512 بكسل، مبنى من طبقة سماكة 0.1 ملم، وقطرها 80 ميكرومتر بقعة ليزر.
  2. استخدام الأشعة فوق البنفسجية في 405 نانومتر لتصلّب الراتينج حساس عن طريق مسح المعالم شرائح بالبرنامج. سرعة الليزر الضوء فوق البنفسجي هو 3 m/s.
    ملاحظة: عند إنشاء شريحة واحدة من نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد، منهاج بناء ارتفع 0.1 مم للشريحة التالية. وقد بني النموذج المادي طبقة بعد طبقة. وشكلت الطبقة التالية على رأس الطبقة السابقة. تم بناء نموذج ثلاثي الأبعاد المادية طبقة بطبقة بهذه الطريقة.

5-قبل الجراحة التخطيط والمراجعة الموضعية باستخدام النماذج المطبوعة ثلاثي الأبعاد

  1. قبل الجراحة، الجراحين إجراء مفصل والخطط الجراحية الدقيقة لكل مريض عن طريق التعلم ثلاثي الأبعاد طباعة النماذج.
  2. وخلال الجراحة، وضع النماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد في غرفة العمليات وممرضة تحميلهم. واستعرضت التفاصيل التشريحية الجراحين خلال موقع الأوعية الدموية والانفصال.
    ملاحظة: تشمل العلاج الجراحي بتر رتج وإعادة الإعمار لفروع الابهر. وطبق الاختلاس أنابيب البوليستر نسج مشربة لاستبدال الشريان الاورطي مستأصل1،2،3،9. وأرسلت جميع المرضى إلى وحدة العناية المركزة جراحة القلب بعد الجراحة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد فعلت كل اقتناء الأوعية الصور المقطعية والنمذجة الرقمية والطباعة ثلاثية الأبعاد في مستشفى. وأنفق ساعتين للحصول على نموذج ثلاثي الأبعاد من صورة الأشعة المقطعية الأوعية جاهزة للطباعة ثلاثية الأبعاد. باستخدام الإجراء وطابعه ثلاثية الأبعاد هنا، يمكن إرسال نموذج مادي ثلاثي الأبعاد الخاصة بالمريض إلى الأطباء بسرعة ويمكن اتخاذ قرار الجراحة في الوقت المناسب. وأبدى في سير العمل من الحصول على بيانات الأوعية CT الطباعة ثلاثية الأبعاد في الشكل 1. من الطائرة الاكليلية ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الشذوذ الخلقي الابهري تشمل طائفة نادرة لأمراض القلب والأوعية الدموية، التي غالباً ما تظهر الشذوذ الابهري المعقدة. التصوير الطبي، مثل الأشعة المقطعية والسيد، مطالبون بتوضيح قوس الاورطي معقدة، غير طبيعي المتفرعة من نمط، وعلاقتها مع القصبة الهوائية والمريء، وغيرها الأمراض المرتبطة. يمكن أن توفر الأوعية الأشعة المقطعية والسيد المعلومات 2-د من مواقع السفن الابهري. مع إعادة إعمار رقمي ثلاثي الأبعاد تصوير ثنائي الأبعاد، يمكن تعريف العلاقة التشريحية للسفن الابهري كذلك. ومع ذلك، ليس كافياً لتوفير رؤية واضحة لهيكل التشريحية واقعية...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب نعترف بتمويل من "الوطنية الطبيعية مؤسسة العلوم الصينية" (رقم 81771971)، شانغهاي بوجيانج البرنامج (رقم 14PJD008 و 17PJ1401500)، "تشن قوانغ" المشروع بدعم من لجنة التعليم ببلدية شانغهاي والتعليم شانغهاي مؤسسة التنمية (14 رقم CG 06)، مؤسسة العلوم الطبيعية من شنغهاي (رقم 17411962800 و 17ZR1432900)، والعلوم والتكنولوجيا لجنة بلدية شانغهاي (17JC1400200). تسلم W.Z. بتمويل من الوطنية العلوم الطبيعية مؤسسة في الصين (31501555 و 81772007 و 21734003)، برنامج المواهب الشابة 1000 في الصين، ولجنة التعليم ببلدية شانغهاي (جائزة الأستاذية الشاب الشرقي)، والعلوم و التكنولوجيا لجنة بلدية شانغهاي (17JC1400200 و 16391903900).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
طابعة ثلاثية الأبعادMeditool المؤسسة المحدودةللطباعة ثلاثية الأبعاد
إصدار الفوضى 2.0Meditool المؤسسة المحدودةللتجزئة 3D وإعادة الإعمار

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Tanaka, A., Milner, R., Ota, T. Kommerell's diverticulum in the current era: a comprehensive review. General Thoracic and Cardiovascular Surgery. 63 (5), 245-259 (2015).
  2. Rosu, C., Dorval, J. F., Abraham, C. Z., Cartier, R., Demers, P. Single-stage hybrid repair of right aortic arch with Kommerell's Diverticulum. The Annals of Thoracic Surgery. 103 (4), e381-e384 (2017).
  3. Idrees, J., et al. Hybrid repair of Kommerell diverticulum. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 147 (3), 973-976 (2014).
  4. Kankala, R. K., et al. Fabrication of arbitrary 3-D components in cardiac surgery: from macro-, micro- to nanoscale. Biofabrication. 9 (3), 032002(2017).
  5. Vukicevic, M., Mosadegh, B., Min, J. K., Little, S. H. Cardiac 3-D printing and its future directions. JACC Cardiovascular Imaging. 10 (2), 171-184 (2017).
  6. Yoo, S. J., Spray, T., Austin, E. H., Yun, T. J., van Arsdell, G. S. Hands-on surgical training of congenital heart surgery using 3-dimensional print models. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (6), 1530-1540 (2017).
  7. Hermsen, J. L., et al. Scan, print, practice, perform: Development and use of a patient-specific 3-dimensionalprinted model in adult cardiac surgery. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (1), 132-140 (2017).
  8. Sun, X., Zhang, H., Zhu, K., Wang, C. Patient-specific three-dimensional printing for Kommerell's diverticulum. International Journal of Cardiology. 255, 184-187 (2018).
  9. Ota, T., Okada, K., Takanashi, S., Yamamoto, S., Okita, Y. Surgical treatment for Kommerell's diverticulum. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 131 (3), 574-578 (2006).
  10. Agematsu, K., Ueda, T., Hoshino, S., Nishiya, Y. Rupture of Kommerell diverticulum after total arch replacement. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 11 (6), 800-802 (2010).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

DICOM

مقالات ذات صلة