الطباعة ثلاثية الأبعاد ليمثل شذوذاً الابهري المعقدة
نوفمبر 1, 2018
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.
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال شذوذ الشريان الأورطي المعقدة حول الكاميرا DICOM. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن النموذج المطبوع ثلاثي الأبعاد يمكن أن يقلل من خطر إصابة الأنسجة غير المتوقعة خلال الجراحة الأبهري المعقدة. لتجزئة منطقة ذات أهمية استيراد كل من التصوير المقطعي المحوسبة والصور الجغرافية في البرنامج في شكل DICOM وانقر نقرا مزدوجا لفتح حالة المريض داخل مكتبة القضية.
حدد سلسلة DICOM وانقر فوق نموذج ريكون لفتح صفحة إعادة بناء النموذج. لديها مهندس وفريق من جراحي القلب مراجعة البيانات الخام تنسيق DICOM لتحديد الميزات التشريحية الرئيسية والمناطق ذات الاهتمام. لتجزئة المنطقة، انقر فوق تجزئة العتبة، ثم قم بضبط نطاق العتبة لقناع الأوعية الدموية.
انقر فوق تأكيد لإنشاء قناع الأوعية الدموية داخل قائمة الكائن وانقر فوق recon لإعادة بناء قناع الأوعية الدموية ثلاثي الأبعاد داخل العارض ثلاثي الأبعاد. انقر فوق تجزئة العتبة مرة أخرى وضبط نطاق العتبة لقناع القصبة الهوائية. انقر فوق تجزئة سرادق للحد من المنطقة ذات الأهمية لmediastinum والرئة وانقر فوق تحرير قناع لمحو الاتصال بين القصبة الهوائية والرئة.
انقر فوق المنطقة تنمو وانقر فوق أي نقطة من القناع في أي واحد من المشاهدين 2D لتحديد البذور. تأكد من أن المنطقة تنمو نتيجة لذلك وأن قناع القصبة الهوائية سيظهر في قائمة الكائنات. ثم انقر فوق ريكون لإعادة بناء القصبة الهوائية ثلاثية الأبعاد في العارض ثلاثي الأبعاد وحفظ المنطقة ذات الاهتمام كقناع.
لإعادة الإعمار 3D من المنطقة ذات الاهتمام انقر فوق تصدير لتصدير نموذج 3D كملف لغة مثلث قياسي ووضع النموذج على مركز منصة المبنى. محاذاة ظل خط مركز السفينة عند أقصىها بحيث يكون موازياً لمحور Z للمنصة. سيتم إنشاء يدعم تلقائيا إلى المتدليين.
انقر فوق شريحة وحفظ وتعيين معلمات الطباعة ثلاثية الأبعاد المناسبة على طابعة مجسية. بعد الطباعة، مسح ملامح شرائح من قبل البرنامج مع 405 نانومتر الأشعة فوق البنفسجية لتصلب الراتنج الحساسية للضوء بمعدل مسح ثلاثة أمتار في الثانية. ثم، قبل الجراحة، وجعل الجراحين استخدام نموذج المطبوعة 3D لجعل خطط مفصلة ودقيقة الجراحية للمريض الذي تم إنشاء نموذج 3D.
باستخدام الصور من الطائرة التاجية، والطائرة العرضية، والطائرة القوسية، يمكن إعادة بناء التصوير المقطعي والجغرافيا المحسوب في نموذج ثلاثي الأبعاد كما هو موضح. في هذه الصور، يمكن ملاحظة العلاقة التشريحية بين الشريان الأورطي والقصبة الهوائية على طول محور Y. بعد تطورها ، مهدت هذه التكنولوجيا الطريق للباحثين في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد لاستكشاف الشذوذ الوعائي في جراحة الأبهري.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة بروتوكولاً لاستخدام النماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد في التخطيط لما قبل الجراحة والتنظيم أثناء الجراحة للمواقع الوعائية المعقدة، وتحديداً في حالات تشوهات الأبهر الخلقية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- جراحة القلب
- تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد
- الشذوذات الوعائية
خلفية علمية
- تمثل التشوهات الأبهرية الخلقية تحديات جراحية كبيرة.
- يعد فهم التشريح أمراً بالغ الأهمية لتحقيق نتائج جراحية ناجحة.
- يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تعزز تصور الهياكل المعقدة.
- قد تؤدي الطرق الحالية إلى إصابات غير متوقعة في الأنسجة أثناء الجراحة.
الغرض من الدراسة
- لتحسين التخطيط قبل الجراحي لعمليات الشريان الأورطي المعقدة.
- للحد من المخاطر المرتبطة بالتدخلات الجراحية.
- لتسهيل فهم التشريح الوعائي بشكل أفضل من خلال النماذج ثلاثية الأبعاد.
الطرق المستخدمة
- استيراد الصور بتنسيق DICOM إلى برمجيات متخصصة.
- التعاون بين المهندسين وجراحي القلب لمراجعة البيانات.
- تقسيم المناطق ذات الاهتمام باستخدام تعديلات العتبة.
- إعادة بناء النموذج لتحسين التخطيط الجراحي.
النتائج الرئيسية
- توفر النماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد تمثيلاً ملموساً للهياكل الوعائية المعقدة.
- تحسين عملية تحديد السمات التشريحية الرئيسية أثناء الجراحة.
- تقليل مخاطر إصابة الأنسجة من خلال تخطيط أفضل لفترة ما قبل الجراحة.
- تعزيز التواصل بين الفرق الجراحية فيما يتعلق بالتشريح الخاص بكل مريض.
الاستنتاجات
- تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد أداة قيمة في إدارة التشوهات الأبهرية الخلقية.
- يمكن لهذه الطريقة أن تحسن النتائج الجراحية بشكل كبير.
- قد تمتد التطبيقات المستقبلية لتشمل جراحات وعائية معقدة أخرى.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تشكل التشوهات الأبهرية الخلقية المعقدة تحديات كبيرة في التخطيط لما قبل الجراحة نظرًا لمحدودية التصوير ثنائي الأبعاد (2D) في التحديد الدقيق للمواقع التشريحية. وتعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد (3-D) على تحويل بيانات تصوير DICOM الحجمية إلى نماذج مادية واقعية تشريحيًا، مما يمكن الجراحين من تحديد مواقع الأوعية الدموية وتقليل مخاطر إصابة الأنسجة غير المتوقعة أثناء جراحات الأبهر المعقدة. ويدعم هذا النهج الثقة التنبؤية في اتخاذ القرارات الجراحية ويعزز الاستمرارية الانتقالية من مرحلة الاكتشاف إلى التطبيق السريري.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- القيمة العلمية: تتيح استقصاء الفرضيات العلاجية من خلال توفير نماذج ملموسة للتوضيح التشريحي في أبحاث التشوهات الوعائية.
- القيمة التشغيلية: تدعم الحد من المخاطر البيولوجية عبر تحسين تحديد السمات التشريحية الرئيسية، مما يقلل من الغموض في التحقق من الأهداف.
- القيمة التنبؤية: تعزز عملية فرز المحفظة البحثية من خلال السماح للفرق بتقييم الجدوى الجراحية والمخاطر قبل التدخل.
الفحص وتطوير المقايسة
- القيمة العلمية: إعداد نظائر بيولوجية مصادق عليها لسير العمل اللاحق من خلال تحويل بيانات التصوير إلى نماذج ثلاثية الأبعاد قياسية.
- القيمة التشغيلية: معالجة توحيد المقاييس وقابلية التكرار في الاختبارات من خلال توليد نماذج متسقة من مدخلات DICOM.
- القابلية للتوسع: تسليط الضوء على إمكانية إعادة استخدام المنصة عبر دراسات التشوهات الوعائية، مما يتيح تقييماً موثوقاً للمركبات أو الأجهزة في الإعدادات قبل السريرية.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- القيمة العلمية: يناقش الصلة بالمرض من خلال نمذجة العلاقات المكانية الأبهرية الرغامية على طول المحور Y، مما يدعم الفهم الميكانيكي.
- القيمة التشغيلية: يصف الاستمرارية من مرحلة الاكتشاف وصولاً إلى التحقق قبل السريري من خلال تمكين التصميم المتكرر واختبار النهج الجراحية.
- التقدم المعدل حسب المخاطر: يتناول القرارات المعدلة حسب المخاطر من خلال توفير نماذج ما قبل الجراحة التي ترشد معايير القبول أو الرفض في تطوير التدخلات الوعائية.
تكامل سير العمل والعمليات التسلسلية
تندمج هذه الطريقة ضمن تسلسل عملية الاكتشاف بدءاً من مرحلة الاكتشاف المبكر وصولاً إلى العمل قبل السريري، مما يدعم اختبار الفرضيات، وتوضيح المسارات، والحد من المخاطر البيولوجية في أبحاث الشذوذ الوعائي.
- بيولوجيا الاكتشاف: توضح كيف تدعم هذه الطريقة اختبار الفرضيات وتوضيح المسارات من خلال تمكين تصور العلاقات التشريحية المعقدة بين الأبهر والرغامي.
- الفحص: تصف جاهزية المقايسة من خلال توليد نماذج ثلاثية الأبعاد قابلة للتكرار من بيانات DICOM المجزأة، مما يسهل عملية التقييم الموثوقة.
- التحليلات: تسلط الضوء على المخرجات الكمية مثل توليد أقنعة وعائية ورغامية، مما يمكن الفرق من مقارنة الحالات التشريحية عبر النماذج المختلفة.
- الأبحاث الانتقالية: تربط هذه الطريقة بالاستمرارية قبل السريرية من خلال السماح بالتحسين المتكرر للخطط الجراحية بناءً على التشريح الخاص بكل مريض.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تضع هذه الطريقة كقدرة قابلة لإعادة الاستخدام في دراسات الشذوذ الوعائي، بحيث تكون قابلة للتكيف عبر مختلف النماذج والمؤسسات.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: الثقة التنبؤية، والتحقق من الهدف، وتقليل الغموض الميكانيكي في نمذجة التشوهات الوعائية.
- القيمة التشغيلية: التقييس، وقابلية التكرار، وقابلية التوسع في توليد النماذج ثلاثية الأبعاد من بيانات التصوير السريري.
- القيمة الاستراتيجية: اتخاذ قرارات أفضل بشأن المضي قدماً أو التوقف، وكفاءة رأس المال، وتقليل المخاطر البيولوجية في المراحل المتأخرة من الابتكار الجراحي.
- تأثير المحفظة: تحديد الأولويات واتخاذ قرارات التطوير بناءً على نماذج ما قبل الجراحية دقيقة تشريحياً ومعدلة حسب المخاطر.
اعتبارات التنفيذ
- الخبرة العلمية المطلوبة في التصوير الطبي، وبرامج التجزئة، وسير عمل الطباعة ثلاثية الأبعاد.
- تشمل احتياجات الأجهزة والبنية التحتية التحليلية البرامج المتوافقة مع معيار DICOM، وطابعات التصنيع المجسم بالضوء (stereolithographic)، وأنظمة المعالجة اللاحقة بالتصلب بالأشعة فوق البنفسجية (UV curing).
- متطلبات التوحيد القياسي بين الفرق لضمان مراجعة متسقة للبيانات والتحقق من صحة النماذج، وذلك بين الفرق الهندسية وفرق الأشعة والفرق الجراحية.
- اعتبارات التكيف عبر أنظمة النماذج، بما في ذلك التعديلات الخاصة بالأشكال الهندسية المتباينة للأوعية الدموية والقصبة الهوائية في التشوهات الخلقية.
- تشمل القيود العملية الاعتماد على جودة التصوير المدخل، والوقت المطلوب لعمليات التجزئة وإعادة البناء والطباعة.
