الجمع بين الواقع المعزز والطباعة ثلاثية الابعاد لعرض نماذج المريض علي الهاتف الذكي

يعطي هذا البروتوكول المستخدمين غير المُمَرَّبين الأدوات اللازمة لجلب حلول الواقع المعزز إلى المجال الطبي من خلال بناء تطبيق الهاتف الذكي الخاص بهم. هذه الطريقة تجمع بين الواقع المعزز والطباعة ثلاثية الأبعاد مما يسمح بالتصور السريع والسهل للنماذج ثلاثية الأبعاد التي تم إنشاؤها من البيانات القائمة على أعلى علامة مرجعية مطبوعة ثلاثية الأبعاد. يمكن تطبيق هذه التقنية على أي سيناريو طبي يمكن فيه ربط مرجع مطبوع ثلاثي الأبعاد بشكل صارم بالمريض.

التصور البصرية 3D نماذج تم إنشاؤها من توطين البيانات التي تستند التي تستهدف ويمكن أيضا تحسين المريض وقد تم تصميم هذا البروتوكول خصيصا للمستخدمين الذين ليس لديهم معرفة مسبقة من التصوير الطبي أو تطوير البرمجيات للمساعدة في استخدام الواقع المعزز في المجال الطبي. لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لتشريح المريض، قم أولاً بتتبع ملف الصورة الطبية في نافذة برنامج Slicer ثلاثية الأبعاد وانقر فوق موافق. لتجزئة تشريح المريض، انتقل إلى وحدة محرر الجزء في 3D Slicer. سيتم إنشاء عنصر تقسيم تلقائيًا عند إدخال الوحدة النمطية.

حدد وحدة التخزين المطلوبة في قسم وحدة التخزين الرئيسية وانقر بزر الماوس الأيمن أسفل الصورة لتحديد إضافة لإنشاء مقطع. في لوحة الآثار، حدد الأداة الأكثر ملاءمة للهدف وشريحة الصورة الطبية للمريض. لتصدير التجزئة بتنسيق ملف نموذج ثلاثي الأبعاد، افتح الوحدة النمطية للتجزئة.

في نماذج التصدير/الاستيراد و ملفات التسميات، حدد التصدير والنماذج وانقر فوق التصدير لإنشاء النموذج ثلاثي الأبعاد من المنطقة المجزأة. انقر فوق حفظ وحدد العناصر التي سيتم حفظها. ثم قم بتغيير تنسيق الملف للنموذج ثلاثي الأبعاد إلى OBJ.

ويمكن تكرار تجزئة لخلق نماذج إضافية 3D من المناطق التشريحية المختلفة. لتحديد موقع نموذج المريض ثلاثي الأبعاد في أي موضع فيما يتعلق بعلامة الواقع المعزز، افتح وحدة وضع نموذج AR Health وحدد وضع التصور. انقر فوق نموذج علامة التحميل لتحميل علامة لهذا الخيار، زر علامة القطع لتحديد مسار النموذج ثلاثي الأبعاد المحفوظ، وقم بتحميل نموذج لتحميل النموذج في 3D Slicer.

انقر فوق إنهاء ومركز لمركز جميع النماذج داخل علامة. استخدم أشرطة الشرائح لضبط موضع النماذج ثلاثية الأبعاد واتجاهها وتحجيمها فيما يتعلق بالعلامة حسب الرغبة. ثم حدد المسار لتخزين الملفات وانقر حفظ النماذج لحفظ النماذج في هذا الموضع.

للجمع بين علامة الواقع المعزز مع نموذج حيوي ثلاثي الأبعاد في أي موضع مرغوب فيه، افتح وحدة موضع نموذج AR Health وفي قسم التهيئة حدد وضع التسجيل. انقر فوق نموذج علامة التحميل لتحميل علامة لهذا الخيار ونقل النماذج 3D حتى تتقاطع مع هيكل دعم علامة المكعب، وتعديل ارتفاع قاعدة علامة حسب الضرورة. لحفظ الطراز في هذا الموضع، حدد المسار لتخزين الملفات وانقر فوق حفظ النماذج.

إذا كان نموذج التشريح كبيرًا جدًا ، قم بتحميل النموذج الحيوي والهيكل الداعم لنموذج علامة المكعب في برنامج خالط الشبكة. حدد كلا النموذجين في إطار متصفح الكائن للجمع بين النماذج واستخدام أداة القطع العادي من قائمة التحرير لإزالة أي مقاطع غير مرغوب فيها من الطراز الذي لن يكون مطبوعًا ثلاثي الأبعاد. لحفظ النموذج المراد طباعته ثلاثي الأبعاد، حدد الملف ثم قم بتصديره وحدد التنسيق المطلوب.

لطباعة النماذج الفيزيائية المطلوبة لتطبيق الواقع المعزز النهائي في برنامج الطباعة ثلاثية الأبعاد، حدد مادة بيضاء اللون TwoColorCuebMarker_white. obj ملف ومواد سوداء ملونة TwoColorCubeMarker_white. obj الملف.

ثم استخدم طابعة 3D الطارد المزدوج لطباعة 3D علامة مكعب بالأبيض والأسود في وضع عالية الجودة مع ارتفاع طبقة صغيرة. لتصميم تطبيق الهاتف الذكي في محرك الوحدة الذي يتضمن النماذج 3D، افتح Vuforia Developer وأنشئ حسابًا. حدد الحصول على مفتاح التطوير للحصول على مفتاح ترخيص التطوير المجاني وفي قائمة مدير الترخيص حدد المفتاح ونسخه.

لإعداد الهاتف الذكي، في تطبيق الإصدار Unity 2019، ضمن إعدادات البنية في قائمة الملفات حدد النظام الأساسي المناسب للجهاز. لتمكين Vuforia في المشروع، حدد تحرير، وإعداد المشروع، وإعدادات المشغل، وإعدادات XR وحدد المربع المسمى Vuforia دعم الواقع المعزز. لإنشاء كاميرا الواقع المعزز، حدد شريط القوائم، كائن اللعبة، Vuforia Engine، وكاميرا AR وقم باستيراد مكونات Vuforia عند المطالبة.

لإضافة مفتاح ترخيص Vuforia إلى إعدادات تكوين Vuforia، حدد مجلد الموارد، وانقر فوق تكوين Vuforia، ولصق مفتاح الترخيص في قسم مفتاح ترخيص التطبيق. استيراد الملف المستهدف Vuforia التي تحتوي على الملفات التي يتطلب Vuforia للكشف عن علامات في الوحدة وحدد شريط القوائم ، كائن اللعبة ، Vuforia المحرك ، وصورة متعددة لإنشاء هدف متعدد Vuforia. انقر على الهدف المتعدد لتحديد نوع العلامة التي سيتم استخدامها للكشف وفي خيار قاعدة البيانات تحت سلوك هدف متعدد ، حدد ARHealth_3dPrintedCube_30x30x30.

في خيار الهدف المتعدد تحت سلوك هدف متعدد، حدد إما TwoColorCubeMarker أو StickerCubeMarker اعتماداً على العلامة. اسحب النماذج ثلاثية الأبعاد إلى مجلد النماذج واسحب المجلد تحت العنصر الهدف المتعدد. يجب أن تصبح النماذج مرئية في مشهد عرض الوحدة ثلاثي الأبعاد.

لتغيير ألوان النماذج ثلاثية الأبعاد، قم بإنشاء مواد جديدة وتعيين المواد الجديدة للنماذج. إذا كانت كاميرا ويب متوفرة، انقر فوق تشغيل لاختبار التطبيق على الكمبيوتر. إذا كانت العلامة مرئية إلى كاميرا ويب، يجب أن يتم الكشف عنها وينبغي أن تظهر النماذج ثلاثية الأبعاد في المشهد.

إذا كان سيتم استخدام هاتف ذكي يعمل بنظام Android لتطوير التطبيق، فحدد إعدادات الإنشاء في Unity وحدد الهاتف الموصول من القائمة. ثم حفظ الملف مع ملحق APK والسماح للعملية لإنهاء. إذا كان سيتم نشر التطبيق على جهاز iOS، حدد الملف في إعدادات البنية واحفظ الملف.

لتصور التطبيق، افتح التطبيق على الهاتف الذكي واستخدم كاميرا الهاتف الذكي للنظر إلى العلامة من داخل التطبيق على مسافة لا تقل عن 40 سنتيمترًا. بمجرد أن يكتشف التطبيق العلامة ، يجب أن تظهر النماذج ثلاثية الأبعاد التي تم إنشاؤها مسبقًا على شاشة الهاتف الذكي في الموقع المحدد بالضبط أثناء الإجراء. باستخدام الطريقة كما هو موضح، تم تقسيم هذا الجزء من الساق المتضررة والشظية من مريض يعاني من ساركوما الساق القشور والورم من الأشعة المقطعية للمريض.

باستخدام أدوات تجزئة، تم إنشاء نموذج حيوي واحد للعظام وتم إنشاء نموذج حيوي واحد للورم. بالنسبة لوضع التصور، تركزت النماذج في المرحلة العليا من العلامة. لوضع التسجيل، تم وضع محول العلامة في الساق وتم اختيار قسم صغير من الساق لتكون مطبوعة 3D مع محول علامة 3D.

يمكن استخدام حمض متعدد الولاتيك لإنشاء علامات مطبوعة ثلاثية الأبعاد وقواعد حامل العلامة وأقسام العظام كما هو موضح. هنا يتم إرفاق علامة إلى وضع التصور 3D قاعدة المطبوعة وهنا يظهر المرفق مع وضع التسجيل 3D مطبوعة biomodel. هذا التمثيل يوضح كيف يعمل التطبيق في وضع المرئي مع صورة ثلاثية الأبعاد موجودة بدقة في الجزء العلوي من المكعب كما تم تعريفه مسبقًا.

في وضع التسجيل، يمكن وضع نموذج العظام الكامل على رأس القسم المطبوع ثلاثي الأبعاد مع تصور واضح وواقعي للعلامة في موقع العظام. لاستخدام الواقع المعزز لتصور معلومات هامة للمرضى، سوف تحتاج إلى العديد من أدوات البرمجيات التي تتوفر بحرية، فضلا عن الوصول إلى طابعة 3D والهاتف الذكي. يمكن تطبيق هذا الإجراء على أي نموذج تم الحصول عليه من التصوير الطبي.

ويمكن توسيع نطاق استخدامه ليشمل تدخلات أخرى مثل وضع العلاج الإشعاعي من إدخال الإبر. ونحن الآن توسيع تطبيقات هذا التطور في مجالات سريرية جديدة بما في ذلك جراحة مكوساسي أو العظام. إن أبحاثنا الأولية واعدة وآراء الجراح إيجابية للغاية.