تطوير وتقييم الأشباح القلبية الوعائية المطبوعة ثلاثية الأبعاد للتخطيط والتدريب التدخلي

تسمح الطريقة المقدمة بإنشاء نماذج تشريحية خاصة بمرضى القلب والأوعية الدموية للاختبار في المختبر ، والتدريس ، والتخطيط للإجراءات. تقدم هذه الطريقة نهجا موحدا لإنشاء نماذج تشريحية فردية قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد استنادا إلى مجموعات البيانات الإشعاعية التي يمكن تضمينها بسهولة في حلقات التدفق أو إعدادات التدريب. في حين أن هذا النهج النمذجة يركز على نظام القلب والأوعية الدموية، فإنه يمكن نقلها إلى هياكل تشريحية أخرى.

نوعية مجموعة البيانات الإشعاعية لها تأثير كبير على الصعوبات التي تواجهها أثناء النمذجة. بالنسبة للنماذج الأولى، استخدم مجموعة بيانات مع الحد الأدنى من القطع الأثرية للحركة ودقة مكانية عالية. للبدء، حدد مجموعة من قيم وحدة هونسفيلد عن طريق فتح أداة العتبة مما أدى إلى قناع مشترك من حجم الدم المحسن التباين وهياكل العظام.

إزالة كافة أجزاء العظام غير المرغوب فيها في النموذج 3D النهائي باستخدام أداة قناع سبليت، والتي تمكن من وضع علامات وفصل مناطق متعددة في شرائح عموما على أساس القيم هونسفيلد والموقع. بعد هذا الانفصال، تأكد من بقاء قناع يحتوي على حجم الدم المعزز على النقيض. ويمكن القيام بذلك عن طريق التمرير عبر المستويات التاجية والموجزية ومطابقة القناع الذي تم إنشاؤه مع مجموعة البيانات الأساسية.

من هذا القناع، حساب نموذج سطح مضلع ثلاثي الأبعاد المقدمة. انقر فوق أداة التجانس المحلي لضبط سطح الطراز المقسم يدويا ومحليا. ركز على إزالة الأشكال المضلعة الخشنة، والقمم المفردة، والحواف الخشنة التي تم إنشاؤها بواسطة عمليات التشذيب السابقة.

للسماح بالاتصال اللاحق للنموذج بحلقة تدفق، قم بتضمين أجزاء أنبوبية ذات أقطار محددة تم تعديلها وفقا لموصلات الخرطوم وأقطار الأنبوب المتاحة. لوضع طائرة datum موازية لفتح المقطع العرضي للسفن، حدد الأداة، إنشاء الطائرة Datum، واستخدام مسبقا 3 نقطة الطائرة. بعد ذلك ، انقر على ثلاث نقاط متباعدة على قدم المساواة على المقطع العرضي للسفينة لإنشاء الطائرة.

إدخال إزاحة 10 ملليمترات في إطار الأمر وتأكيد العملية. حدد أداة رسم رسم من القائمة واختر مستوى datum الذي تم إنشاؤه مسبقا كموقع للرسم. في الرسم، ضع دائرة تقريبا على الخط الأوسط للسفينة وحدد قيد نصف القطر ليطابق القطر الخارجي لموصل الخرطوم.

من رسم تم إنشاؤه، استخدم أداة البثق لإنشاء اسطوانة بطول 10 ملليمترات. توجيه البثق للابتعاد عن فتح السفينة لخلق مسافة بين اسطوانة والسفينة المقطع العرضي من 10 ملليمترات. ثم استخدم أداة Loft لإنشاء اتصال بين نهاية السفينة والأسطوانة المحددة هندسيا.

ضمان انتقال سلس بين المقاطع العرضية اثنين، وبالتالي تجنب الاضطراب وانخفاض تدفق المناطق في نموذج تدفق 3D النهائي. وأخيرا، استخدم أداة Hollow لجعل مساحة الدم مجوفة في إطار الأمر، ووضع سمك الجدار المطلوب وتعيين اتجاه عملية التجويف للتحرك إلى الخارج. تأكيد التحديد لتنفيذ عملية التجويف.

بعد تحميل ملف الطباعة من برنامج التقطيع إلى الطابعة ثلاثية الأبعاد، تأكد من أن كمية مواد الطباعة ومواد الدعم في خراطيش الطابعة كافية للطراز ثلاثي الأبعاد وبدء الطباعة. بعد عملية الطباعة، قم بإزالة مواد الدعم من الطراز النهائي. أولا، قم بإزالة مواد الدعم يدويا عن طريق الضغط برفق على الطراز.

وضع النموذج على الحوض, ومن ثم تزج في الماء أو المذيبات المعنية بعد إزالة الغطاء. جفف النموذج في حاضنة تم تعيينها إلى 40 درجة مئوية بين عشية وضحاها. في اليوم التالي، تضمين النموذج في 1٪agar.

استخدم صندوق بلاستيكي بهوامش جانبية لا تقل عن سنتيمترين حول النموذج وحفر ثقوب في الجدران للسماح بتوصيل الأنابيب من الأوعية إلى المضخة والخزان. يضاف أغار إلى الماء ويغلى. بعد تحريك الخليط، اتركيه يبرد لمدة خمس دقائق واسكبيه في الصندوق لإنشاء سرير لا يقل ارتفاعه عن سنتيمترين.

بينما مجموعات السرير أجار، ربط النموذج إلى أنبوب PVC غير متوافقة باستخدام موصلات خرطوم التجارية في كل افتتاح. استخدم روابط الرمز البريدي لإصلاح الاتصال بين موصلات الخرطوم والطراز ثلاثي الأبعاد والتأكد من عدم وجود تسرب للسائل. توجيه أنابيب PVC من خلال ثقوب حفر في المربع، ثم وضع النموذج على رأس السرير أجار مجموعة.

لمنع تسرب أجار من هذه الثقوب، استخدم الطين النمذجة للحرارة لختم عليه. بعد ذلك، قم بتعبئة المربع بأجار وقم بتغطية النموذج بإضافة طبقة سنتيمترين في الأعلى. السماح للأجار لتبرد تماما وتعيين لمدة ساعة في درجة حرارة الغرفة.

حرض البطين باستخدام مضخة مكبس بحجم سكتة دماغية من 120 إلى 150 ملليلتر. للتصوير المقطعي، ضع حلقة التدفق بأكملها داخل الماسح الضوئي CT مع وحدة محرك الأقراص التي تقف بالقرب من المكان. قم بتوصيل مضخة عامل التباين مباشرة بخزان حلقة التدفق بحيث يمكن محاكاة فيضان النموذج مع عامل التباين أثناء المسح الضوئي.

هذا مفيد بشكل خاص لتصور أمراض الأوعية الدموية. إجراء CT كمسح حيوي عبر النموذج بأكمله لتصور تدفق عامل التباين. حقن 100 ملليلتر من عامل تباين iodinated مخففة 1-10 في خزان النموذج بسرعة أربعة ملليلتر في الثانية الواحدة.

بدء المسح باستخدام بولوس اثار في أنبوب الرائدة مع عتبة وحدة 100 هونسفيلد في تأخير أربع ثوان. لأداء السونوغرافيا، وضع كمية صغيرة من هلام بالموجات فوق الصوتية على رأس كتلة أجار للحد من القطع الأثرية. بدء تشغيل المضخة واستخدام رئيس بالموجات فوق الصوتية لتحديد موقع الهيكل التشريحي للاهتمام.

استخدم وضع الصدى 2D لتقييم حركة المنشورات وكذلك سلوك فتح الصمام وإغلاقه. استخدم اللون دوبلر لتقييم تدفق الدم عبر الصمام و دوبلر الطيفي لتحديد سرعة التدفق بعد صمام القلب. أدخل منفذ وصول إلى أنبوب PVC أسفل النموذج ثلاثي الأبعاد مباشرة للسماح بالوصول الأسهل للتشريح باستخدام قسطرة قلبية أو سلك إرشادي.

بعد بدء تشغيل حلقة التدفق، تحقق من وجود تسرب عند نقطة مدخل الميناء. إذا لزم الأمر، استخدم لاصق مكونين لختم الفتحة. ضع النموذج ثلاثي الأبعاد على طاولة المريض تحت أذرع C لجهاز الأشعة السينية.

استخدم التصوير بالأشعة السينية لتوجيه القسطرة وتوجيه الأسلاك عبر الهيكل التشريحي. بالنسبة للتصوير بالرنين المغناطيسي رباعي الأبعاد، استخدم ماسح Tesla 1.5 وتأكد من أن بروتوكول الاستحواذ يتكون من MRA محسن غير متناقض في تسلسل التدفق رباعي الأبعاد. الحصول على مجموعة بيانات متساوية الخواص مع 25 مراحل في سمك شريحة من 1.2 ملليمتر.

تعيين ترميز السرعة في 100 سنتيمتر في الثانية الواحدة. قم بإجراء تحليل صورة التدفق 4D باستخدام برنامج متاح تجاريا. أولا، استيراد مجموعة بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي 4D عن طريق تحديده من محرك أقراص فلاش، ثم إجراء تصحيح الإزاحة شبه الآلي وتصحيح الاسم المستعار لتحسين جودة الصورة.

سيتم تتبع خط الوسط للسفينة تلقائيا ، وينتزع البرنامج حجم 3D. وأخيرا، قم بإجراء تحليل كمي لمعلمات التدفق بالنقر فوق علامات التبويب الفردية في إطار التحليل. يمكن تصور تصور تدفق التصور ، والتصور خط المسار ، وتدفق ناقلات دون مزيد من المدخلات.

لتحديد كمي للضغط والضغط الجدار القص في علامة التبويب ممثل، ضع طائرتين عن طريق النقر على زر إضافة الطائرة. نقل الطائرات إلى عائد الاستثمار عن طريق سحبها على طول خط الوسط بحيث يتم وضع طائرة واحدة في بداية العائد على الاستثمار وواحدة في النهاية. سيتم تصور انخفاض الضغط عبر عائد الاستثمار والإجهاد القص الجداري وقياسه كميا في الرسم التخطيطي بجوار النموذج ثلاثي الأبعاد.

تقدم النماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد المقدمة مجموعة واسعة من الاحتمالات في التصوير المقطعي. يمكن تمييز المواد المطبوعة بسهولة عن أجار المحيطة بها والغرسات المعدنية المحتملة. لذلك، استخدام عامل تباين عادة غير مطلوب، باستثناء إنشاء تسلسلات التصوير الديناميكي.

عند استخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية ، من الممكن التمييز بين جدار النموذج ، وأجار المحيطة بها ، والأشياء الديناميكية الرقيقة مثل منشورات صمام القلب. توفر طبقة أجار الموجودة أعلى النموذج ملاحظات واقعية أثناء عملية المسح الضوئي. يقدم تحليل التدفق داخل حلقة التدفق مجموعة واسعة من التطبيقات الممكنة والتصوير قبل التدخل.

يتيح تسلسل التصوير بالرنين المغناطيسي 4D تصور تدفق السوائل والاضطرابات والإجهاد القص الجداري داخل النموذج المطبوع ثلاثي الأبعاد ، مما يجعل من الممكن تحليل أنماط التدفق بعد صمامات القلب الاصطناعية. يمكن نقل سير العمل هذا إلى إجراءات طبية تدخلية مختلفة لأغراض التدريب أو التخطيط. تسمح هذه التقنية بإجراء فحص في المختبر عن كثب لسلوك التدفق في الأوعية القلبية الوعائية الكبيرة وتوفر إمكانات كبيرة لتخطيط العلاج الفردي.