Name: 3D Printing der präklinischen X-ray computertomographische Datensätze (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-03-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: Lernen Sie die Erstellung anatomischer Modelle aus präklinischen Röntgen-CT-Datensätzen mittels 3D-Druck. Diese Methode ermöglicht die Visualisierung komplexer Skelett- und Weichgewebestrukturen für Forschung und Lehre.

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Wir bedanken uns herzlich die Nanovic Institute for European Studies, der Glynn Familie Honors Program, Notre Dame Integrated Imaging Facility (NDIIF) und Carestream Health für die finanzielle Unterstützung für dieses Projekt. Forschung auf Kaninchen kranialen Entwicklung von NSF BCS-1029149 zu MJR unterstützt.

Ein. Tiere <ol><li> Für die Ergebnisse unten berichteten, wurde ein männlicher Lobund-Wistar-Ratte von zehn Monaten aus dem Freimann Life Science Center, University of Notre Dame (Notre Dame, Indiana, USA) erhalten. Eine ex vivo New Zealand White Rabbit (männlich, Alter = 8 Wochen) skull Probe in 10% Formalin konserviert, wurde aus dem Labor von Prof. Matthew Ravosa, University of Notre Dame erhalten. </li><li> Für die in vivo Bildgebung, war die Ratte betäubt durch Isofluoran (2,5% Durchfluss) mit der Wartung über eine Nasen-Konus-System. Das Tier wurde positioniert anfällig im Standard Ratten-Bett (M2M Imaging Inc., Cleveland, Ohio) mit dem Albira Bildstation zugeführt. Limbs positioniert wurden seitlichen vom Rumpf für eine einheitliche CT Akquisition. </li><li> Nach der Bildaufnahme abgeschlossen war, wurde die Ratte von der Bugspitze entfernt und in der Erholung Käfig, bis Chorumgang. </li><li> Für Scans des Kaninchens Schädel, wurde die Probe bei der Ratte Bett gelegtin einem verschlossenen Plastikbeutel mit Formalin. </li></ol> 2. Image Acquisition and Reconstruction <ol><li> In vivo und ex vivo Bild Akquisitionen wurden mit dem Albira CT-System (Carestream Molecular Imaging, Woodbridge, CT). Das System wurde auf ein Bett von 180 mm Länge, indem Sie drei kreisförmigen Scans (600 Vorsprünge pro Scan), die jeweils mit einem 65 mm FOV, die dann gemeinsam beim Wiederaufbau genäht scannen. Die Röntgenquelle wurde zu einem Strom von 400 uA und Spannung von 45 kVp eingestellt und verwendet einen 0,5 mm Al Filter zu härten des Strahls. Ungefähre Strahlung tiefe Äquivalentdosis für CT-Einstellungen betrug 660 mSv und flache Äquivalentdosis war 1171 mSv. Diese Dosen sind mehr als 10-fach niedriger als gemeldet LD50-Werte. </li><li> Bilder rekonstruiert werden mit der FBP (Filtered Back Projection)-Algorithmus über die Albira Suite 5.0 Reconstructor mit &quot;Standard&quot;-Parameter. Diese Kombination Akquisition und Rekonstruktion Einstellungen erzeugen einen final Bild mit 0,125 mm isotrope Voxel als ausreichend ganze Tier Analyse und 3D-Drucken von anatomischen Strukturen. </li></ol> 3. Data Processing <ol><li> Skelettmerkmale von CT-Scans können aus den Rohdaten ohne Segmentierung gedruckt werden. Jedoch ist die Segmentierung der Weichteile vor der Verarbeitung der Daten für die 3D-Druck erforderlich. Hier zeigen wir ein Beispiel mit Lungengewebe. <ol><li> Original öffnen microPET (Datenformat für alle Modalitäten der Albira Imaging System)-Datei </li><li> Zeichnen Sie ein Volumen von Interesse (VOI) um die Maus so, dass alle externen Raum entfernt wird. </li><li> Unter dem &quot;VOI Tools &#39;Registerkarte wählen Sie&quot; Mask Außerhalb gewählte VOI&#39; und stellen Sie die Maskierung Wert -1.000 Hounsfield Units (HU, Röntgendichte Maßstab für CT), die effektiv gesetzt werden den Außenraum der CT Dichtewert der Luft. </li><li> Mit all den äußeren Raum entfernt, unter der Registerkarte &quot;Tools&quot; die Option &quot;Externe&quot;, klicken Sie dann auf Drop-Down-Pfeil und wählen Sie &quot;Segmentation&quot; </li><li> Set Bereich auf -550 bis -200 und klicken Sie auf &quot;OK&quot;. </li><li> Wenn die Datei sehr groß ist, wählen Sie Registerkarte &quot;Tools&quot; die Option &quot;Reduzieren&quot; und starten Sie das Programm </li><li> Speichern als Analysieren Datei </li></ol></li><li> Die Daten müssen zuerst in DICOM-Format mit PMOD (PMOD Technologies LTD, Zürich, Schweiz) Analyse-Software konvertiert werden. <ol><li> Öffnen Sie das PMOD Image Processing Software Package. </li><li> Entlang der oberen Zeile, wählen Sie die Registerkarte Ansicht. </li><li> In der rechten unteren Symbolleiste auf den nach unten weisenden Pfeil beschriftet Database unter Last. </li><li> Wählen microPET für die CT-Rohdaten oder Analysieren der segmentierten Lunge. </li><li> Wählen Sie die entsprechende Datei und klicken Sie auf Hinzufügen ausgewählt. </li><li> Klicken Sie auf Öffnen. </li><li> In der rechten unteren Symbolleiste auf den nach obenPfeil unter Speichern. </li><li> In diesem Menü wählen Sie den Dateityp DICOM. </li><li> Benennen Sie die Datei und wählen Sie Speichern. </li><li> Schließen PMOD. </li></ol></li><li> DICOM-Daten enthält volumetrischen Dichtewerte für jeden Voxel. Um diese Daten zu drucken, muss es als eine zusammenhängende Oberfläche statt einer Volumen verarbeitet werden. ImageJ v1.43u wird verwendet, um Oberflächen-Renderings zur weiteren Verarbeitung zu erhalten. <ol><li> Offene ImageJ Image Processing Software </li><li> Wählen Sie Datei&gt; Importieren. </li><li> Wählen Sie Image Sequence. </li><li> Navigieren Sie zu der Datei mit dem neu erstellten DICOM und es auszuwählen. </li><li> Wählen Sie Plug-Ins&gt; 3D&gt; 3D-Viewer. </li><li> Zwei Fenster erscheinen, das 3D-Viewer angezeigt und ein ADD-Fenster. </li><li> Unter Anzeige wie in der ADD-Fenster Lautstärke ändernan die Oberfläche. </li><li> Ändern Sie den Standardwert von Threshold auf 210. </li><li> Klicken Sie auf OK. </li><li> In der 3D-Viewer-Menüleiste Datei&gt; Exportieren Oberflächen&gt; WaveFront. </li><li> Benennen Sie die Datei und klicken Sie auf Speichern. </li></ol></li><li> Zwei Programme, meshlab v1.3.1 und netfabb Studio Basic 4.9, wird gleichzeitig zu entfernen überschüssiges Gewebe, verbinden sich getrennt Maschen, Reparatur Löcher, und glätten das endgültige Netz. Die Hauptunterschiede zwischen diesen beiden Programmen sind die Werkzeugsätze zur Verfügung des Benutzers, und ein Teil der Grenzfläche Navigationssteuerelement. Sie sind beide 3D-Mesh-Editing-Software-Programme und ihre Verwendung zusammen bietet die einfachste Ansatz zur Bearbeitung des Modells. <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /> zeigt an, dass diese Maßnahmen in meshlab v1.3.1 ausgeführt werden soll <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /> zeigt an, dass diese Maßnahmen in netfabb Studio Basic 4,9 ausgeführt werden soll <ol><li> Um greift in Programm importieren: <ol><li> Öffnen meshlab v1.3.1 <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Von der Menüleiste wählen Sie File&gt; New Leeres Projekt. </li><li> SELCT Datei&gt; Importieren Mesh. </li><li> Wählen Sie die Datei und klicken Sie auf Öffnen. </li><li> Sobald die Datei geladen wurde, wird ein Dialogfenster geöffnet. Keeping Unify Doppelte Vertices überprüft, drücken Sie OK. <ol><li> Öffnen netfabb Studio Basic 4.9. <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Ziehen Sie die gewünschte Datei direkt auf dem netfabb Studio Basisbildschirm. </li></ol></li></ol></li><li> Um unerwünschte Mesh von der Oberfläche zu entfernen: <ol><li> Aus der Menüleiste meshlab, wählen Sie Filter&gt; Reinigung und Reparatur&gt; entfernen Isolated Pieces (WRT Durchmesser). <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Entfernen getrennt verbundenen Komponenten, deren Durchmesser kleiner ist als der angegebene Konstante. Geben Sie einen maximalen Durchmesser für diese Komponenten und klicken Sie auf Übernehmen. </li><li> Allmählich erhöhen den maximalen Durchmesser zu größeren Stücken entfernen. Klicken Sie auf Übernehmen nach jedem Durchmesser Modifikation. </li></ol></li><li> Mit getrennten Stücke zu verbinden, müssen Löcher in den aktuellen Maschen an den gewünschten Stellen einer neuen Bindung geschnitten werden, und eine Brücke von Mesh-must zwischen gebaut werden. <ol><li> Verwenden Sie das Auswahl-Werkzeug, siebten Tool von links in der Menüleiste, um die Teile des Netzes, das durchgeführt werden sollen geschnitten auszuwählen. <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Löschen ausgewählte Stücke aus Mesh mit der Delete-Taste Faces, das dritte Werkzeug von links in der Menüleiste. </li><li> Von der Menüleiste wählen Sie File&gt; Export Mesh-As. </li><li> Benennen Sie die Datei, und ändern Sie den Dateityp auf STL. </li><li> Drücken Sie auf Speichern. </li><li> Ein Dialogfenster mit Optionen zum Speichern erscheint, drücken Sie OK. <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Ziehen Sie diese neue Datei in netfabb. </li><li> Auf dem oberen Menü die Option ReparierenDas vierte Werkzeug von links. </li><li> Wählen Sie das Add Dreiecken Werkzeug, dreizehnte von links. </li><li> Klicken Sie auf eine offene Kante (sie werden gelb) auf der einen Seite und dann auf einer offenen Kante auf der anderen Stück. Erstellen 5-10 Brücken über den Spalt. </li><li> Wählen Sie die Automatische Reparatur-Taste in der unteren rechten </li><li> Markieren Standard Repair. </li><li> Klicken Sie auf Ausführen. </li><li> Drücken Sie Abbrechen, nachdem die Reparatur ausgeführt wurde. </li></ol> Optional: Einige erstellt Dreiecken kann die falsche Orientierung. Die folgenden Schritte können verwendet werden, um diese Dreiecke orientieren werden. <ol><li> Wählen Sie den Flip Ausgewählte Dreiecke Button. </li><li> Klicken auf beliebigen desorientiert Dreiecke um alle Dreiecke in der richtigen Richtung zu drehen. </li></ol></li><li> AufReparatur Krater und Löcher, muss gesamte Löcher und Krater entfernt werden und Brücken müssen auf jeder Seite des Netzes aufgebaut werden. <ol><li> Klicken Sie auf das Auswahl-Werkzeug. <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Wählen Sie den Krater oder Löcher gefüllt werden. </li><li> Klicken Sie auf die Delete Faces-Taste. </li><li> Von der Menüleiste wählen Sie File&gt; Export Mesh-As. </li><li> Benennen Sie die Datei, und ändern Sie den Dateityp auf STL. </li><li> Drücken Sie auf Speichern. </li><li> Ein Dialogfenster mit Optionen zum Speichern erscheint, drücken Sie OK. </li><li> Ziehen Sie diese neue Datei in netfabb. <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Auf dem oberen Menü die Option Reparieren </st<html> rong&gt;, das vierte Werkzeug von der linken Seite. </li><li> Wählen Sie das Add Dreiecken Werkzeug, dreizehnte von links. </li><li> Klicken Sie auf eine offene Kante (sie werden gelb) auf der einen Seite und dann auf einer offenen Kante auf der anderen Stück. Erstellen 5-10 Brücken über den Spalt. </li><li> Wählen Sie die Automatische Reparatur-Taste in der unteren rechten </li><li> Markieren Standard Repair. </li><li> Klicken Sie auf Ausführen. </li><li> Drücken Sie Abbrechen, nachdem die Reparatur ausgeführt wurde. </li></ol></li><li> Laplace Glättung der Glättungsalgorithmus in meshlab, wird verwendet, um das Objekt zu glätten unter Wahrung der strukturellen Integrität des Modells. <ol><li> Navigieren Sie Filter&gt; Glätten&gt; Verkleidungs-und Deformation&gt; Laplace Smooth.iles/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg &quot;/&gt; </li><li> Wählen Sie eine Nummer zu glätten Iterationen. Mehr Iterationen wird in einem glatteren Modell führen, sondern jede Iteration langsam verschlechtert das Volumen des Modells, das in getrennten Stücken und scharfe Kanten entstehen können. 1-5 Iterationen werden empfohlen. </li><li> Drücken Sie OK. </li><li> Von der Menüleiste wählen Sie File&gt; Export Mesh-As. </li><li> Benennen Sie die Datei, und ändern Sie den Dateityp auf STL. </li><li> Drücken Sie auf Speichern. </li><li> Ein Dialogfenster mit Optionen zum Speichern erscheint, drücken Sie OK. </li><li> Ziehen Sie diese neue Datei in netfabb. <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Auf dem oberen Menü die Option Repair, das vierte Werkzeug von der linken Seite. </li><li> Wählen Sie das Add Dreiecken Werkzeug, thirteenth von links. </li><li> Klicken Sie auf eine offene Kante (sie werden gelb) auf der einen Seite und dann auf einer offenen Kante auf der anderen Stück. Erstellen 5-10 Brücken über den Spalt. </li><li> Wählen Sie die Automatische Reparatur-Taste in der unteren rechten </li><li> Markieren Standard Repair. </li><li> Klicken Sie auf Ausführen. </li><li> Drücken Sie Abbrechen, nachdem die Reparatur ausgeführt wurde. </li><li> Von der Menüleiste wählen Sie File&gt; Export Mesh-As. </li><li> Nennen Sie die letzte Datei und ändern Sie den Dateityp auf STL. </li><li> Drücken Sie auf Speichern. </li><li> Ein Dialogfenster mit Optionen zum Speichern erscheint, drücken Sie OK. </li></ol></li></ol></li></ol> 4. Printing <ol><li> Drucken mit der Makerbot <ol><li> Öffnen Sie die STL-Datei in ReplicatorG. ReplicatorG ist ein Makerbot Industries-Programm verwendet werden, um mit dem Makerbot kommunizieren. </li><li> Klicken Maßstab aus der unteren rechten Ecke und wählen Füllen Sie den Build-Space! </li><li> Wählen Sie Drehen und klicken Lay Flat. </li><li> Klicken Center. </li><li> Für Modelle mit feinen Details, wählen Sie füllen Bauplattform zu skalieren Modell. </li><li> Aus dem gleichen Menü, klicken Sie auf und wählen Sie Setzen Sie auf Platform. </li><li> Sobald die richtige Ausrichtung erreicht worden ist, wählen Sie generieren GCODE aus der oberen Menüleiste. * Ein Fenster mit Druckoptionen erscheint. </li><li> Wählen Sie den Extruder, der das Filament bieten wird, um das Objekt (links oder rechts) zu drucken. </li><li> Wählen Sie Raft / Support. </li><li> Aus dem Dropdown-Menü mit dem Titel Use Trägermaterial, wählen Sie Full Support. </li><li> Wählen Sie Generate GCODE. Ein Pop-up-Fenster zeigt den Fortschritt der GCODE erscheint. </li><li> Sobald die GCODE abgeschlossen ist, wählen Sie Build für die Verwendung mit SD-Karte einreichen. </li><li> Klicken Sie auf Speichern. </li><li> Ziehen Sie die Datei auf einer SD-Karte. </li><li> Legen Sie die SD-Karte in den Makerbot und mit dem Makerbot Tastatur Wählen Sie Drucken aus SD. </li><li> Unter Druck von SD, wählen Sie den gewünschten Dateinamen ein. Der Makerbot automatisch auf warm-up beginnen, um das Objekt zu drucken. </li></ol></li><li> Shapeways Printing <ol><li> Nach dem Erstellen Sie ein kostenloses Konto mit Shapeways kann der STL-Datei direkt auf dem Shapeways Website hochgeladen werden: <a href="http://www.shapeways.com/upload/" target="_blank">http://www.shapeways.com/upload/</a> </li><li> Klicken Sie auf Hochladen und wählen Sie die STLDatei. </li><li> Wählen Sie einen Titel für die hochgeladene Datei. </li><li> Wählen Sie eine Maßeinheit aus dem Dropdown-Menü. </li><li> Klicken Sie auf Upload Model. </li><li> Die Datei ist nun bereit zum Drucken über Shapeways. Sobald die Datei hochgeladen Shapeways dauert ein paar Minuten, um die Datei zu verarbeiten, um sicherzustellen, dass es tatsächlich gedruckt werden können. Sie werden in der Lage sein, um das Modell aus dem &quot;meine Modelle&quot; Seite nach ca. 10 Minuten zu drucken. </li><li> Die &quot;weiße starke und flexible&quot; Auswahl wurde verwendet, um Skelettstrukturen drucken, während &quot;purple starke und flexible&quot; für Lungengewebe verwendet wurde. </li></ol></li><li> ProJet HD 3000 Printing <ol><li> Die STL-Datei kann auch ausgedruckt werden unter Verwendung eines kommerziellen hochauflösenden dreidimensionalen Drucker wie der ProJet HD 3000 (Springboard Engineering Solutions LLC, Innovation Park, Notre Dame, IN, USA). </li><li> Die STL-Datei wird in das 3D Systems proprietäre Software geladen, um das Layout der Job auf dem Plattform. Dies erfordert Ändern der Orientierung des Modells im Bereich um die Verwendung von Wachs-Unterstützung und die Druckzeit zu minimieren. Diese Datei wird gespeichert. </li><li> Der Auftrag wird dann elektronisch an den Drucker gesendet. </li><li> Eine Plattform aus Aluminium in den Drucker geladen und das ProJet HD 3000 beginnt, um das Objekt zu drucken. </li><li> Das Modell wird dann von der Plattform entfernt und in einem Ofen bei etwa 73 ° C, um den Träger Wachs aus dem Modell zu schmelzen. </li><li> Das Objekt wird heiß und entfernt sich mit einem Kimwipe zur restlichen Oberfläche Wachs zu entfernen ausgelöscht. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Kazmer, D. O., Speight, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+Injection+Molding+Technology+for+the+Next+Millennium%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Injection+Molding+Technology%22%5BJournal%5D)">Polymer Injection Molding Technology for the Next Millennium.</a> Journal of Injection Molding Technology. 1 (2), 81-90 (1997).</li>
<li>Bradshaw, S., Bowyer, A., Haufe, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+intellectual+property+implications+of+low-cost+3D+printing%5BTitle%5D)+AND+%22ScriptEd%22%5BJournal%5D)">The intellectual property implications of low-cost 3D printing.</a> ScriptEd. 7 (1), 5-31 (2010).</li>
<li>Partridge, R., Conlisk, N., Davies, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-lab+three-dimensional+printing%3A+An+inexpensive+tool+for+experimentation+and+visualization+for+the+field+of+organogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Organogenesis%22%5BJournal%5D)">In-lab three-dimensional printing: An inexpensive tool for experimentation and visualization for the field of organogenesis.</a> Organogenesis. 8 (1), 1-6 (2012).</li>
<li>Guillot, A., Champely, S., Batier, C., Thiriet, P., Collet, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+spatial+abilities%2C+mental+rotation+and+functional+anatomy+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Health+Sci.+Educ.+Theory+Pract%22%5BJournal%5D)">Relationship between spatial abilities, mental rotation and functional anatomy learning.</a> Adv. Health Sci. Educ. Theory Pract. 12, 491-507 (2007).</li>
<li>D Printing Materials on Shapeways [Internet]. , Shapeways. Available from: 
 
 <a target="_blank" href="http://www.shapeways.com/materials/white_strong_flexible">http://www.shapeways.com/materials/white_strong_flexible</a> (2013).</li>
<li>MakerBot Replicator [Internet]. , Makerbot. Available from: 
 
 <a target="_blank" href="http://store.makerbot.com/replicator.html">http://store.makerbot.com/replicator.html</a> (c2009-2013).</li>
<li>Information from the ProJet HD 3000 Technical Brochure [Internet]. , 3d Systems. Available from: 
 
 <a target="_blank" href="http://www.3dsystems.com/products/datafiles/projet/ProJet_HD_3000_Brochure_USEN.pdf">http://www.3dsystems.com/products/datafiles/projet/ProJet_HD_3000_Brochure_USEN.pdf</a> (2009).</li>
<li>Cignoni, P., Scopigno, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sampled+3D+models+for+CH+applications%3A+a+viable+and+enabling+new+medium+or+just+a+technological+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22Association+for+Computing+Machinery+Journal+on+Computing+and+Cultural%22%5BJournal%5D)">Sampled 3D models for CH applications: a viable and enabling new medium or just a technological exercise.</a> Association for Computing Machinery Journal on Computing and Cultural. 1 (1), 1(2008).</li>
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<li>Sheridan, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabricating+consent%3A+three-dimensional+objects+as+rhetorical+compositions%5BTitle%5D)+AND+%22Computers+and+Composition%22%5BJournal%5D)">Fabricating consent: three-dimensional objects as rhetorical compositions.</a> Computers and Composition. 27, 249-265 (2010).</li>
<li>Windisch, G., Salaberger, D., Rosmarin, W., Kastner, J., Exner, G. U., Haldi-Brandle, V., Anderhuber, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Model+for+Clubfood+Based+on+Micro-CT%5BTitle%5D)+AND+%22Data.+J.+Anat%22%5BJournal%5D)">A Model for Clubfood Based on Micro-CT.</a> Data. J. Anat. 210, 761-766 (2007).</li>
</ol>

W. Matthew Leevy ist ein Berater für Carestream Molecular Imaging. Brian Stamile ist ein Support-Techniker für MakerBot Industries.

X-ray CT-Datensätze eines lebenden Lobund-Wistar Ratte und eine Ex-vivo New Zealand White Rabbit Schädel wurden genutzt, um die Machbarkeit der 3D-Objekt Produktion von präklinischen biologischen Daten demonstrieren. Models generiert wurden mit drei unterschiedlichen Quellen: 1) Die beliebte MakerBot Replicator, 2) Die Drittfirma Shapeways Inc, und 3) die hochwertigen kommerziellen ProJet HD 3000. Jeder Drucker konnte Objekten, die das Prinzip Ziel einer verstärkten Datenvisualisierung zufrieden zu generieren. Während der Prozess des Druckens präklinische CT-Daten wurden die Vor-und Nachteile der einzelnen Verfahren zum Drucken ermittelt und zusammengefasst für den Endanwender. Der MakerBot Replicator ist eine kostengünstige ($ 1.750) bench top Lösung, die für praktisch jedes Labor rund um den Globus. Es kann in mehreren Farben mit preiswerten Eingänge (a rat CT mit Lungen etwa $ 3,50 in Kunststoff) zu drucken. Allerdings ist die Makerbot durch Beschluss beschränkt,und damit einige Modelle müssen für die ordnungsgemäße Extrusion und Visualisierung der vorgesehene Aufbau vergrößert werden. Shapeways Inc. bietet eine hervorragende Reihe von Auswahlmöglichkeiten in Bezug auf Farbe und Material. Die Modelle sind hochauflösende und robust. Während die Preise etwa 10-fach höher als die MakerBot auf einer pro Einheit (a rat CT mit Lungen war $ 41,61) sind, kann ein Benutzer ausführen eine begrenzte Anzahl von Arbeitsplätzen und vermeiden Sie die Kosten im Voraus für den Kauf eines Druckers. Die Zwei-Wochen Vorlaufzeit von Shapeways ist ein kleiner Nachteil. Die ProJet HD 3000 vorgesehen herausragende Modelle in Bezug auf Auflösung und Kraft. Wir hatten das Glück, den Druck von unseren Objekten auf dem ProJet HD 3000 bei Innovation Park in Notre Dame (ca. $ 30 für eine Ratte CT mit Lungen für Arbeit und Material) zusammenziehen. Benutzer können Schwierigkeiten haben, Zugang zu dieser Art von Geräten, wie sie im Bereich von $ 80.000 sind preislich, und es ist mühsam, mit mehreren Farben sowie zu drucken. Da jedes Instrument / Herstellerbietet eine andere Metrik, um die Auflösung für Objekt-Druck (Shapeways Mindestmaß an detail = 0,2 mm, minimale Wandstärke = 0,7 mm, 5 MakerBot Schichtdicke = 0,2-0,3 mm mit einer 0,4 mm Düse, 6 ProJet HD 3000 DPI = 656 beschreiben x 656 x 800 mit einer Genauigkeit von 0,025-0,05 mm), deutet auf eine qualitative Beurteilung der relativen Auflösungen zwischen jedem System, dass beide Shapeways und die ProJet HD-System kann in hohen Details maßstabsgetreu drucken, während einige Objekte für den erfolgreichen Einsatz vergrößert werden muss Die MakerBot. Gemeinsam sind alle drei Methoden umweltfreundlich und bieten ein bequemes Mittel, um einfache Produktion von hoch detaillierte präklinischen Röntgen-CT-Modelle erreichen. Abschluss Allmählich hat sich die Technik des 3D-Drucks leichter zugänglich geworden, da beide die Kosten und Komplexität minimiert wurden. 8, 9 Nun, buchstäblich jeder kann hochauflösende, dreidimensionale Objekte aus dig druckenital-Dateien. Diese detaillierte dreidimensionale Objekte können nützliche Werkzeuge für beide Pädagogen und Forscher gleichermaßen. Darüber hinaus bieten sie ein Mittel der visuellen Kommunikation, die zur Erreichung eines besseren Verständnis hilft. 10 Zum Beispiel, Mediziner können Muster oder Patienten-spezifische Modelle zu verwenden, um sowohl die Kommunikation und das Verständnis mit ihren Kollegen und Patienten zu verbessern. 11 Obwohl Darstellung auf 2D-Bildschirmen hat einen langen Weg zurückgelegt, es gibt absolut keinen Ersatz für die visuelle und sensorische Erfahrungen mit einem realen Objekt, das in der Lage gehalten, gedreht, untersucht und bewegt ist. Ein Modell mit einem elektronischen Darstellung der Daten gepaart ist noch leistungsfähiger, da es Forschern, die physikalischen Objekt für die Regionen von Interesse zu untersuchen, und die Bereiche auf einem Computer-Modell für weitere quantitative Analyse finden können. Mit der richtigen Datenerfassung, Oberflächen-Rendering, und Stereolithografie Bearbeitung, ist es möglich, schnell zu produzieren detaillierte, relatiVely preiswerte Modelle von X-ray CT-Daten. Hier stellen wir eine detaillierte, schrittweise Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Modells aus vorklinischen Kleintier Daten mit einer Röntgen-Mikro-CT gesammelt. Akquirierten unsere in vivo und ex vivo-CT-Daten unter Verwendung eines Albira Bildstation, und die nachfolgende Verarbeitung durchgeführt mit PMOD, ImageJ, meshlab und netfabb Softwarepakete. Schließlich bieten wir detaillierte Anweisungen zur dreidimensionalen Modells Bedrucken mit einer Reihe von kommerziellen Lösungen ermöglichen. In jedem Fall ist das Endergebnis ein Modell, das eine einzigartige, handgehaltenen, physische Manifestation der akquirierten tomographischen Daten, die normalerweise an einem Computer-Bildschirm beschränkt wäre bereitstellt.

<table border="1"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> Benötigte Programme <ol><li> Albira Bild Acquirer </li><li> PMOD </li><li> ImageJ </li><li> Meshlab </li><li> Netfabb </li><li> ReplicatorG </li></ol></td></tr></tbody></table>

3d printing der präklinischen x-ray computertomographische datensätze

3D Printing of Preclinical X-ray Computed Tomographic Data Sets

Three-Dimensional Printing ermöglicht die Herstellung von sehr detaillierten Objekten durch einen Prozess als additive Fertigung bekannt. Traditional, Schimmel-Injektionsverfahren, Modelle oder Teile erstellen haben mehrere Einschränkungen, ist die wichtigste von denen eine Schwierigkeit, hochkomplexe Produkte in einer zeitnahen, kostengünstigen Art und Weise. 1 jedoch schrittweise Verbesserungen im dreidimensionalen Drucktechnik geführt haben in beiden High-End und Wirtschaft Instrumente, die jetzt verfügbar sind für die einfache Produktion von kundenspezifischen Modellen. 2 Diese Drucker haben die Fähigkeit zu extrudieren hochauflösende Objekte detailliert genug, um genau in vivo Bilder von einer präklinischen Röntgen-CT-Scanner erzeugt stellen . Mit der richtigen Datenerfassung, Oberflächen-Rendering, und Stereolithografie Bearbeitung, ist es nun möglich und kostengünstig zu schnell produzieren detaillierte Skelett und Weichteilen Strukturen von X-ray CT-Daten. Selbst in den frühen Stadien der Entwicklungment, die anatomischen Modelle von dreidimensionalen Druckverfahren Appell an beide Pädagogen und Forscher, die die Technologie nutzen können, um Visualisierung Kenntnisse zu verbessern produziert. 3, 4 Die wirklichen Vorteile dieser Methode ergeben sich aus der konkreten Erfahrung der Forscher können mit Daten, die nicht können adäquat durch einen Computerbildschirm befördert. Die Übersetzung der prä-klinischen 3D-Daten zu einem physischen Objekt, das eine exakte Kopie der Versuchsperson ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die Visualisierung und Kommunikation, insbesondere für im Zusammenhang Imaging Research für Studenten, oder solche in anderen Bereichen. Hier stellen wir eine detaillierte Verfahren zum Bedrucken von Kunststoff-Modelle von Knochen und Orgel Strukturen von X-ray CT abgeleitet scannt Verwendung eines Albira Röntgen-CT-System in Verbindung mit PMOD, ImageJ, meshlab, netfabb und ReplicatorG Software-Pakete.

<img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig1.jpg" /> Abbildung 1. Gedruckte 3D-Modelle der Lunge und Skelett Merkmale einer Ratte Röntgen-CT-Datensatz. Objekte wurden mit einem ProJet HD 3000 (links), Shapeways Inc. (Center) oder eine MakerBot Replicator (rechts). Der Maßstab = 2 cm. Man beachte, dass die Balken in Feld C kleiner als der von A und B, so dass in einigen Fällen das MakerBot müssen ein erweitertes Objekt zu drucken, um so genau Ausgang reflektiert. Abbildung 1 zeigt die Endprodukte für drei Methoden der Druck desselben in vivo Ratte CT-Datensatz. Alle drei Modelle bestehen aus einem abgeschnittenen Skelettstruktur und abnehmbare Lunge, die unabhängig wurden gedruckt und genäht zusammen. Das Modell auf der linken Seite ist das Ergebnis der ProJet HD 3000 hochauflösenden Drucker, erstellt mit durchscheinenden Acryl-Kunststoff. Das Objekt in der Mittewurde unter Verwendung einer Drittfirma, Shapeways Inc., in dem die Skelettstruktur gedruckt mit Nylon 12 weißem Kunststoff wurde, während die Strukturen in respiratorischen lila hergestellt wurden. Diese ersten beiden Modelle wurden tatsächlichen Skala gedruckt wird, die ungefähr 11 cm lang ist. Das Objekt in rechten wurde unter Verwendung des MakerBot. Das Grundgerüst wurde gedruckt mit naturfarbenen ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) Kunststoff und die Lungen mit lindgrünen ABS. Wegen der Auflösungsgrenzen der MakerBot könnte dieses Modell nicht druckenden ohne Abbau von feinen Struktur wie dem Brustkorb zu skalieren. Stattdessen wurde das Modell um fast 2X skaliert mit dem &quot;füllen bauen space&quot;-Option, um die gewünschte visuelle Detail zu erhalten, was in einem Objekt von 21 cm in der Länge. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig2.jpg" /> Abbildung 2. Gedruckte 3D-Modelle einer ex vivo Kaninchen skull Daten gesetzt. Die angezeigten Objekte gedruckt wurden mit einem ProJet HD 3000 (links), Shapeways Inc. (Center) und ein MakerBot Replicator (rechts). Der Maßstab bezeichnet 1 cm. Abbildung 2 zeigt die Endprodukte der einzelnen Druckverfahren für die ex vivo Kaninchen Schädel-CT-Datensatz. Das Modell auf der linken Seite ist das Ergebnis aus der ProJet HD 3000 hochauflösende Drucker mit durchscheinenden Acryl-Kunststoff. Das Modell in der Mitte war weiß Nylon12 Kunststoff durch Shapeways gedruckt. Das Objekt rechts wurde aus weißem Kunststoff mit dem MakerBot gedruckt. Alle drei Objekte wurden gedruckt zu skalieren und zu messen etwa 8,5 cm in der Länge. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig3.jpg" /> Abbildung 3. Gedruckte 3D-Modelle einer vollständigen rat Röntgen-CT-Datensatz. Objekte wurden mit einem ProJet HD 3000 (links), und Shapeways Inc. (rechts). Die Skala bAr 1 cm. Abbildung 3 zeigt die Endprodukte für zwei Methoden der Druck einer vollen in vivo CT-Daten einer Ratte eingestellt. Beide Modelle bestehen aus einem kompletten Skelett-Struktur (minus dem Schwanz) und abnehmbare Lunge. Das Modell auf der linken Seite ist die resultierende eines hochauflösenden Drucker, der ProJet HD 3000, gedruckt mit durchscheinenden Acryl-Kunststoff. Das Modell auf der rechten Seite wurde gedruckt Shapeways Druck, mit dem Grundgerüst erstellt mit weißen Nylon12 Kunststoff und die Lunge in lila. Diese beiden Modelle wurden tatsächlichen Skala gedruckt wird, die ungefähr 19 cm lang ist. Wegen der komplizierten Details benötigt, könnte die vollständige Skelett nicht mit dem MakerBot Replicator gedruckt werden. Während der Exploration von dreidimensionalen Drucktechniken wurden bestimmte Vor-und Nachteile beobachtet und sind in Tabelle 1 dargestellt. <table border="1"><tbody><tr><td><strong&gt; Method of Printing </td><td> Vorteile </td><td> Nachteile </td></tr><tr><td> MakerBot </td><td> Extrem schnell, Vielfalt an Farben erhältlich, können in zwei Farben drucken, äußerst kostengünstig </td><td> Unterste Ebene der Details. Entfernen der Trägermaterialien ist langsam (in der Größenordnung von einigen Stunden). </td></tr><tr><td> Shapeways </td><td> Varity von Farb-Optionen, verschiedene Materialien für den Druck, hohen Detaillierungsgrad, relativ preiswert </td><td> Zwei Wochen Zeit zu verarbeiten und erhalten einen Auftrag </td></tr><tr><td> ProJet HD 3000 </td><td> Relativ kurze Bearbeitungszeiten, höchste Level of Detail, hoher Durchsatz, einfache Trägermaterialien (Wachs) zu entfernen. </td><td> Teuerste im Vorfeld Kosten, nur eine Farb-Option im praktischen Einsatz. </td></tr></tbody></table> Tabelle 1. Vergleichvon 3D-Drucktechnologien zur Verfügung CT-Datensätze zu drucken.

Mit modernen Kunststoff-Extrusions-und Drucktechnologien, ist es nun möglich, schnell und kostengünstig zu produzieren physikalische Modelle von X-ray CT-Daten in einem Labor entnommen. Das dreidimensionale Drucken von tomographischen Daten ist eine leistungsfähige Visualisierungs-, Forschungs-und Bildungs-Tool, das jetzt von der präklinischen Bildgebung Gemeinschaft zugegriffen werden kann.

3D Printing der präklinischen X-ray computertomographische Datensätze

Three-dimensional printing allows for the production of highly detailed objects through a process known as additive manufacturing.  Traditional, ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, anatomische Modelle von präklinischen Röntgen-CT-Datensätzen mithilfe der 3D-Kunststoffdrucktechnologie zu erstellen. Dies wird erreicht, indem zunächst eine Ratte oder Maus in eine Bildgebungsstation eingelegt und im Röntgen-Computertomographiemodus gescannt wird. Anschließend werden die Daten rekonstruiert und für die Eingabe in ein handelsübliches 3D-Druckgerät formatiert.Im letzten Schritt druckt der Drucker ein komplexes physisches Modell von Skelett- oder Weichgewebedaten aus Kunststoff. Letztendlich dient die 3D-Drucktechnologie dazu, die Daten vom Computerbildschirm zu holen und in die Handfläche zu legen. Die Idee zu dieser Methode hatte ich erstmals, als ich im Labor mit Röntgen-CT-Datensätzen arbeitete und in meinen Ingenieurwissenschaftsveranstaltungen hier an der Notre Dame erstmals auf die 3D-Drucktechnologie aufmerksam wurde.Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber anderen bestehenden Methoden wie dem Spritzgießen von Kunststoffen liegt darin, dass der 3D-Druck die Erstellung äußerst komplexer Modelle ermöglicht, die andernfalls nicht herstellbar wären. Obwohl diese Methode verwendet werden kann, um 3D-Daten von Skelettstrukturen zu drucken, lässt sie sich auch auf Weichgewebesysteme wie die Lunge anwenden und ergibt ein Endprodukt wie dieses. Alle in vivo und ex vivo durchgeführten Bildgebungen zur Demonstration dieses Protokolls wurden mit dem Albea-Röntgen-Computertomographiesystem aufgenommen; die Bilder wurden mithilfe des gefilterten Rückprojektionsalgorithmus über Albea Suite 5.0 rekonstruiert. Für die in vivo-Bilder, die in diesem Protokoll gezeigt werden, wurde ein männlicher Low-Bun-Star-Ratte im Alter von 10 Monaten vollständig narkotisiert mit ISO-Fluoran gescannt; für die ex vivo-Bildgebung. Ein Schädelprobe eines weißen Neuseeland-Kaninchens, die in 10 % Formalin konserviert wurde, wurde gescannt. Diese kombinierten Aufnahme- und Rekonstruktionseinstellungen erzeugen ein endgültiges Bild mit isometrischen Voxel von 0,125 Millimeter, was als ausreichend für die Analyse des gesamten Tieres und den 3D-Druck anatomischer Strukturen angesehen wird. Beachten Sie, dass die skelettalen Merkmale aus den CT-Scans direkt aus den Rohdaten gedruckt werden können, ohne dass eine Segmentierung durchgeführt werden muss.Jedoch ist eine Segmentierung von Weichgeweben vor der Verarbeitung dieser Daten für den 3D-Druck erforderlich. Hier ist ein Beispiel mit Lungengewebe zu sehen. Anschließend müssen die Daten vom Mikro-PET- in das DICOM-Format umgewandelt werden. Mithilfe der PMOD-Analysesoftware enthalten die DICOM-Daten volumetrische Dichtewerte für jeden Voxel.Dann muss, um die DICOM-Daten für den Druck vorzubereiten, die Daten als zusammenhängende Oberfläche statt als Volumenbild verarbeitet werden. Mit der Software J, Version 1.43 U, können Oberflächen-Darstellungen für die weitere Verarbeitung erstellt werden. Abschließend können zwei Programme – MeshLab, Version 1.31, und Netfabb Studio Basic, Version 4.9 – gleichzeitig verwendet werden, um überschüssige Mesh-Teile zu entfernen, getrennte Meshs zu verbinden, Löcher zu reparieren und das endgültige Mesh zu glätten. Die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen beiden Programmen liegen in den zur Verfügung stehenden Werkzeugsätzen sowie in einigen Aspekten der Steuerung der Benutzeroberfläche.Beide sind Softwareprogramme zur 3D-Netzbearbeitung, und ihre gemeinsame Nutzung bietet den einfachsten Ansatz zur Modellbearbeitung. Stellen Sie sicher, dass Sie das Dateiformat als STL speichern, wenn Sie MeshLab verwenden. Um das CT-Modell mit dem Maker Bot zu drucken, öffnen Sie zunächst die STL-Datei, die in vorherigen Schritten im Replicator-G-Software erzeugt wurde.Replicator G ist ein Programm von MakerBot Industries, das verwendet wird, um mit dem Drucker in der unteren rechten Ecke des Softwaremenüs zu kommunizieren. Klicken Sie auf die Option „Skalieren“ und wählen Sie dann „Baurraum füllen“. Danach wählen Sie „Drehen“ und klicken anschließend auf „Flachlegen“.Klicken Sie dann bei Modellen mit feinen Details auf „Zentrieren“. Wählen Sie außerdem die Option „Baugruppe auffüllen“, um das Modell zu vergrößern. Klicken Sie anschließend im selben Menü auf „Verschieben“ und wählen Sie „Auf Plattform setzen“ aus.Nachdem die korrekte Ausrichtung erreicht wurde, wählen Sie in der oberen Menüleiste „G-Code generieren“. Ein Fenster mit Druckoptionen erscheint nun auf dem Bildschirm. Wählen Sie nun den Extruder aus, der das Filament für den Druck des Objekts bereitstellt, entweder links oder rechts.Prüfen Sie auch dies. Wählen Sie im Dropdown-Menü „Use support material“ die Trägerschichtunterstützung aus. Stellen Sie sicher, dass Sie die Option „Vollständige Unterstützung“ auswählen.Als Nächstes wählen Sie „G-Code generieren“. Ein Popup-Fenster, das den Fortschritt der G-Code-Erstellung anzeigt, erscheint nun. Sobald die Erstellung des G-Codes abgeschlossen ist, wählen Sie „Zum Speichern erstellen“, um die Datei für die Verwendung mit einer SD-Karte zu speichern, und speichern Sie die zu diesem Zeitpunkt generierte Drag-Datei auf einer SD-Speicherkarte. Zum Übertragen legen Sie diese SD-Karte in den Maker Bot ein.Verwenden Sie dann das Keypad des Maker Bot, um „Drucken von SD“ auszuwählen, und wählen Sie den gewünschten Dateinamen aus. An diesem Punkt beginnt der Maker Bot automatisch mit dem Aufheizen, um das Objekt zu drucken. Hier sehen wir ein Zeitraffervideo, das den Druck des 3D-Modells aus einem CT-Datensatz durch den Maker Bot zeigt, um den Druckvorgang durchzuführen.Erstellen Sie zunächst über den Online-Dienst Shapeways ein kostenloses Konto auf der Shapeways-Website. Anschließend kann die zuvor generierte STL-Datei direkt hochgeladen werden. Wählen Sie einen Titel für die hochgeladene Datei.Wählen Sie dann eine Maßeinheit aus dem angezeigten Dropdown-Menü aus. Wählen Sie nun „Modell hochladen“. Sobald die Datei hochgeladen ist, benötigt die Website einige Minuten, um die Datei zu verarbeiten und sicherzustellen, dass sie gedruckt werden kann.Das Modell steht nach etwa 10 Minuten auf der Seite „Meine Modelle“ zum Drucken zur Verfügung. In der hier gezeigten Beispiel-Szene wurde die weiße, starke, flexible Auswahl zum Drucken der Skelettstrukturen verwendet, und die violette, starke, flexible Auswahl wurde zum Drucken des Lungengewebes verwendet. Die STL-Datei kann auch mit einem kommerziellen hochauflösenden 3D-Drucker, wie beispielsweise dem Projet HD 3000, ausgedruckt werden.Um dieses System zu nutzen, muss die STL-Datei zunächst in das proprietäre Format des 3D-Systems geladen werden, um den Druckauftrag auf der Plattform zu positionieren. Dazu ist es erforderlich, die Ausrichtung des Modells so zu verändern, dass sowohl der Verbrauch an Wachsstützstrukturen als auch die Druckdauer minimiert werden. Speichern Sie diese Datei, senden Sie sie elektronisch an den Drucker und laden Sie eine Aluminiumplattform in den Drucker ein.Das Projekt HD 3000 beginnt dann mit dem Druck des 3D-Objekts, wie hier dargestellt. Sobald der Druck abgeschlossen ist, entfernen Sie das Modell von der Plattform und stellen es in einen Ofen bei etwa 73 Grad Celsius. Dadurch schmilzt das Stützwachs vom Modell ab.Entfernen Sie das Objekt schließlich vorsichtig aus dem Ofen, solange es noch heiß ist, und wischen Sie es mit einem Kim-Tuch ab. Dadurch wird jegliches verbleibende Wachs von der Oberfläche des Objekts entfernt. Hier sehen wir die Endprodukte dreier Druckmethoden desselben in-vivo-Ratten-CT-Datensatzes.Alle drei Modelle bestehen aus einem beschnittenen Skelettgerüst und abnehmbaren Lungen, die unabhängig voneinander gedruckt und anschließend zusammengefügt wurden. Das hier gezeigte Modell ist das Ergebnis eines Proje HD 3000-Hochauflösungsdruckers und wurde aus durchscheinendem Acrylplastik hergestellt. Während dieses Objekt mithilfe eines Drittanbieters, Shapeways Incorporated, produziert wurde, bei dem das Skelettgerüst aus weißem Nylon-12-Plastik gedruckt wurde, während die Atemstrukturen in Lila hergestellt wurden, wurden diese Modelle maßstabsgetreu gedruckt und messen etwa 11 Zentimeter in der Länge.Dieses Objekt wurde aufgrund der Auflösungsgrenzen des MakerBot mit dem MakerBot hergestellt. Das Modell wurde vergrößert, was zu einem Objekt von 21 Zentimetern Länge führte. Hier sehen wir die Endprodukte jeder Druckmethode für den ex vivo CT-Datensatz des Kaninchen-Schädels.Alle drei Objekte wurden maßstabsgetreu gedruckt und messen etwa 8,5 Zentimeter in der Länge. Hier sehen wir die Endprodukte zweier Druckmethoden. Ein vollständiger in-vivo-CT-Datensatz der Ratte. Beide Modelle bestehen aus einer kompletten Skelettstruktur ohne Schwanz sowie abnehmbaren Lungen.Diese beiden Modelle wurden im Originalmaßstab gedruckt. Beachten Sie, dass aufgrund der erforderlichen komplexen Details das komplette Skelett nicht mit dem MakerBot Replicator gedruckt werden konnte. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein solides Verständnis dafür haben, wie Sie die 3D-Drucktechnologie nutzen können, um komplexe anatomische Modelle zu erstellen, die aus Röntgen-CT-Datensätzen abgeleitet sind.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Wir verwendeten Synchrotron-Tomographie an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in nicht-invasiv zu produzieren 3D-tomographischen Datensätze mit einer Pixel-Auflösung von 0.7μm. Mit Volume-Rendering-Software, ermöglicht dies die Rekonstruktion der internen Strukturen in ihrem natürlichen Zustand ohne Artefakte durch histologische Schnitte hergestellt.

Nicht-invasive 3D-Visualisierung mit Sub-Mikron-Auflösung mit Synchrotron-Röntgen-Tomographie

Zerstörungsfreie Volumen-Visualisierung können nur von tomographischen Techniken, von denen die am effizientesten ist die x-ray micro-Computertomographie (CT) erreicht werden.

Hochauflösende 3D Imaging von Ex-Vivo Biologische Proben von Micro-CT

Eine Methodik wird hier zur Darstellung anatomischer Bildgebungsdaten innerhalb von Kristallen. Wir schaffen skalierten dreidimensionale Modelle der biomedizinischen Bilddaten zur Verwendung in Sub-Oberflächen Lasergravieren (ssle) aus Kristallglas. Dieses Tool bietet eine sinnvolle Ergänzung zu Rechen Anzeige oder dreidimensional gedruckten Modelle innerhalb der klinischen oder pädagogischen Einstellungen verwendet.

Scaled Anatomisches Modell Creation of Biomedical Imaging tomographische Daten und assoziierten Labels für spätere Teilfläche Laser-Gravur (ssle) von Glaskristall

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um dreidimensionale gedruckten Modelle für präoperative Planung und intraoperative Reorganisation des komplizierten Kreislauf Standorten verwenden, beim Umgang mit einer angeborenen Aortenstenose Anomalie.

Drei-dimensionale Druck einer komplexen Aorten Anomalie

Ein Protokoll zur 3D-Visualisierung mikroskopischer Gewebestrukturen mit Hilfe einer Röntgen-spezifischen Färbemethode für die Röntgen-Computertomographie wird vorgestellt.

3D-Bildgebung von Weichgewebeproben mit einer Röntgen-spezifischen Färbemethode und nanoskopischer Computertomographie

Hier präsentieren wir die Entwicklung eines Mock-Circulation-Setups für die multimodale Therapiebewertung, die präinterventionelle Planung und die ärztliche Ausbildung zu kardiovaskulären Anatomien. Mit der Anwendung von patientenspezifischen tomographischen Scans ist dieses Setup ideal für therapeutische Ansätze, Schulungen und Schulungen in der individualisierten Medizin.

Entwicklung und Evaluierung von 3D-gedruckten kardiovaskulären Phantomen für die interventionelle Planung und Das Training

Wir beschreiben ein Verfahren zur Verarbeitung von Computertomographie (CT) -Scans zu High-Fidelity, reclaimable und kostengünstigen prozeduralen Aufgabentrainern. Die CT-Scan-Identifizierungsprozesse, der Export, die Segmentierung, die Modellierung und der 3D-Druck werden zusammen mit den dabei gewonnenen Problemen und Erkenntnissen beschrieben.

Erstellung eines High-Fidelity, Low-Cost, Intraossous Line Placement Task Trainers mittels 3D-Druck

Es wurde ein Workflow zur Erstellung dreidimensionaler (3D) virtueller Hybridmodelle entwickelt, der auf einem Kegelstrahl-Computertomographie-Datensatz und intraoralen optischen Scans unter Verwendung von Röntgenbildsegmentierungsmethoden und Freiform-Oberflächenmodellierung basiert. Digitale Modelle werden für die virtuelle Planung von rekonstruktiven dentoalveolären chirurgischen Eingriffen eingesetzt.

Digitale hybride Modellvorbereitung für die virtuelle Planung rekonstruktiver dentoalveolärer chirurgischer Eingriffe

Diese Methode demonstriert einen voxelbasierten 3D-Druck-Workflow, der direkt aus medizinischen Bildern mit exakter räumlicher Wiedergabetreue und räumlicher /kontrastreicher Auflösung druckt. Dies ermöglicht die präzise, abgestufte Kontrolle von Materialverteilungen durch morphologisch komplexe, abgestufte Materialien, die mit der Radiodichte korreliert sind, ohne Verlust oder Veränderung von Daten.

Voxel Printing Anatomy: Design und Herstellung realistischer, vorchirurgischer Planungsmodelle durch Bitmap-Druck

Hier wird eine neue Methode zur Erstellung eines personalisierten 3D-gedruckten Modells für die präoperative Beurteilung von Schilddrüsenoperationen vorgeschlagen. Es ist förderlich für präoperative Gespräche und verringert die Schwierigkeit einer Schilddrüsenoperation.

Ein personalisiertes 3D-gedrucktes Modell für die präoperative Beurteilung in der Schilddrüsenchirurgie

In dieser Arbeit wird ein detailliertes chirurgisches Planungsprotokoll unter Verwendung von 3D-Technologie mit freier Open-Source-Software vorgestellt. Dieses Protokoll kann verwendet werden, um die femorale Anteversion korrekt zu quantifizieren und eine derotationale proximale Femurosteotomie zur Behandlung von vorderen Knieschmerzen zu simulieren.

Dreidimensionale präoperative virtuelle Planung in der derotationalen proximalen Femurosteotomie

Lernen Sie die Erstellung anatomischer Modelle aus präklinischen Röntgen-CT-Datensätzen mittels 3D-Druck. Diese Methode ermöglicht die Visualisierung komplexer Skelett- und Weichgewebestrukturen für Forschung und Lehre.

3D Printing der präklinischen X-ray computertomographische Datensätze

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