Name: Anwendung des 3D-Drucks beim Bau von Gratlochring für Deep Brain Stimulation Implantate (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 2 s
Description: Erfahren Sie die Anwendung von 3D-Druck für personalisierte Gratlochringe bei Deep Brain Stimulation. Dieses Protokoll zeigt effiziente Herstellung kostengünstiger Implantate mit hoher Passgenauigkeit für individuelle Patientenbedürfnisse.

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Diese Arbeit wird durch Stipendien des Natural Science Fund der Provinz Guangdong (Nr. 2017A030313597) und der Southern Medical University (Nr. LX2016N006, Nr. KJ20161102).

1. Zeichnen eines zweidimensionalen (2D)-Bildes eines Gratlochrings
<ol><li>Öffnen Sie die CAD-Software (Computer Aided Design) mit 2D-Computern, und erstellen Sie dann ein grafisches Dokument.</li>
	<li>Klicken Sie auf Zeichnen | Und zeichnen Sie einen Referenzpunkt mit einer durchgezogenen Linie in der Zeichnung. Klicken Sie auf Ändern | Offset, und geben Sie den spezifischen Versatzabstand in der Befehlszeile ein.</li>
	<li>Klicken Sie auf das Objekt und drücken Sie die linke Maustaste, um eine durchgezogene Linie zu erstellen. Klicken Sie auf Ändern | Trimmen, wählen Sie den zu trimmenden Bereich aus und klicken Sie auf die zusätzliche Linie.</li>
	<li>Nehmen Sie zum Beispiel den inneren Gratlochring, zeichnen Sie drei verschiedene Ansichten des Innenrings basierend auf der vorgegebenen Größe in der CAD-Software. Zeichnen Sie zunächst die Frontansicht und ändern Sie das Diagramm sorgfältig, bis es mit der erwarteten Struktur übereinstimmt (Abbildung 1d).</li>
	<li>Zeichnen Sie die ansichtsweite Ansicht, indem Sie auf Zeichnen | Linie, um zuerst den Referenzpunkt zu konstruieren und dann auf Zeichnen | Kreis | Center, Durchmesser, und geben Sie den quantitativen Wert des bestimmten Radius des Kreises oder Durchmessers im Befehlsfenster ein. Klicken Sie auf die Mitte des Bezugspunkts, um einen Kreis zu bilden (Abbildung 1f).</li>
	<li>Zeichnen Sie die linke Ansicht des inneren Gratlochrings mit der gleichen Annäherung wie die der Vorderansicht (Abbildung 1e).</li>
	<li>Klicken Sie auf Dimension | Durchmesser, und klicken Sie dann auf den Umfang, um den Durchmesser des Kreises zu markieren (Abbildung 1f).</li>
	<li>Klicken Sie auf Dimension | Linear und markieren Sie die Länge und Dicke aller zugehörigen Strukturen (Abbildung 1d,e). Klicken Sie auf Dimension | Radius zur Markierung des Kammerwinkels (Abbildung 1d).</li>
	<li>Erstellen Sie mit demselben Protokoll zweidimensionale Zeichnungen des äußeren Gratlochrings und markieren Sie die tatsächliche Größe und die Beschriftung (Abbildung 1a- c).</li>
	<li>Fügen Sie technische Anforderungen des Produktionsprozesses hinzu, einschließlich Festigkeit, Zähigkeit und Mangel an Rissen. Darüber hinaus ist eine Glättung der Außenwand erforderlich.</li>
	<li>Klinken Sie auf Speichern, um das 2D-Bild des Gratlochrings zu speichern. HINWEIS: Alle oben genannten Strukturen befinden sich in Millimetereinheiten (mm).</li>
</ol>2. Aufbau eines 3D-Bildes des Gratlochrings
<ol><li>Starten Sie die 3D-Zeichnungssoftware (siehe Materialtabelle). Wählen Sie Neu | Teil | Solid und deaktivieren Sie die Option mit der Standardvorlage. Wählen Sie part_solid in neuen Dateioptionen aus, und klicken Sie auf Ok, um eine neue Schnittstelle zum Einrichten eines physischen Teilemodells zu erstellen.</li>
	<li>Klicken Sie im Menü-Manager auf der rechten Seite auf Die Funktion "Teil" und wählen Sie Erstellen | Solide | Blatt hinzufügen. Wählen Sie im Dropdown-Menü SOLID die Option Drehen | Fertig. Klicken Sie auf die Spur der vorläufigen Skizze. Wählen Sie die "vordere" Ebene als Skizzenebene aus, und klicken Sie dann unter SKET VIEWauf Standard.</li>
	<li>Wählen Sie die gepunktete Linie auf der rechten Symbolleiste des Fensters aus, und zeichnen Sie den oberen Teil des Teils in der zweidimensionalen Skizze. Die spezifische Größe unterliegt der zweidimensionalen Zeichnung. Klicken Sie dann auf Konform, und wählen Sie Fertig im Protrusionsfenster des Vorsprungs aus. Klicken Sie auf das Datum-Ebenensymbol.</li>
	<li>Wählen Sie im Menümanager Create | Solide | Blatt hinzufügenund Drehen | Fertig. Klicken Sie im Eigenschaftenmenü auf Bilateral und auf Fertig.</li>
	<li>Klicken Sie auf Front | Vorwärts | Standard- und dann Datumsebene | Gepunktete Linie, um den Querschnitt des Hakens des äußeren Gratlochrings zu konstruieren. Klicken Sie dann auf Konform gefolgt von Fertig im Menü-Manager. Geben Sie "50" in Winkel in angegebener Richtung[45.0000]ein, und klicken Sie dann im Protrusion-Fenster auf Fertig und klicken Sie schließlich auf die Schaltfläche Färbung. HINWEIS: Die Einheit des Winkels ist Grad (°).</li>
	<li>Wählen Sie Neu definieren im Bauteil-Feature aus, und klicken Sie auf die Linienstruktur des Hooks. Geben Sie den Befehl Abschnitt | Definieren | Skizze.</li>
	<li>Klicken Sie auf das Symbol Gepunktete Linie, erstellen Sie zwei quadratische Prägungen auf dem Hook-Abschnitt, dann Eingabebefehl OK | Fertig | Färbung.</li>
	<li>Klicken Sie auf das Symbol "Datum-Achse", und geben Sie dann den Befehl Eindatum | Kreuz ,klicken Sie auf die Mittelachse der Linienstruktur, klicken Sie auf Winkel in der Bezugsebene, und klicken Sie dann in der Linienstrukturansicht auf die "vordere" Ebene. Klicken Sie im Versatzmenü auf eingabewert. Eingabe "-45" in "Winkel in angezeigter Richtung[45.0000]. HINWEIS: Die Einheit des Winkels ist Grad (°).</li>
	<li>Klicken Sie auf Funktionen | Kopieren | Spiegel. Klicken Sie auf den Hook, wenn das Objekt und der Eingabebefehl Fertig auswählen | Fertig. Klicken Sie auf die Bezugsebene, um die Kopie abzuschließen. Ebenso werden die verbleibenden zwei Hooks auf diese Weise kopiert. Klicken Sie auf Konzentrischer Kreis erstellen, um einen Kreis mit einem Radius von 7,23 mm zu erstellen, klicken Sie auf die Segmentierung von Primitiven an ausgewählten Punkten, um die unnötigen Linien des Kreises zu entfernen.</li>
	<li>Klicken Sie auf die Schaltfläche "Volumenkörper" in der rechten Symbolleiste, um einen vollständigen äußeren Wandabschnitt zu erstellen. Geben Sie dann den Befehl OK | Fertig. HINWEIS: Die Einheit des Radius ist Millimeter (mm).</li>
	<li>Geben Sie "4" in enter depthein, und klicken Sie dann auf Färbung. Geben Sie den Befehl Mirror | ein. Fertig. Klicken Sie dann auf das Objekt und klicken Sie auf Fertig. Klicken Sie auf die Bezugsebene, um die Kopie abzuschließen.</li>
	<li>Geben Sie den Befehl Kopieren | Spiegel | Fertig, und wählen Sie zwei Außenwände in verschiedenen Richtungen aus, klicken Sie auf Fertig, um die Anpassung zu ändern. Klicken Sie auf die Bezugsebene, um die Kopie abzuschließen.</li>
	<li>Geben Sie den Befehl Ansicht | Modelleinstellungen | Farbe und Aussehen | Hinzufügenvon . Passen Sie den RGB-Farbschieberegler an, und passen Sie die Farbe auf Braun an, um die Grafikdetails visueller anzuzeigen. Geben Sie dann den Befehl Close | Einstellungen | OK.</li>
	<li>Klicken Sie auf die Schaltfläche Ausgeblendete Linienentfernen , klicken Sie auf den konzentrischen Kreis erstellen, erstellen Sie eine äußere Kante an der Außenwand weiter, klicken Sie auf die Segmentierung von Primitiven an ausgewählten Punkten, um überschüssige Linien zu entfernen, und klicken Sie auf die Schaltfläche Volllinientaste, um die neu hinzugefügte äußere Kante mit einem vollständigen Abschnitt zu verbinden. Klicken Sie auf Ok.</li>
	<li>Eingabe "0.8" in Interdepth. Klicken Sie im Protrusion-Fenster auf Ok. Geben Sie im Menü-Manager den Befehl Kopieren | Spiegel | Fertig. Klicken Sie auf das Objekt, und klicken Sie auf Fertig. Geben Sie den Befehl Benchmark generieren | Offset. HINWEIS: Die Einheit der Tiefe ist Millimeter (mm).</li>
	<li>Klicken Sie im Offset auf den Eingabewert, und geben Sie "0.4" als Isometrik der angegebenen Richtungein, und klicken Sie dann auf Fertig. HINWEIS: Die Einheit des Offsets ist Millimeter (mm).</li>
	<li>Geben Sie den Befehl Kopieren | Spiegel | Fertig, klicken Sie auf die Außenwand. Geben Sie den Befehl Fertig auswählen | Fertig. Klicken Sie auf Fertig auswählen und klicken Sie auf Fertig. Klicken Sie auf das Datum des Bildes, um die Kopie abzuschließen. Auf diese Weise wird die Spiegelbedienung der Außenwand bzw. der quadratischen Prägung abgeschlossen.</li>
	<li>Geben Sie den Befehl Datei | Kopieren, wählen Sie das Format als STL (*stl) im Dropdown-Menü des Teiletyps speichern aus, geben Sie die Teilenummer ein und klicken Sie auf Ok.</li>
	<li>Passen Sie im Dialogfeld Ausgabe-STL die Akkordhöhe auf 0,006 und die Winkelsteuerung auf 0,00001 an. Geben Sie den Befehl Apply | OK.</li>
	<li>Verwenden Sie die gleichen Methoden wie oben, um das 3D-Bild des inneren Rings zu erstellen.</li>
</ol>3. Verwenden von 3D-Drucker, um das physikalische Modell des Gratlochrings zu drucken
<ol><li>Öffnen Sie die Modellerkennungssoftware, geben Sie den Befehl Projekt | Öffnen ,wählen Sie eine STL-Datei im Popup-Dialogfeld Datei öffnen aus, und klicken Sie dann auf Öffnen. In dieser Software wird eine Warnung angezeigt, wenn Fehler in diesem Modell erkannt werden (Abbildung 3). Wenn gefunden, reparieren Sie das Modell vor dem Drucken. Wenn keine Fehler vorhanden sind, klicken Sie auf Ausgabe.</li>
	<li>Nachdem Sie bestätigt haben, dass der äußere Ring vollständig ist, geben Sie den Befehl Teil | Exportteil | als STL | Speichern. Verwenden Sie die obigen Anweisungen, um die Defekte des Innenrings zu erkennen.</li>
	<li>Nach der Modellerkennung muss der gedruckte Pfad entworfen werden. Öffnen Sie die Schneidsoftware, klicken Sie auf Datei | Modelldatei laden, klicken Sie auf eine STL-Datei und klicken Sie auf Öffnen, um zu importieren.</li>
	<li>Klicken Sie auf die linke Maustaste, um die bewegte Spur des Teils auszuwählen, passen Sie die Position der Teile an. Stellen Sie auf der linken Seite des Bildschirms die Druckgeschwindigkeit auf 30 mm/s, die Drucktemperatur auf 210 °C und die Betttemperatur auf 80 °C ein (Abbildung 4).</li>
	<li>Klicken Sie auf Toolpath to SD, um die Datei im Gcode-Format zu speichern, um den gedruckten Pfad zu generieren (Abbildung 3).</li>
	<li>Starten Sie die 3D-Drucker, klicken Sie auf die Vorwärmtaste auf der Hauptoberfläche, stellen Sie die Vorwärmtemperatur des Bettes auf 80 °C und die Düsentemperatur auf 210 °C ein. Klicken Sie auf Drucken, wenn die Temperatur auf den voreingestellten Wert ansteigt, wählen Sie die Zieldatei aus, und klicken Sie auf Bestätigen, um mit dem Drucken zu beginnen.</li>
	<li>Der äußere Ring wird zuerst gedruckt (Abbildung 5a). Nachdem das untere Stützgitter erstellt wurde, beginnt die Druckdüse, den äußeren Ring Schicht für Schicht vertikal zu konstruieren (Abbildung 5b- d). Dieser Vorgang dauert ca. 13 min.</li>
	<li>Nachdem der äußere Ring gebildet ist, macht die Druckerdüse weiterhin den inneren Ring auf der rechten Seite(Abbildung 5c,d), was etwa 8 min dauert.</li>
	<li>Entfernen Sie beide Teile nach dem Abkühlen und Der Bildung von der Plattform (Abbildung 5e,f).</li>
</ol>4. Messung des absoluten Fehlers
<ol><li>Um den absoluten Fehler zu messen, wählen Sie fünf gedruckte Teile nach dem Zufallsprinzip aus. Messen und zeichnen Sie die Parameter jedes Teils mit Vernier-Sätteln auf. Wählen Sie die Messgenauigkeit bei 0,02 mm.</li>
	<li>Berechnen Sie den mittelwerten Fehler jedes Teils und den Fehlerbereich des absoluten Fehlers (Abbildung 6a,b).</li>
</ol>

<ol><li>Pucci, J. U., Christophe, B. R., Sisti, J. A., Connolly, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing%3A+technologies%2C+applications%2C+and+limitations+in+neurosurgery%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Advances%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing: technologies, applications, and limitations in neurosurgery.</a> Biotechnology Advances. 35 (5), 521-529 (2017).</li>
<li>Mashiko, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+three-dimensional+hollow+elastic+model+for+cerebral+aneurysm+clipping+simulation+enabling+rapid+and+low+cost+prototyping%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Development of three-dimensional hollow elastic model for cerebral aneurysm clipping simulation enabling rapid and low cost prototyping.</a> World Neurosurgery. 83 (3), 351-361 (2015).</li>
<li>Chae, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+Applications+of+Bedside+3D+Printing+in+Plastic+Surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Surgery%22%5BJournal%5D)">Emerging Applications of Bedside 3D Printing in Plastic Surgery.</a> Frontiers in Surgery. 2, 25(2015).</li>
<li>Doyle, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+assessment+and+treatment+of+abdominal+aortic+aneurysms%3A+the+use+of+3D+reconstructions+as+a+surgical+guidance+tool+in+endovascular+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Irish+Journal+of+Medical+Science%22%5BJournal%5D)">Improved assessment and treatment of abdominal aortic aneurysms: the use of 3D reconstructions as a surgical guidance tool in endovascular repair.</a> Irish Journal of Medical Science. 178 (3), 321-328 (2009).</li>
<li>Kimura, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+of+and+training+for+cerebral+aneurysm+clipping+with+3-dimensional+models%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Simulation of and training for cerebral aneurysm clipping with 3-dimensional models.</a> Neurosurgery. 65 (4), 719-725 (2009).</li>
<li>Park, E. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cranioplasty+Enhanced+by+Three-Dimensional+Printing%3A+Custom-Made+Three-Dimensional-Printed+Titanium+Implants+for+Skull+Defects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Craniofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Cranioplasty Enhanced by Three-Dimensional Printing: Custom-Made Three-Dimensional-Printed Titanium Implants for Skull Defects.</a> Journal of Craniofacial Surgery. 27 (4), 943-949 (2016).</li>
<li>Ray, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Burr-hole+ring-cap+and+electrode+anchoring+device.+Technical+note%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Burr-hole ring-cap and electrode anchoring device. Technical note.</a> Journal of Neurosurgery. 55 (6), 1004-1006 (1981).</li>
<li>Yamamoto, T., Katayama, Y., Kobayashi, K., Oshima, H., Fukaya, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-floor+burr+hole+adjusted+to+burr-hole+ring+and+cap+for+implantation+of+stimulation+electrodes.+Technical+note%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Dual-floor burr hole adjusted to burr-hole ring and cap for implantation of stimulation electrodes. Technical note.</a> Journal of Neurosurgery. 99 (4), 783-784 (2003).</li>
<li>Wharen, R. E., Putzke, J. D., Uitti, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+lead+fixation%3A+a+comparative+study+of+the+Navigus+and+Medtronic+burr+hole+fixation+device%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurology+and+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation lead fixation: a comparative study of the Navigus and Medtronic burr hole fixation device.</a> Clinical Neurology and Neurosurgery. 107 (5), 393-395 (2005).</li>
<li>Patel, N. V., Barrese, J., Ditota, R. J., Hargreaves, E. L., Danish, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+lead+fixation+after+Stimloc+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation lead fixation after Stimloc failure.</a> Journal of Clinical Neuroscience. 19 (12), 1715-1718 (2012).</li>
<li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3-D+printing+for+constructing+the+burr+hole+ring+of+lead+fixation+device+in+deep+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">3-D printing for constructing the burr hole ring of lead fixation device in deep brain stimulation.</a> Journal of Clinical Neuroscience. 58, 229-233 (2018).</li>
<li>Hoang, D., Perrault, D., Stevanovic, M., Ghiassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+applications+of+three-dimensional+printing%3A+a+review+of+the+current+literature+%26+how+to+get+started%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature & how to get started.</a> Annals of Translational Medicine. 4 (23), (2016).</li>
<li>Bustamante, S., Bose, S., Bishop, P., Klatte, R., Norris, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+application+of+rapid+prototyping+for+simulation+of+bronchoscopic+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiothoracic+and+Vascular+Anesthesia%22%5BJournal%5D)">Novel application of rapid prototyping for simulation of bronchoscopic anatomy.</a> Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 28 (4), 1122-1125 (2014).</li>
<li>Lan, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Three-Dimensional+Printed+Craniocerebral+Models+for+Simulated+Neurosurgery%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Development of Three-Dimensional Printed Craniocerebral Models for Simulated Neurosurgery.</a> World Neurosurgery. 91, 434-442 (2016).</li>
<li>Li, W. Z., Zhang, M. C., Li, S. P., Zhang, L. T., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+computer-aided+three-dimensional+skull+model+with+rapid+prototyping+technique+in+repair+of+zygomatico-orbito-maxillary+complex+fracture%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Journal+of+Medical+Robotics%22%5BJournal%5D)">Application of computer-aided three-dimensional skull model with rapid prototyping technique in repair of zygomatico-orbito-maxillary complex fracture.</a> The International Journal of Medical Robotics. 5 (2), 158-163 (2009).</li>
<li>Wang, L., Cao, T., Li, X., Huang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+titanium+ribs+for+complex+reconstruction+after+extensive+posterolateral+chest+wall+resection+in+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing titanium ribs for complex reconstruction after extensive posterolateral chest wall resection in lung cancer.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 152 (1), e5-e7 (2016).</li>
<li>Xu, N. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstruction+of+the+Upper+Cervical+Spine+Using+a+Personalized+3D-Printed+Vertebral+Body+in+an+Adolescent+With+Ewing+Sarcoma%5BTitle%5D)+AND+%22Spine%22%5BJournal%5D)">Reconstruction of the Upper Cervical Spine Using a Personalized 3D-Printed Vertebral Body in an Adolescent With Ewing Sarcoma.</a> Spine. 41 (1), E50-E54 (2016).</li>
<li>Brozova, H., Barnaure, I., Alterman, R. L., Tagliati, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STN-DBS+frequency+effects+on+freezing+of+gait+in+advanced+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease.</a> Neurology. 72 (8), 770(2009).</li>
<li>Moreau, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STN-DBS+frequency+effects+on+freezing+of+gait+in+advanced+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease.</a> Neurology. 71 (2), 80-84 (2008).</li>
<li>Oyama, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unilateral+GPi-DBS+as+a+treatment+for+levodopa-induced+respiratory+dyskinesia+in+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurologist%22%5BJournal%5D)">Unilateral GPi-DBS as a treatment for levodopa-induced respiratory dyskinesia in Parkinson disease.</a> Neurologist. 17 (5), 282-285 (2011).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Diese Ergebnisse zeigten, dass die verwendete Software praktikabel war, um 3D-Modelle von Bohrlochringen zu erstellen (Abbildung 1 und Abbildung 2), und 3D-Druck kann verwendet werden, um feste Modelle mit bestimmten Materialien zu bauen ( Abbildung4). In Bezug auf die Größe des Volumenmodells, gab es einen absoluten Fehler von 0 bis 0,59 mm durch die Messung von Vernier Sättel bestimmt (Abbildung 6). B...

Der 3D-Druck wird seit den 1980er Jahren im medizinischen Bereich eingesetzt, insbesondere in der Chirurgie zur präoperativen Simulation, anatomischen Lern- und Chirurgischen Ausbildung1. Beispielsweise kann bei zerebrovaskulären Operationen eine präoperative Simulation mit 3D-gedruckten Gefäßmodellen2durchgeführt werden. Mit der Entwicklung des 3D-Drucks können Textur, Temperatur, Struktur und Gewicht der zerebralen Blutgefäße im größten Umfang klinischer Szenarien simuliert werden. Die Auszubildenden können chirurgische Operationen wie Schneiden und Spannen an solchen Modellen durchführen. Diese Ausbildung ist sehr wichtig für die Chirurgen3,4,5. Derzeit werden auch Titan-Patches, die durch 3D-Druck gebildet werden, nach und nach6aufgetragen, da die Schädelprothesen, die durch 3D-Druck nach Bildgebung und Rekonstruktion entwickelt wurden, sehr konform sind. Die Entwicklung und Anwendung des 3D-Drucks in der Neurochirurgie ist jedoch noch begrenzt.
Der Gratlochring als Teil der Bleifixierungsvorrichtung wurde häufig in der Tiefenhirnstimulation (DBS)7,8,9,10verwendet. Die aktuellen Gratlochringe werden jedoch von Medizinprodukteherstellern nach einheitlichen Spezifikationen und Abmessungen hergestellt. Dieser Standard-Gratlochring ist nicht immer für alle Bedingungen geeignet, wie Schädelfehlbildung und Kopfhautatrophie. Es kann die Ungewissheit enden und die Acurracy verringern. Die Entstehung des 3D-Drucks ermöglicht die Entwicklung individualisierter Gratlochringe für Patienten in klinischen Szenarien5. Gleichzeitig ist der nicht leicht zu erhaltende Gratlochring einer umfangreichen präoperativen Demonstration und chirurgischen Ausbildung nicht förderlich1.
Um die oben genannten Probleme anzugehen, haben wir vorgeschlagen, einen Gratlochring mit 3D-Druck zu konstruieren. Eine frühere Studie in unserem Labor beschrieb einen innovativen Gratlochring für DBS11. In dieser Studie wird dieser innovative Gratlochring als hervorragendes Beispiel für den detaillierten Produktionsprozess angesehen. Daher besteht der Zweck dieser Studie darin, einen Modellierungsprozess und einen detaillierten technischen Prozess zum Bau eines festen Bohrlochrings mit 3D-Druck bereitzustellen.

<table><tbody><tr><td>Adobe Photoshop Version 14.0</td><td>Adobe System? US</td><td>_</td><td>Nur mit einem kostenpflichtigen Abonnement verfügbar.</td></tr><tr><td>Allcct 3D-Drucker</td><td>Allcct technology co., LTD, WuHan, China</td><td>201807A794124CN</td><td></td></tr><tr><td>Allcct_YinKe_V1.1</td><td>Allcct technology co., LTD, WuHan, China</td><td></td><td>Die Software wird vom Hersteller des 3D-Druckers zur Verfügung gestellt und es ist keine Katalognummer damit verknüpft</td></tr><tr><td>AutoCAD 2004</td><td>Autodesk co., LTD? US</td><td>666-12345678</td><td>Software für 2D-Modelle</td></tr><tr><td>Carbon Fibre</td><td>Allcct Technology Co., LTD, WuHan, China</td><td>PLA175 & Oslash; 5181&Oslash; 3. Oslash; B</td><td>Das Material wird vom 3D-Drucker Hersteller</td></tr><tr><td>Netfabb Studio Basic 4.9</td><td>Autodesk co., LTD zur Verfügung gestellt? US-Die</td><td></td> <td>Software wird von einem Hersteller von 3D-Druckern bereitgestellt und ist offen für den Zugriff auf</td></tr><tr><td>Pro/E 2001</td><td>Parametric Technology Corporation, PTC, US</td><td>_</td><td>Software für 3D-Modelle; Nur mit einem kostenpflichtigen Abonnement verfügbar.</td></tr><tr><td>Messschieber&nbsp;</td><td>&nbsp; Beijing Blue Light Machinery Electricity Instrument Co,. LTD, China</td><td>GB/T&ensp; 1214.1-1996&ensp;</td><td></td></tr></tbody></table>

anwendung des 3d-drucks beim bau von gratlochring für deep brain stimulation implantate

Application of 3D Printing in the Construction of Burr Hole Ring for Deep Brain Stimulation Implants

Der 3D-Druck wird seit den 1980er Jahren im medizinischen Bereich weit verbreitet, insbesondere in der Chirurgie, wie der präoperativen Simulation, dem anatomischen Lernen und dem chirurgischen Training. Dies erhöht die Möglichkeit, 3D-Druck zu verwenden, um ein neurochirurgisches Implantat zu konstruieren. Unsere früheren Arbeiten nahmen die Konstruktion des Gratlochrings als Beispiel, beschrieben den Prozess der Verwendung von Software wie Computer Aided Design (CAD), Pro/Engineer (Pro/E) und 3D-Drucker, um physikalische Produkte zu konstruieren. Das heißt, insgesamt drei Schritte sind erforderlich, die Zeichnung von 2D-Bild, die Konstruktion von 3D-Bild von Grat-Loch-Ring, und mit einem 3D-Drucker, um das physikalische Modell des Gratlochrings zu drucken. Dieses Protokoll zeigt, dass der Gratlochring aus Kohlefaser schnell und präzise durch 3D-Druck geformt werden kann. Es wurde darauf hingewiesen, dass sowohl CAD- als auch Pro/E-Software zum Bau des Gratlochrings durch Integration in die klinischen Bildgebungsdaten und weiter angewandten 3D-Druck verwendet werden können, um die einzelnen Verbrauchsmaterialien herzustellen.

Drei Ansichten von 2D-Bildern wurden durch kommerzielle CAD-Software erstellt (siehe Tabelle der Materialien). In diesen Bildern wurden auch praktische Größe und technische Anforderungen hinzugefügt (Abbildung 1). Darüber hinaus wurden dreidimensionale Daten in (Abbildung 2) erstellt und im STL-Format gespeichert (Abbildung 3). Wie in Abbildung 4dargeste...

Hier stellen wir ein Protokoll zur Demonstration des 3D-Drucks beim Bau von Tiefenhirnstimulationsimplantaten vor.

Anwendung des 3D-Drucks beim Bau von Gratlochring für Deep Brain Stimulation Implantate

3D printing has been widely applied in the medical field since the 1980s, especially in surgery, such as preoperative simulation, anatomical learning and ...

Der 3D-Druck ermöglicht die Entwicklung individualisierter Gratlochringe für Patienten. Unser Protokoll enthält die detaillierten Verfahren für die Verwendung des 3D-Modellprogramms, um diese Implantate zu konstruieren. 3D-Druckobjekte haben eine hohe Produkteffizienz, niedrige Kosten und sind anpassbar.Mit Hilfe des 3D-Drucks können Patienten Implantate erhalten, die sehr spezifisch auf ihre individuellen Bedürfnisse zugeschnitten sind. Um ein 2D-Bild eines Gratlochrings zu zeichnen, öffnen Sie ein neues grafisches Dokument im 2D-CAD-Softwareprogramm. Klicken Sie auf Zeichnen und Linie, und zeichnen Sie einen Referenzpunkt mit einer durchgezogenen Linie in der Zeichnung.Klicken Sie dann auf Ändern und Versatz, und geben Sie den spezifischen Versatzabstand in die Befehlszeile ein. Um den zu trimmenden Bereich auszuwählen, klicken Sie auf Ändern und Trimmen, und klicken Sie auf die zusätzliche Zeile. Um die obere Ansicht zu zeichnen, klicken Sie auf Zeichnen und Linie, um den Referenzpunkt zu erstellen, und klicken Sie auf Daw, Circle und Center Diameter, um den quantitativen Wert des bestimmten Radius des Kreises oder Durchmessers im Befehlsfenster einzugeben.Klicken Sie dann auf die Mitte des Referenzpunkts, um einen Kreis zu bilden. Zeichnen Sie als Nächstes die linke Ansicht des inneren Gratlochrings mit dem gleichen Ansatz wie bei der Frontansicht. Klicken Sie auf Dimension und Durchmesser, und klicken Sie auf den Umfang, um den Durchmesser des Kreises zu markieren.Klicken Sie auf Dimension und Linear, um die Länge und Dicke aller zugehörigen Strukturen zu markieren. Klicken Sie dann auf Dimension und Radius, um den Winkel der Kammer zu markieren. Erstellen Sie mit demselben Protokoll 2D-Zeichnungen des äußeren Gratlochrings und markieren Sie die tatsächliche Größe und die Beschriftung.Klicken Sie dann auf Speichern, um das 2D-Bild des Gratlochrings zu speichern. Um ein 3D-Bild des Gratlochrings zu zeichnen, öffnen Sie das 3D-Zeichnungssoftwareprogramm und wählen Sie die vordere Ebene als Skizzenebene aus. Klicken Sie unter Sket-Ansicht auf Standard, und wählen Sie das gepunktete Linienwerkzeug aus, um den oberen Teilbereich des Bauteils in der zweidimensionalen Skizze zu zeichnen.Klicken Sie auf Conform und Done, und klicken Sie auf das Datumsebenensymbol. Wählen Sie im Menü-Manager Create, Solid, Add Sheet, Rotate und Done aus. Klicken Sie dann im Menü Eigenschaften auf Bilateral und auf Fertig.Um den Querschnitt des Hakens des äußeren Gratlochrings zu konstruieren, klicken Sie auf Vorne, Vorwärts, Standard, Datumsebene und gepunktete Linie. Klicken Sie auf Bestätigen und Fertig und geben Sie 50 in Winkel und in der angegebenen Richtung 45 ein, und klicken Sie im Vorsprung auf Fertig. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Färbung.Wählen Sie als Nächstes Neu definieren im Bauteil-Feature aus, und klicken Sie auf die Linienstruktur des Hooks. Wählen Sie Abschnitt, Definieren und Skizzieren aus. Klicken Sie auf das gepunktete Liniensymbol.Erstellen Sie zwei quadratische Prägungen im Hook-Bereich, klicken Sie auf OK, Fertig und Färbung. Klicken Sie auf das Datumszugriffssymbol, und klicken Sie auf Datum und Kreuz einfügen. Klicken Sie auf die Mittelachse der Linienstruktur.Klicken Sie auf den Winkel in der Bezugsebene, und klicken Sie auf die vordere Ebene in der Linienstrukturansicht. Klicken Sie dann im Menü Versatz auf Eingabewert und geben Sie minus 45 in Winkel und richtung 45 ein. Klicken Sie auf Features, Kopieren und Spiegeln.Klicken Sie auf den Hook als Objekt, und klicken Sie auf Fertig auswählen und Fertig. Klicken Sie auf die Bezugsebene, um die Kopie abzuschließen und die verbleibenden beiden Hooks auf die gleiche Weise zu kopieren. Klicken Sie dann auf Konzentrischen Kreis erstellen, um einen Kreis mit einem Radius von 7,23 Millimetern zu erstellen, und klicken Sie auf die Segmentierung von Primitiven an ausgewählten Punkten, um die unnötigen Linien des Kreises zu entfernen.Um einen vollständigen äußeren Wandabschnitt zu erstellen, klicken Sie auf die Schaltfläche Durchgezogene, und klicken Sie auf OK und Fertig. Geben Sie vier als Eingabetiefe ein, und klicken Sie auf Färbung. Klicken Sie auf Spiegeln und Fertig.Klicken Sie auf das Objekt und Fertig. Klicken Sie dann auf die Bezugsebene, um die Kopie abzuschließen. Um dies zu bestätigen, klicken Sie auf Kopieren, Spiegeln und Fertig, und wählen Sie zwei Außenwände in verschiedenen Richtungen aus.Klicken Sie dann auf Fertig, und klicken Sie auf die Bezugsebene, um die Kopie abzuschließen. Um die Grafikdetails zu verbessern, klicken Sie auf Ansicht, Modelleinstellungen, Farbe und Aussehen, Hinzufügen und Anpassen des RGB-Farbschiebereglers auf Braun. Klicken Sie dann auf Schließen, Einstellungen und OK. Klicken Sie auf die Schaltfläche Ausgeblendete Linien entfernen, und klicken Sie auf den Konzentrischen Kreis erstellen.Fahren Sie mit dem Erstellen einer äußeren Kante an der Außenwand fort, und klicken Sie auf die Schaltfläche Segmentierung von Primitiven unter Ausgewählte Punkte, um überschüssige Linien zu entfernen. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Volumenkörperlinie", um die neu hinzugefügte äußere Kante mit einem vollständigen Abschnitt zu verbinden, und klicken Sie auf OK. Geben Sie 0.8 als Eingabetiefe ein und klicken Sie im Vorsprungfenster auf OK. Klicken Sie im Menü-Manager auf Kopieren, Spiegeln, Fertig, klicken Sie auf das Objekt und klicken Sie auf Fertig.Klicken Sie auf Benchmark und Offset generieren und klicken Sie auf den Eingabewert in Offset. Geben Sie dann 0.4 als Isometrie der angegebenen Richtung ein und klicken Sie auf Fertig. Klicken Sie auf Kopieren, Spiegeln und Fertig, und klicken Sie auf die Außenwand.Um den Spiegelvorgang der Außenwand und der quadratischen Prägung abzuschließen, klicken Sie auf Fertig auswählen und Fertig und klicken Sie auf das Datum des Bildes, um die Kopie abzuschließen. Wählen Sie Datei und Kopieren aus und speichern Sie die Datei im Stl-Format. Geben Sie die Teilenummer ein, und klicken Sie auf OK. Passen Sie dann im Ausgabe-STL-Dialogfeld die Kabelhöhe auf 006 und die Winkelsteuerung auf 0,00001 an, klicken Sie auf Anwenden und OK. Um die Ringe zu drucken, öffnen Sie die Projektdateien in der Modellerkennungssoftware.Bestätigen Sie, dass der äußere Ring vollständig ist, und klicken Sie auf Teil, Teil als STL exportieren und Speichern. Öffnen Sie nach der Modellerkennung die Schneidsoftware, klicken Sie auf Datei- und Modelldatei laden, und öffnen Sie eine Stl-Datei. Klicken Sie mit der linken Maustaste, um die bewegte Spur des Teils auszuwählen und die Position der Teile anzupassen.Stellen Sie die Druckgeschwindigkeit auf 30 Millimeter pro Sekunde, die Drucktemperatur auf 210 Grad Celsius und die Betttemperatur auf 80 Grad Celsius ein. Klicken Sie dann auf Werkzeugpfad zu SD, um die Datei im G-Code-Format zu speichern und den gedruckten Pfad zu generieren. Wenn die Temperatur auf den voreingestellten Wert ansteigt, klicken Sie auf Drucken, und wählen Sie die Zieldatei aus, und bestätigen Sie den Druckvorgang.Nachdem das untere Stützgitter erstellt wurde, beginnt die Druckdüse, den äußeren Ring schichtweise vertikal zu konstruieren. Nachdem der äußere Ring gebildet wurde, druckt die Druckerdüse den inneren Ring auf der rechten Seite. Nachdem beide Ringe abgekühlt sind, entfernen Sie die Modelle von der Plattform.Hier wurden der absolute Fehler- und Fehlerbereich für fünf Gruppen von Bauteilen berechnet, die wie nachgewiesen produziert wurden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass im äußeren Ring der maximale absolute Fehler und der minimale absolute Fehler im Außendurchmesser der Taille bzw. in der Dicke der Oberseite gefunden wurden. Im Innenring wurden der maximale absolute Fehler und der minimale absolute Fehler im Innendurchmesser bzw. in der Dicke der Oberseite gefunden.Der gesamte Fehlerbereich betrug 0,00, 0,59.3D und MR-Daten haben ein Potenzial, um die tatsächliche Abbildung der Gratlochringe zu erstellen, wenn die Dicke aus Bildern extrahiert werden kann. Unser Protokoll bietet eine schnelle und genaue Methode zur Konstruktion von Tiefenhirnstimulationsimplantaten durch die Integration klinischer Bildgebungsdaten und 3D-Druck.

application-3d-printing-construction-burr-hole-ring-for-deep-brain

Research

Forschung

JoVE Journal

Behavior

Verhalten

In diesem Video beschreiben wir einen chirurgischen Eingriff, bei dem eine kraniale Ringanordnung auf dem freiliegenden Schädelknochen implantiert und der Kopf der Maus für hochauflösende Bildgebung des Gehirns über einen langen Zeitraum weiter immobilisiert wird.

Installation einer kranialen Ringanordnung im Mausmodell: Ein chirurgisches Verfahren zur Implantation einer Visualisierungsfensteranordnung am Mausschädel für die hochauflösende Bildgebung des Schädelknochenmarks

Um die neuronalen Substrate des Verhaltens zu verstehen, ist die Aufzeichnung von Gehirnschaltkreis-Ensembles erforderlich. Aufgrund ihrer genetischen Rückverfolgbarkeit bietet die Maus ein Modell für die Dissektion von Schaltkreisen und die Nachahmung von Krankheiten. Hier wird ein Verfahren zum Entwerfen und Herstellen miniaturisierter Sonden beschrieben, das geeignet ist, die tiefe Hirnstruktur in der Maus gezielt zu untersuchen.

Design und Fertigung von Ultraleichtgewicht, verstellbare Multi-Elektroden-Sonden für elektrophysiologischen Ableitungen in Mäuse

Dieses Protokoll beschreibt eine Plattform für die Herstellung von selbst-zusammengebauten Gewebe Ringe in variablen Größen mit einer angepassten 3D-gedruckten Kunststoff-Formenbau. PDMS-negative sind in der Form 3D-gedruckten geheilt; dann wird Agarose in die ausgehärtete PDMS negative gegossen. Zellen sind in die resultierende Agarose-Brunnen gesät, wo sie ins Gewebe Ringe aggregieren.

Herstellung von benutzerdefinierten Agarose Brunnen für die Aussaat von Zelle und Gewebe Ring Selbstmontage mit 3D-Druck Formen

Das Ziel dieses Projektes ist es, eine interaktive, Patienten-spezifischen Modellierung Pipeline um die Effekte der tiefen Hirnstimulation in nahezu in Echtzeit zu simulieren und aussagekräftige Rückmeldung, wie diese Geräte neuronalen Aktivität im Gehirn beeinflussen zu entwickeln.

Targeting neuronalen Faser Traktate für Deep Brain Stimulationstherapie mit interaktiven, patientenspezifische Modelle

Das Protokoll beschreibt die Herstellung von vollständig farbigen dreidimensionalen Drucken patientenspezifischer, anatomischer Schädelmodelle, die für die chirurgische Simulation verwendet werden. Die entscheidenden Schritte der Kombination verschiedener bildgebender Modalitäten, der Bildsegmentierung, der dreidimensionalen Modellextraktion und der Produktion der Drucke werden erläutert.

Mehrfarbiger 3D-Druck komplexer intrakranieller Tumoren in der Neurochirurgie

Dieses Protokoll beschreibt den Einsatz von 3D-Planung und -Druck zur Rekonstruktion knöcherner Defekte. Wir verwenden Segmentierungswerkzeuge, um 3D-Modelle zu erstellen, gefolgt von 3D-Design-Software, um patientenspezifische Implantate für Rekonstruktionszwecke zu erstellen, die gleichzeitig mit der ablativen Chirurgie oder als zweite Stufe einhergehen.

3D-Planung und Druck von patientenspezifischen Implantaten zur Rekonstruktion von Knochendefekten

In diesem Artikel werden automatisierte Prozesse für die neurochirurgische Planung von nichtmenschlichen Primaten auf der Grundlage von Magnetresonanztomographie (MRT)-Scans beschrieben. Diese Techniken verwenden Verfahrensschritte in Programmier- und Designplattformen, um ein maßgeschneidertes Implantatdesign für NHPs zu unterstützen. Die Gültigkeit jeder Komponente kann dann anhand von dreidimensionalen (3D) gedruckten lebensgroßen anatomischen Modellen bestätigt werden.

Eine Toolbox für das Design neuronaler Implantate für nichtmenschliche Primaten

Hier stellen wir ein leichtes, kostengünstiges Sondenimplantatsystem für die chronische Elektrophysiologie bei Nagetieren vor, das für Benutzerfreundlichkeit, Sondenwiederherstellung, experimentelle Vielseitigkeit und Kompatibilität mit dem Verhalten optimiert ist.

Das DREAM-Implantat: ein leichtes, modulares und kostengünstiges Implantatsystem für die chronische Elektrophysiologie bei kopffesten und sich frei verhaltenden Mäusen

Unsere patentierten, personalisierten 3D-gedruckten Kopfbedeckungen ermöglichen eine schnelle und zuverlässige Bereitstellung von transkranieller Elektrostimulation (ME-tES) mit mehreren Elektroden in der Praxis und aus der Ferne.

Personalisierte 3D-gedruckte Kopfbedeckung für die transkranielle Elektrostimulation mit mehreren Elektroden

MicroRNAs haben eine bedeutende Rolle in der Struktur des Gehirns und Funktion. Hier beschreiben wir eine Methode, um durchzusetzen Hippocampus miRNA-Überexpression mit stereotaktische Injektion eines gentechnisch miRNA-Expression lentivirus. Dieser Ansatz kann als eine relativ schnelle Weg zu der Beurteilung...

Stereotaktische Injektion von microRNA-exprimierenden Lentiviren der Maus Hippocampus CA1 Region und Beurteilung der Behavioral Outcome

Erfahren Sie die Anwendung von 3D-Druck für personalisierte Gratlochringe bei Deep Brain Stimulation. Dieses Protokoll zeigt effiziente Herstellung kostengünstiger Implantate mit hoher Passgenauigkeit für individuelle Patientenbedürfnisse.

Anwendung des 3D-Drucks beim Bau von Gratlochring für Deep Brain Stimulation Implantate

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