Scaled Modèle Anatomique Création d'étiquettes de données biomédicale tomographique Imaging et associés pour subsurface Gravure au laser ultérieure (SSLE) de cristaux de verre

L’objectif global de cette méthodologie est d’utiliser la gravure laser sous la surface, ou SSLE, sur des cristaux de verre pour visualiser des données d’imagerie tomographique avec des structures étiquetées. Les modèles portables qui en résultent peuvent servir d’outil pédagogique puissant. Cette méthode crée des modèles robustes et portables dérivés d’ensembles de données cliniques ou précliniques de tomodensitométrie à rayons X qui facilitent l’éducation des patients ou des étudiants.

Le principal avantage de cette technique est que les étiquettes de texte sont suspendues dans le support en verre et fixées à la structure associée sans obstruer la vue de l’affichage anatomique haute résolution. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle, car la génération de cartes de surface avec du texte et des barres d’échelle est difficile à apprendre en raison des multiples étapes et de la précision requises pour un affichage précis des structures. Pour commencer, convertissez la tranche d’image CT dans un ensemble de données DICOM au format de fichier approprié.

Dans le logiciel de traitement d’images, sélectionnez la commande load DICOM sous le paramètre d’affichage. Ensuite, enregistrez l’ensemble de données au format de fichier NIfTI. Maintenant, importez les fichiers NIfTI dans un programme d’imagerie médicale commun qui génère des cartes de surface à l’aide de la segmentation automatisée.

Pour 3D Slicer, utilisez l’outil Ajouter des données. Ensuite, sélectionnez l’outil de création de modèles en niveaux de gris, basculez la spécification, créez et renommez un nouveau modèle. Ensuite, abaissez les valeurs de seuil à environ 300 HU, ou la segmentation de l’os, et enregistrez les modèles en niveaux de gris résultants sous forme de fichiers STL pour un traitement ultérieur des données.

Ensuite, importez les fichiers de carte de surface dans un logiciel de préparation de données 3D. À l’aide de Netfabb Studio Basic, sélectionnez le mode de réparation. Utilisez ensuite les outils de sélection de pièce et de suppression pour supprimer toutes les surfaces qui ne représentent pas la structure d’intérêt.

Ensuite, utilisez l’outil Ajouter un triangle pour couvrir partiellement les trous dans les surfaces, puis utilisez le script de réparation automatique pour fermer complètement les espaces restants. Maintenant, dans le menu d’action, sélectionnez le script de réparation des faces dégénérées pour résoudre les arêtes manquant de surface, puis utilisez appliquer la réparation pour quitter le mode de réparation et enregistrer les modifications. L’étape suivante consiste à utiliser l’outil de coupe pour supprimer les fonctions indésirables ou réduire la taille du modèle.

Dans le menu de coupe de la zone contextuelle, désignez l’emplacement de chaque coupe dans le plan x-y ou z. Ensuite, utilisez l’outil d’exécution de coupe et sélectionnez le paramètre de coupe triangulaire pour fermer automatiquement tous les trous résultants. Pour supprimer toutes les surfaces résultant des coupes qui ne représentent pas la structure d’intérêt, utilisez simultanément les outils Sélectionner une pièce et Supprimer.

Enfin, si une barre d’échelle ne doit pas être utilisée, modifiez les dimensions de chaque carte de surface à l’aide de l’option d’échelle. Le modèle peut ainsi être modifié pour s’adapter à un cube de huit centimètres, ou à un prisme rectangulaire de cinq centimètres sur cinq centimètres. Maintenant, le fichier de données peut être utilisé pour la gravure de la couche inférieure afin de créer un modèle sans étiquettes ni barre d’échelle.

Produisez d’abord des fichiers de données d’étiquette pour le fichier SSLE. Utilisez un logiciel de CAO avec un modèle de mesure. Ouvrez un nouveau fichier et faites une esquisse 2D dans n’importe quel plan.

Utilisez l’outil de texte pour produire des étiquettes anatomiques dactylographiées dans une police Times New Roman de deux millimètres. Lorsque vous avez terminé, sélectionnez l’option Terminer l’esquisse dans le menu de sortie de la barre d’outils. Pour extruder la police à l’aide des paramètres par défaut, choisissez l’outil Extruder dans le menu Créer, puis activez l’option Texte 2D.

Ensuite, produisez une ligne d’étiquette pour chaque étiquette. Commencez avec un nouveau fichier et choisissez l’outil Cercle de point central dans le menu Dessiner. Ensuite, créez un cercle avec un centre à l’origine et définissez le diamètre du cercle comme étant d’un millimètre à l’aide de l’outil de cote du menu des contraintes.

Extrudez la colonne à la longueur souhaitée, allant de 10 à 50 millimètres. Les barres d’échelle sont fabriquées de la même manière. Après avoir créé chaque étiquette de texte, chaque ligne d’étiquette et la barre d’échelle, enregistrez les données sous forme de fichier STL.

Une ligne d’étiquette unique est nécessaire pour chaque étiquette de texte. Ensuite, dans le modèle SSLE, importez toutes les étiquettes de texte, les lignes d’étiquette cylindriques et la barre d’échelle. Utilisez un logiciel de préparation de données 3D capable d’enregistrer l’assemblage sous la forme d’un seul fichier STL.

Ensuite, utilisez l’outil Déplacer une pièce pour positionner les étiquettes de texte près de l’anatomie associée. Dans ce processus, utilisez l’outil de rotation de la pièce pour orienter les étiquettes de sorte qu’elles soient toutes orientées dans la même direction. Utilisez ensuite les mêmes outils pour positionner les lignes d’étiquettes de manière à ce qu’elles les relient à la structure associée dans le modèle.

Si nécessaire, les lignes d’étiquette peuvent être réduites en passant en mode de réparation et en choisissant Sélectionner les triangles et Supprimer les triangles sélectionnés. Positionnez maintenant la barre d’échelle de la même manière. Si trois barres ont été faites, une pour chaque axe, positionnez-les en conséquence.

Une fois que tout a été positionné, sélectionnez toutes les pièces et exportez les données sous la forme d’un seul fichier STL. Les techniques de réduction supplémentaire des visages et le processus de gravure sont décrits dans le protocole textuel. La gravure laser souterraine de cristaux de verre est un moyen profond de visualiser de nombreux types de données d’imagerie tomographique biomédicale.

Étant donné que les dimensions sont modifiées avant la gravure, des structures de différentes tailles peuvent être représentées par gravure laser. Les barres d’échelle peuvent être mises en œuvre de deux manières. Ils peuvent s’étendre sur les côtés de la structure, ce qui est idéal pour les structures dilatées telles que le noyau osseux.

L’autre option consiste à faire converger trois axes de barres à l’échelle dans un coin. Ceci est le mieux adapté pour les structures à l’échelle ou réduites. La principale caractéristique de la gravure sous la surface est la possibilité d’attacher des étiquettes de texte selon les besoins aux caractéristiques anatomiques.

Ici, le texte a été placé sur deux plans pour espacer les étiquettes et garder une vue claire de l’anatomie. Les os et autres structures qui peuvent être clairement vus d’un côté peuvent avoir leurs étiquettes alignées le long d’un seul plan. En suivant cette procédure, pratiquement n’importe quel ensemble de données tridimensionnelles peut être converti dans un format qui peut être étiqueté de manière appropriée pour l’affichage scientifique dans un support de cristal de verre ultra-pur portable.