Impression en trois dimensions d’une anomalie aortique complexe
1 novembre 2018
Nous présentons ici un protocole pour utiliser trois modèles imprimés dimensionnelles pour la planification préopératoire et réorganisation peropératoire des emplacements vasculaires compliqués lorsque vous manipulez une anomalie aortique congénitale.
Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés dans le domaine complexe anomalie aorta sur la caméra DICOM. Le principal avantage de cette technique est que le modèle imprimé en 3D peut réduire le risque de lésions tissulaires imprévisibles pendant la chirurgie aortique complexe. Pour la segmentation d’une région d’intérêt importer toutes les images de tomographie calculée et de géographie dans le logiciel dans un format DICOM et double-cliquez pour ouvrir le cas patient dans la bibliothèque de cas.
Sélectionnez la série DICOM et cliquez sur le modèle recon pour ouvrir la page de reconstruction du modèle. Qu’un ingénieur et une équipe de chirurgiens cardiaques examinent les données brutes formatées dicom pour identifier les principales caractéristiques anatomiques et les régions d’intérêt. Pour segmenter la région, cliquez sur segmentation du seuil et ajustez la plage de seuil pour le masque vasculaire.
Cliquez sur confirmer pour générer le masque vasculaire dans la liste des objets et cliquez sur recon pour reconstruire le masque vasculaire 3D dans la visionneuse 3D. Cliquez à nouveau sur la segmentation du seuil et ajustez la plage de seuil pour le masque de trachée. Cliquez sur segmentation de chapiteau pour limiter la région d’intérêt pour le mediastinum et le poumon et cliquez sur masque modifier pour effacer la connexion entre la trachée et le poumon.
Cliquez sur la région grandir et cliquez sur n’importe quel point du masque dans l’un des téléspectateurs 2D pour sélectionner une graine. Confirmez que la région se développe en conséquence et que le masque de trachée s’affichera dans la liste des objets. Cliquez ensuite sur recon pour reconstruire la trachée 3D dans la visionneuse 3D et enregistrer la région d’intérêt comme masque.
Pour la reconstruction 3D de la région d’intérêt cliquez sur l’exportation pour exporter le modèle 3D comme un fichier de langue triangle standard et positionner le modèle sur le centre de la plate-forme de construction. Aligner la tangente de la ligne centrale du navire à son extrémité de sorte qu’elle soit parallèle à l’axe Z de la plate-forme. Les supports seront générés automatiquement sur les surplombs.
Cliquez sur trancher et enregistrer et définir les paramètres d’impression 3D appropriés sur une imprimante stéréolithographique. Après impression, numériser les contours tranchés par le logiciel avec 405 nanomètres de lumière ultraviolette pour durcir la résine photosensible à un taux de balayage de trois mètres par seconde. Puis, avant la chirurgie, demander aux chirurgiens d’utiliser le modèle imprimé en 3D pour faire des plans chirurgicaux détaillés et précis pour le patient à partir duquel le modèle 3D a été généré.
À l’aide d’images du plan coronal, du plan transversal et du plan sagittal, la tomographie calculée et l’image géographique peuvent être reconstituées en modèle 3D comme démontré. Dans ces images, la relation anatomique entre l’aorte et la trachée le long de l’axe Y peut être observée. Après son développement, cette technologie a ouvert la voie à des chercheurs dans le domaine de l’impression 3D pour explorer les anomalies vasculaires en chirurgie aortique.
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Aperçu
Cet article présente un protocole utilisant des modèles imprimés en trois dimensions pour la planification préopératoire et l'organisation peropératoire de localisations vasculaires complexes, notamment dans les anomalies congénitales de l'aorte.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Chirurgie cardiaque
- Technologie d'impression 3D
- Anomalies vasculaires
Contexte
- Les anomalies aortiques congénitales posent des défis chirurgicaux importants.
- La compréhension de l'anatomie est cruciale pour des résultats chirurgicaux réussis.
- l'impression 3D peut améliorer la visualisation des structures complexes.
- Les méthodes actuelles peuvent entraîner des lésions tissulaires imprévisibles pendant la chirurgie.
Objectif de l'étude
- Améliorer la planification préopératoire des chirurgies aortiques complexes.
- Réduire les risques associés aux interventions chirurgicales.
- Faciliter une meilleure compréhension de l'anatomie vasculaire grâce à des modèles tridimensionnels.
Méthodes utilisées
- Importation d'images au format DICOM dans un logiciel spécialisé.
- Collaboration entre ingénieurs et chirurgiens cardiaques pour l'analyse des données.
- Segmentation des régions d'intérêt à l'aide de réglages de seuil.
- Reconstruction du modèle pour une planification chirurgicale améliorée.
Résultats principaux
- Les modèles imprimés en 3D fournissent une représentation tangible de structures vasculaires complexes.
- Amélioration de l'identification des caractéristiques anatomiques clés pendant la chirurgie.
- Réduction du risque de lésion tissulaire grâce à une meilleure planification préopératoire.
- Amélioration de la communication entre les équipes chirurgicales concernant l'anatomie spécifique au patient.
Conclusions
- l'impression 3D est un outil précieux dans la prise en charge des anomalies aortiques congénitales.
- Cette méthode peut améliorer considérablement les résultats chirurgicaux.
- Les applications futures pourraient s'étendre à d'autres chirurgies vasculaires complexes.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Les anomalies aortiques congénitales complexes posent des défis importants lors de la planification préopératoire en raison des limites de l'imagerie 2D pour une localisation anatomique précise. L'impression tridimensionnelle (3D) transforme les données d'imagerie DICOM volumétriques en modèles physiques anatomiquement réalistes, permettant aux chirurgiens d'identifier la position des vaisseaux et de réduire le risque de lésions tissulaires imprévues lors de chirurgies aortiques complexes. Cette approche renforce la confiance prédictive dans la prise de décision chirurgicale et améliore la continuité translationnelle entre la découverte et l'application clinique.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'interrogation d'hypothèses thérapeutiques en fournissant des modèles concrets pour la clarification anatomique dans la recherche sur les anomalies vasculaires.
- Valeur opérationnelle : Soutient la réduction des risques biologiques grâce à une meilleure identification des caractéristiques anatomiques clés, réduisant ainsi l'ambiguïté dans la validation des cibles.
- Valeur prédictive : Améliore le tri du portefeuille en permettant aux équipes d'évaluer la faisabilité chirurgicale et les risques avant toute intervention.
Développement de tests et criblage
- Valeur scientifique : Prépare des analogues biologiques validés pour des flux de travail ultérieurs en transformant les données d'imagerie en modèles 3D normalisés.
- Valeur opérationnelle : Améliore la standardisation et la reproductibilité des tests grâce à une génération cohérente de modèles à partir de données DICOM.
- Extensibilité : Met en évidence le potentiel de réutilisation de la plateforme dans diverses études sur les anomalies vasculaires, permettant une évaluation fiable de composés ou de dispositifs en contexte préclinique.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Aborde la pertinence pathologique en modélisant les relations spatiales entre l'aorte et la trachée le long de l'axe Y, soutenant ainsi la compréhension des mécanismes sous-jacents.
- Valeur opérationnelle : Décrit la continuité allant de la découverte à la validation préclinique en permettant la conception itérative et les tests d'approches chirurgicales.
- Progrès ajusté au risque : Aborde les décisions ajustées au risque en fournissant des modèles préopératoires qui éclairent les critères d'acceptation ou de rejet dans le développement d'interventions vasculaires.
Intégration du pipeline et du flux de travail
La méthode s'intègre dans le continuum de découverte, de la phase de découverte précoce aux travaux précliniques, en soutenant la vérification des hypothèses, la clarification des voies biologiques et la réduction des risques biologiques dans la recherche sur les anomalies vasculaires.
- Biologie de la découverte : Explique comment la méthode soutient les tests d'hypothèses et la clarification des voies en permettant la visualisation des relations anatomiques complexes entre l'aorte et la trachée.
- Évaluation : Décrit la préparation du test grâce à la génération reproductible d'un modèle 3D à partir de données DICOM segmentées, facilitant une évaluation fiable.
- Analytique : Met en évidence les résultats quantitatifs tels que la génération de masques vasculaires et trachéaux, permettant aux équipes de comparer les conditions anatomiques entre différents modèles.
- Recherche translationnelle : Relie la méthode à la continuité préclinique en permettant un affinement itératif des plans chirurgicaux basés sur l'anatomie spécifique de chaque patient.
- Réutilisation institutionnelle : Présente la méthode comme une capacité réutilisable pour les études sur les anomalies vasculaires, adaptable à différents modèles et établissements.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Confiance prédictive, validation des cibles et réduction de l'ambiguïté mécanistique dans la modélisation des anomalies vasculaires.
- Valeur opérationnelle : Normalisation, reproductibilité et évolutivité de la génération de modèles 3D à partir de données d'imagerie clinique.
- Valeur stratégique : Meilleures décisions d'aller/arrêt, efficacité du capital et réduction des risques biologiques en phase avancée dans l'innovation chirurgicale.
- Impact sur le portefeuille : Priorisation et décisions d'avancement ajustées au risque, fondées sur des modèles préopératoires anatomiquement précis.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Expertise scientifique requise en imagerie médicale, en logiciels de segmentation et en flux de travail d’impression 3D.
- Les besoins en instrumentation et en infrastructure analytique comprennent des logiciels compatibles DICOM, des imprimantes stéréolithographiques et des systèmes de polymérisation UV en post-traitement.
- Des exigences de standardisation interéquipes entre les équipes d’ingénierie, de radiologie et chirurgicales pour une revue des données et une validation des modèles cohérentes.
- Des considérations d’adaptation selon les systèmes modèles, incluant des ajustements pour les géométries vasculaires et trachéales variables dans les anomalies congénitales.
- Les limites pratiques incluent la dépendance à l’égard d’images d’entrée de haute qualité ainsi que le temps nécessaire à la segmentation, à la reconstruction et à l’impression.
