כאן אנו מציגים פיתוח של מערך מחזור מדומה להערכת טיפול רב-מודאלי, תכנון טרום התערבותי, והכשרת רופא על אנטומיה של לב וכלי דם. עם היישום של סריקות טומוגרפיות ספציפיות למטופל, התקנה זו אידיאלית עבור גישות טיפוליות, הכשרה, וחינוך ברפואה אישית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פיתוח והערכה של פאנטום לב וכלי דם בהדפסה תלת-ממדית לתכנון והדרכה התערבותיים
במאמר זה
סיכום
תקציר
התערבויות מבוססות צנתר הן אפשרויות טיפול סטנדרטיות לפתולוגיות לב וכלי דם. לכן, מודלים ספציפיים למטופל יכולים לסייע בהכשרת מיומנויות חוט של רופאים, כמו גם לשפר את התכנון של הליכים התערבותיים. מטרת מחקר זה הייתה לפתח תהליך ייצור של מודלים ספציפיים למטופל 3D מודפסים עבור התערבויות לב וכלי דם.
כדי ליצור פנטום אלסטי בהדפסה תלת-ממדית, הושוו חומרים שונים להדפסת תלת-ממד לרקמות ביולוגיות חזיריות (כלומר, רקמת אב העורקים) במונחים של מאפיינים מכניים. חומר מתאים נבחר על סמך בדיקות מתיחה השוואתיות והוגדרו עוביים חומר ספציפיים. ערכות נתוני CT משופרות אנונימיות נאספו בדיעבד. מודלים נפחיים ספציפיים למטופל חולצו מערכות נתונים אלה ולאחר מכן מודפסים בתלת-ממד. לולאת זרימה פועמת נבנתה כדי לדמות את זרימת הדם התוך-תאית במהלך התערבויות. התאמת הדגמים להדמיה קלינית הוערכה על ידי הדמיית רנטגן, CT, 4D-MRI ו-(דופלר) אולטרה-סאונד. מדיום ניגודיות שימש לשיפור הנראות בהדמיה מבוססת רנטגן. טכניקות צנתור שונות הוחלו כדי להעריך את הרוחות המודפסות בתלת-ממד בהכשרת רופאים, כמו גם לתכנון טיפול טרום התערבותי.
מודלים מודפסים הראו רזולוציית הדפסה גבוהה (~ 30 מיקרומטר) ומאפיינים מכניים של החומר שנבחר היו דומים לביומכניקה פיזיולוגית. מודלים פיזיים ודיגיטליים הראו דיוק אנטומי גבוה בהשוואה למערכת הנתונים הרדיולוגית הבסיסית. דגמים מודפסים היו מתאימים הדמיה קולית, כמו גם צילומי רנטגן סטנדרטיים. אולטרה-סאונד דופלר ו-4D-MRI הציגו דפוסי זרימה ומאפייני ציון דרך (כלומר, מערבולת, מתח הטיה בקיר) התואמים לנתונים מקוריים. בסביבת מעבדה מבוססת קטטר, היה קל לבצע צנתור של רוחות רפאים ספציפיות למטופל. תכנון טיפול והכשרה של הליכים התערבותיים על אנטומיה מאתגרת (למשל, מחלת לב מולדת (CHD)) היה אפשרי.
רוחות רפאים קרדיווסקולריות גמישות ספציפיות למטופל הודפסו בתלת-ממד, והיישום של טכניקות הדמיה קליניות נפוצות היה אפשרי. תהליך חדש זה הוא אידיאלי ככלי אימון להתערבויות מבוססות קטטר (אלקטרופיזיולוגיות) וניתן להשתמש בו בתכנון טיפול ספציפי למטופל.
מבוא
טיפולים בודדים צוברים חשיבות גוברת בפרקטיקה הקלינית המודרנית. בעיקרו של דבר, הם יכולים להיות מסווגים בשתי קבוצות: גישות גנטיות ומורפולוגיות. עבור טיפולים בודדים המבוססים על DNA אישי ייחודי, או ריצוף הגנום או כימות של רמות ביטוי גנים יש צורך1. ניתן למצוא שיטות אלה באונקולוגיה, למשל, או בטיפול בהפרעה מטבולית2. המורפולוגיה הייחודית (כלומר, האנטומיה) של כל אדם ממלאת תפקיד חשוב ברפואה התערבותית, כירורגית ותותבת. פיתוח תותבות פרטניות ותכנון טיפול טרום התערבותי/אופרטיבי מייצגים מוקדים מרכזיים של קבוצות מחקר כיום3,4,5.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
האישור האתי נשקל על ידי ועדת האתיקה של הוועדה האתית של מאוניברסיטת לודוויג-מקסימיליאן-מינכן, והוא ויתר על כך שערמות הנתונים הרדיולוגיות ששימשו במחקר זה נאספו בדיעבד והובנו באופן אנונימי לחלוטין.
אנא עיינו בהנחיות הבטיחות MRI של המכון, במיוחד לגבי החדר LVAD בשימוש ורכיבי מתכת של לולאת הזרימה.
1. רכישת נתונים
- לפני יצירת הרוחות האנטומיות, בחר ערכת נתונים רדיולוגית מתאימה, רצוי מחולים בדיסציפלינות לב וכלי דם. ניתן להפיק את דגם תלת-ממד וירטואלי הן, טומוגרפיה ממוחשבת (CT) או מערכות נתונים של הדמיית תהודה מגנטית (MRI).
- בחר את גודל הפיקסלים ואת עובי הפרוסה (ST) של ערכת הנתונים כדי להתאים לגודל המבנים ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
התוצאות הייצוגיות המתוארות מתמקדות בכמה מבני לב וכלי דם הנפוצים בתכנון, אימון או בדיקות. אלה נוצרו באמצעות ערכות נתונים איזוטרופיות CT עם ST של 1.0 מ"מ וגודל ווקסל של 1.0 מ"מ³. עובי הקיר של דגמי המפרצת של באבי העורקים נקבע על 2.5 מ"מ בהתאם לתוצאות בדיקת מתיחה יחסית של חומר ההדפסה (חוזק מתיחה: 0.62 ± 0.01 N/mm2; Fמקסימום: 1. 55 ± 0.02 N; התארכות: 9.01 ± 0.34 %) ודגימות אב העורקים חזיר (רוחב: 1 מ"מ; Fמקסימום: 1.62 ± 0.83 ינוהן; התארכות: 9.04 ± 2.76 %).
<.......הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
זרימת העבודה המוצגת מאפשרת להקים מודלים בודדים ובכך לבצע תכנון טיפול טרום התערבותי, כמו גם הכשרת רופאים על אנטומיה אישית. כדי להשיג זאת, נתונים טומוגרפיים ספציפיים למטופל יכולים לשמש עבור פילוח והדפסה תלת-ממדית של רוחות רפאים קרדיווסקולריות גמישות. על ידי יישום של מודלים אלה מודפסים 3D במחזור מדומה, מצבים קליניים שונים יכולים להיות מדומים באופן מציאותי.
כיום, הליכי תכנון טיפול רבים מתמקדים בסימולציה דיגיטלית של תרחישים שונים, על מנת לזהות את התוצאה החיובית ביותר10,.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
המחברים מצהירים שאין ניגוד אינטרסים.
תודות
פרסום זה נתמך על ידי קרן הלב הגרמנית / הקרן הגרמנית לחקר הלב.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 3-matic | Materialise AB | תוכנה גרסה 15.0 - תוכנה מסחרית למידול תלת מימד | |
| Affiniti 50 | Philips Medical Systems GmbH | מערכת הדמיה אולטרסאונד | |
| Agilista W3200 | Keyence Co. | מדפסת תלת מימד Polyjet ברזולוציה מרחבית של 30µ מ | |
| AR-G1L | Keyence Co. | חומר גמיש להדפסת תלת מימד | |
| Artis Zee | Siemens Healthcare GmbH | Angiographic X-ray Scanner | |
| cvi42 | CCI Inc. | גרסת תוכנה 5.12 - תוכנת ניתוח זרימה 4D | |
| קטטר אבחון, רב תכליתי MPA 2 | Cordis, קטטר של חברת | למודלים של אימון ילדים, גדלים 4F לתינוקות ו-5F לילדים, מבוגרים צעירים | |
| Excor Ventricular Assist Device | Berlin Heart GmbH | 80 -100ml נפח שבץ | |
| Imeron 400 Contrast Agent | Bracco Imaging | CT - חומר ניגוד | |
| IntroGuide F | Angiokard Medizintechnik GmbH | Guidewire עם J-tip; קוטר: 0.035 אינץ' אורך: 220 ס"מ | |
| Lunderquist Guidewire | Cook Medical Inc. | (T)EVAR מדריך התערבותי | |
| MAGNETOM Aera | Siemens Healthcare GmbH | MRI Scanner | |
| Magnevist Contrast Agent | Bayer Vital GmbH | MRI - חיקוי חומר ניגוד | |
| Materialise | AB Software Version 23.0 - Commercial Segmentation Software | ||
| Modeling Studio | Keyence Co. | תוכנת חיתוך מדפסת תלת מימד | |
| PVC | |||
| חוט מדריך רדיפוקוס M | Terumo Europe NV | חוט מנחה ישר; קוטר: 0.035 אינץ' אורך: 260 ס"מ | |
| קופסה שימושית באמת 9L | מוצרים שימושיים באמת בע"מ | ||
| Rotigarose - גרסת תוכנה סטנדרטית Agar | Carl Roth GmbH | 3810.4 | |
| Solidworks | Dassault Systemes SE | גרסת תוכנה 2019-2020; תוכנת עיצוב CAD | |
| SOMATOM Force | Siemens Healthcare GmbH | סורק טומוגרפיה ממוחשבת | |
| באמצעות | תוכנת הדמיה רדיולוגית | Siemens Healthcare GmbH |
מקורות
- Goetz, L. H., Schork, N. J. Personalized medicine: motivation, challenges, and progress. Fertility and Sterility. 109 (6), 952-963 (2018).
- Gwin, W. R., Disis, M. L., Ruiz-Garcia, E. Immuno-Oncology in the Era of Personalized Medicine. Advances in Ex....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
