Name: הדפסת 3D של Preclinical רנטגן הממוחשבים טומוגרפית נתוני סטים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-03-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: למדו ליצור מודלים אנטומיים מנתוני CT רנטגן טרום-קליניים באמצעות טכנולוגיית הדפסת תלת-ממד בפלסטיק. השיטה מאפשרת הדמיה פיזית של מבנים שלדיים ורקמות רכות לחקר מדעי המוח והביולוגיה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו להודות בחום למכון ללימודים אירופיים NanoVic, בתכנית למצטייני משפחת גלין, מתקן נוטרדאם המשולב הדמיה (NDIIF) ושירותי בריאות Carestream לתמיכה כספית לפרויקט זה. מחקר על התפתחות גולגולת ארנב נתמך על ידי NSF BCS-1029149 לMJR.

<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>
<li>Symes, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+3D-printed+reactionware+for+chemical+synthesis+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis.</a> Nature Chemistry. 4, 349-354 (2012).</li>
<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>

וו מתיו Leevy הוא יועץ מולקולרי והדמית Carestream. בריאן Stamile הוא מהנדס תמיכה לתעשיות MakerBot.

רנטגן CT ערכות נתונים של חולדת חית Lobund-Wistar וגולגולת vivo לשעבר ניו זילנד ארנב לבנה נוצלו כדי להוכיח את ההיתכנות של ייצור האובייקט 3D מנתונים ביולוגיים קדם קליניים. מודלים נוצרו באמצעות שלושה מקורות שונים: 1) המשכפל הפופולרי Makerbot, 2) הצד השלישית חברת Shapeways Inc, ו3) המסחרי ProJet HD בדרגה גבוהה 3000. כל מדפסת הייתה מסוגלת ליצור אובייקטים שמרוצים מטרת עיקרון יזואליזציה נתונים משופר. במהלך התהליך של הדפסת נתוני CT טרום קליניים, את היתרונות וחסרונות של כל שיטה של ​​הדפסה היו וידאו וסכמו למשתמש הקצה. משכפל MakerBot הוא (1,750 דולרים) למעלה פתרון ספסל זול שיהיה נגיש כמעט לכל מעבדה ברחבי העולם. זה יכול להדפיס במספר צבעים עם תשומות זולות (CT עכברוש עם ריאות בשימוש על 3.50 דולרים בפלסטיק). עם זאת, Makerbot מוגבל בהחלטה,ולכן בחלק מהדגמים יהיו חייבים להיות מוגדלים שחול והדמיה של מבנה מיועד נאותים. Shapeways Inc מספקת מספר יוצא דופן של בחירות בנוגע לצבע וחומר. המודלים הם ברזולוציה גבוהה ויציבה. אמנם המחירים שלהם הם כ 10-גבוה פי יותר מMakerBot על בסיס יחידה ל( CT עכברוש עם ריאות היה 41.61 $), משתמש יכול לבצע מספר מוגבל של מקומות עבודה ולמנוע את עלות רכישה מראש של מדפסת. הזמן להוביל של השבועות מShapeways הוא חסרון קטין. ProJet HD 3000 ספקו דגמים מצטיינים במונחים של רזולוציה וכוח. היינו ברי מזל מספיק כדי להידבק בהדפסה של האובייקטים שלנו בProJet HD 3000 בפרק החדשנות בנוטרה דאם (כ 30 $ לCT עכברוש עם ריאות לעבודה וחומרים). משתמשים עלולים לסבול מקשיים בגישה לסוג זה של ציוד כפי שהם מתומחרים בטווח של 80,000 $, וזה מסורבל להדפיס עם צבעים מרובים גם כן. מאחר וכל מכשיר / יצרןמספק מדד שונה כדי לתאר את הרזולוציה להדפסת אובייקט (רמת Shapeways המינימאלי של פירוט = 0.2 מ&quot;מ, עובי דופן מינימאלי = 0.7 מ&quot;מ, עובי 5 MakerBot פרוסה = 0.2-0.3 מ&quot;מ עם זרבובית מ&quot;מ 0.4, 6 ProJet HD 3000 DPI = 656 x 656 x 800 עם דיוק של 0.025-0.05 מ&quot;מ), הערכה איכותית של החלטות יחסיות בין כל מערכת מציעה ששני Shapeways ומערכת HD ProJet יכולים להדפיס בפירוט גבוה למשקל, בעוד יש להגדיל כמה חפצים לשימוש מוצלח של MakerBot. באופן קולקטיבי, את כל שלוש השיטות ידידותיות לסביבה ולספק אמצעי נוח להשגת ייצור קליל של מודלים קדם קליניים מאוד מפורטים רנטגן CT. מסקנה בהדרגה, את הטכנולוגיה של הדפסת 3D הפכה לנגישה יותר כשני עלויות והמורכבות היו ממוזערות. 8, 9 עכשיו, פשוטו כמשמעו, מישהו יכול להדפיס ברזולוציה גבוהה, אובייקטים תלת מימדיים מהחפירותקבצי ITAL. אובייקטים תלת ממדיים מפורטים אלה יכולים להיות כלי שימושי עבור שני אנשי חינוך וחוקרים כאחד. יתר על כן, הם מספקים אמצעי לתקשורת החזותית המסייע בהשגת הבנה ברורה יותר. 10 לדוגמה, חוקרים רפואיים יכולים להשתמש בדגימה או מודלי מטופל ספציפיים כדי לשפר הוא את התקשורת והבנה עם העמיתים והמטופלים שלהם. למרות 11 ייצוג על מסכי 2D יש כברת דרך ארוכה, אין שום תחליף לחוויה ויזואלית וחושית של החזקת אובייקט ממשי כי הוא מסוגלת להיות מוחזק, לסובב, נבדק ועבר בסביבה. מודל יחד עם ייצוג נתונים אלקטרוני הוא אפילו יותר חזק כפי שהוא מאפשר לחוקרים לבחון את האובייקט הפיזי לאזורים של עניין, ולמצוא האזורים האלה במודל ממוחשב לניתוח כמותי נוספת. עם אוסף נתונים נכונים, עיבוד פני שטח, ועריכת stereolithographic, ניתן לייצר במהירות מפורט, relatively דגמים זולים מנתוני רנטגן CT. כאן, אנו מספקים, צעד מפורט על ידי שיטת צעד לייצור מודל תלת ממדי מנתוני חיות קטנים טרום קליניים שנאספו עם ה-X-CT מייקרו. אנו רכשנו in vivo ו vivo לשעבר CT ערכות נתונים באמצעות תחנת Albira תמונה, ובצענו עיבוד שלאחר מכן עם PMOD, ImageJ, Meshlab וחבילות תוכנת Netfabb. לבסוף, אנו מספקים הוראות מפורטות למאפשרות הדפסת מודל תלת ממדים עם מגוון של פתרונות מסחריים. בכל מקרה, התוצאה הסופית היא מודל שמספק ביטוי ייחודי, שנערך ביד, פיזי של הנתונים רכשו טומוגרפית שמצב רגיל היה מוגבל למסך מחשב.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> תוכניות נדרשות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רוכשת תמונת Albira </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> PMOD </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ImageJ </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Meshlab </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Netfabb </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ReplicatorG </li></ol></td></tr></tbody></table>

הדפסת 3d של preclinical רנטגן הממוחשבים טומוגרפית נתוני סטים

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

הדפסה תלת ממדית מאפשרת ייצור של אובייקטים מפורטים מאוד באמצעות תהליך המכונה ייצור כתוסף. שיטות מסורתיות, עובש הזרקה כדי ליצור מודלים או חלקים יש מספר מגבלות, החשובה שבן היא קושי בייצור מוצרים מורכבים ביותר מבעוד המועד, יעיל וחסכוני. 1 עם זאת, שיפורים הדרגתיים בטכנולוגיית הדפסה תלת ממדים גרמו בשני מכשירי קצה גבוה וכלכלה שזמינים כעת לייצור הקליל של דגמים מותאמים אישית. 2 מדפסות אלה יש את היכולת לאובייקטי extrude ברזולוציה גבוהה עם פירוט מספיק כדי לייצג במדויק בתמונות המופקות מvivo קליני רנטגן CT סורק . עם אוסף נתונים נכונים, עיבוד פני שטח, ועריכת stereolithographic, עכשיו זה אפשרי וזול כדי לייצר במהירות מבני רקמות שלד ורכים מפורטים מנתוני רנטגן CT. אפילו בשלבים המוקדמים של פיתוחment, מודלים אנטומיים המיוצרים על ידי ערעור הדפסה תלת ממדי לשני אנשי החינוך וחוקרים שיכולים לנצל את הטכנולוגיה כדי לשפר את מיומנות הדמיה. 3, 4 היתרונות האמיתיים של תוצאה בשיטה זו מהניסיון המוחשי חוקר יכול להיות עם נתונים שלא ניתן העביר כראוי דרך מסך מחשב. התרגום של נתוני 3D טרום קליניים לאובייקט פיזי שהוא העתק מדויק של נושא המבחן הוא כלי רב עצמה להדמיה ותקשורת, הנוגע במיוחד למחקר הדמיה לסטודנטים, או אלו בתחומים אחרים. כאן, אנו מספקים שיטה מפורטת להדפסת דגמי פלסטיק של עצם ומבני איברים שמקורם רנטגן סריקות CT ניצול מערכת Albira רנטגן CT בשיתוף עם PMOD, ImageJ, Meshlab, Netfabb, וReplicatorG חבילות תוכנה.

<img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig1.jpg" /> איור 1. מודלי 3D המודפס של הריאות ותכונות שלד של קבוצת חולדת רנטגן CT נתונים. חפצים היו מודפסים באמצעות ProJet HD 3000 (משמאל), Shapeways Inc (מרכז) או Makerbot Replicator (מימין). סרגל קנה המידה מציין 2 סנטימטר. שים לב שסרגל קנה המידה בפנל C הוא קטן יותר מזה של A ו-B, המשקף שבמקרים מסוימים Makerbot חייבת להדפיס אובייקט מוגדל כדי פירוט מספיק תפוקה. איור 1 מתאר את המוצרים הסופיים לשלוש שיטות של הדפסה של אותה בערכת נתונים של עכברוש CT vivo. כל שלושה המודלים מורכבים ממבנה שלד קצוץ וריאות נשלפות שנדפסו באופן עצמאי וחוברו יחד. המודל בצד שמאל הוא התוצאה של מדפסת ProJet HD 3000-ברזולוציה גבוהה, שנוצרה באמצעות פלסטיק אקרילי שקוף. האובייקט במרכזהופק באמצעות חברת צד שלישית, Shapeways Inc, שבמבנה השלד הודפס באמצעות פלסטיק לבן הניילון 12 ואילו מבני הנשימה היו מפוברקים בסגול. שני דגמים הראשונים אלו הודפסו בקנה מידה ממשי, מדידה כ 11 סנטימטר האורך. האובייקט בימין נעשה באמצעות MakerBot. מבנה השלד הודפס באמצעות פלסטיק צבעוני טבעי ABS (סטירן butadiene acrylonitrile) וריאות הירוקות ליים עם ABS. בגלל מגבלות הרזולוציה של MakerBot, מודל זה לא יכול להיות מודפס בהיקף ללא ניוון של מבנה עדין כמו כלוב הצלעות. במקום זאת, המודל טפס למעלה בכמעט 2X באמצעות &quot;למלא חלל לבנות&quot; אפשרות לקבל הפרטים החזותיים הרצויים, וכתוצאה מאובייקט של 21 סנטימטר באורך. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig2.jpg" /> איור 2. מודלי 3D המודפס של vivo ארנב SKU לשעברנתוני ll להגדיר. את האובייקטים המוצגים הודפסו באמצעות ProJet HD 3000 (משמאל), Shapeways Inc (מרכז) וMakerbot Replicator (מימין). סרגל קנה המידה מציין 1 סנטימטר. תרשים 2 מציג את המוצרים הסופיים של כל שיטה להדפסה בסט vivo לשעבר ארנב גולגולת CT הנתונים. המודל בצד שמאל הוא התוצאה ממדפסת ProJet HD 3000-ברזולוציה גבוהה באמצעות פלסטיק אקרילי שקוף. המודל במרכז הודפס בפלסטיק לבן nylon12 באמצעות הדפסת Shapeways. האובייקט בימין הודפס בפלסטיק לבן באמצעות MakerBot. כל שלושה האובייקטים הודפסו להרחיב ולמדוד כ 8.5 סנטימטר באורך. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig3.jpg" /> איור 3. מודלי 3D המודפס של סט מלא חולדת רנטגן CT נתונים. חפצים היו מודפסים באמצעות ProJet HD 3000 (משמאל), וShapeways בע&quot;מ (מימין). הסקלהar מציין 1 סנטימטר. איור 3 מציג את המוצרים הסופיים לשתי שיטות הדפסה מלאה בנתוני vivo CT בערכה של חולדה. שני דגמים מורכבים ממבנה שלד מלא (מינוס הזנב) וריאות נשלפות. המודל בצד שמאל הוא התוצאה של מדפסת ברזולוציה גבוהה, ProJet 3000 HD, מודפסת באמצעות פלסטיק אקרילי שקוף. המודל בצד הימין הודפס באמצעות הדפסת Shapeways, עם מבנה השלד שנוצר באמצעות פלסטיק לבן nylon12 וריאות בסגולות. שני דגמים אלה נדפסו בקנה מידה ממשי, מדידה כ 19 סנטימטר האורך. בגלל בפרטים המורכבים הנדרשים, שלד המלא לא יכול להיות מודפס עם Replicator MakerBot. במהלך החקירה של טכניקות הדפסה תלת ממדיות, יתרונות וחסרונות מסוימים נצפו ומפורטים בטבלה 1. <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td><strong&gt; שיטת ההדפסה </td><td> יתרונות </td><td> חסרונות </td></tr><tr><td> MakerBot </td><td> מהר מאוד, מגוון רחב של אפשרויות צבע, תוכל להדפיס בשני צבעים, מאוד זול </td><td> רמה הנמוכה ביותר של פרט. הסרה של חומרי תמיכה היא איטית (על סדר כמה שעות). </td></tr><tr><td> Shapeways </td><td> ראייטי של אפשרויות צבע, מגוון רחב של חומרים להדפסה, ברמה גבוהה של פירוט, זול יחסית </td><td> זמן של שבועות כדי לעבד ולקבל צו </td></tr><tr><td> ProJet HD 3000 </td><td> תפנית מהירה יחסית, רמה הגבוהה ביותר של פירוט, תפוקה גבוהה, קלה להסיר חומרי תמיכה (שעווה). </td><td> עלות היקרה ביותר מלפנים, רק אופציה אחת, צבע במהלך שימוש המעשי. </td></tr></tbody></table> טבלת 1. השוואהטכנולוגיות הדפוס 3D הזמינות להדפסת סטי CT נתונים.

באמצעות הבלטת פלסטיק מודרנית וטכנולוגיות דפוס, ניתן כיום לייצר מודלים פיסיים של נתוני CT רנטגן שנעשו במעבדה במהירות ובזולה. ההדפסה תלת הממדית של טומוגרפית נתוני הדמיה חזקה, מחקר, וכלי חינוכי שכעת ניתן לגשת על ידי קהילת ההדמיה פרה.

הדפסת 3D של Preclinical רנטגן הממוחשבים טומוגרפית נתוני סטים

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

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא ליצור מודלים אנטומיים של מערכי נתונים של CT בקרני X פרה-קליניים באמצעות טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית מפלסטיק. דבר זה מושג תחילה על ידי הנחת חולדה או עכבר בתחנת דימוי וביצוע סריקה במצב של טומוגרפיה ממוחשבת בקרני X. לאחר מכן, הנתונים משוחזרים ומעובדים לפורמט המתאים להזנה למכשיר הדפסה תלת-ממדי מסחרי.בשלב הסופי, המדפסת מותירה מודל פיזי מורכב של נתוני רקמה רכה או שלד מפלסטיק. בסופו של דבר, טכנולוגיית ההדפסה בתלת-ממד משמשת להוצאת הנתונים ממסך המחשב והצבתם בכף היד. הרעיון לשיטה זו עלה אלי לראשונה בעת שעבדתי עם מערכי נתוני CT בקרני רנטגן במעבדה, והכרתי את טכנולוגיית ההדפסה בתלת-ממד בשיעורי ההנדסה שלי כאן ב-Notre Dame.היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות אחרות, כגון הזרקת פלסטיק לתבנית, הוא שהדפסת תלת-ממד מאפשרת יצירת מודלים מורכבים ביותר שלא ניתן היה לייצר בדרך אחרת. למרות שניתן להשתמש בשיטה זו להדפסת נתוני תלת-ממד של מבני שלד, היא ניתנת ליישום גם במערכות של רקמה רכה, כגון הריאות, המניבות מוצר סופי כזה. כל הדמיות ה-in vivo וה-ex vivo שבוצעו להדגמה של פרוטוקול זה הושגו באמצעות מערכת CT (computed tomography) של Albea; התמונות שוחזרו באמצעות אלגוריתם filtered back projection דרך תוכנת השחזור Albea Suite 5.0. עבור תמונות ה-in vivo הנראות בפרוטוקול זה, נסרח חולדה זכר מסוג star rat בגיל 10 חודשים תחת הרדמה מלאה באמצעות ISO fluorine לצורך הדמיית ex vivo.דגימה של גולגולת ארנב לבן מניו זילנד, שנשמרה ב-10% Formalin, נסרקה. הגדרות רכישה ושחזור משולבות אלו מניבות תמונה סופית עם ווקסלים איזוטרופיים של 0.125 millimeter, דבר שנחשב למספיק לצורך ניתוח של בעל חיים שלם ולהדפסה תלת-ממדית של מבנים אנטומיים. יש לציין כי ניתן להדפיס את המאפיינים השלדיים מסריקות ה-CT מהנתונים הגולמיים ללא ביצוע סגמנטציה.עם זאת, נדרש ביצוע סגמנטציה של רקמות רכות לפני עיבוד הנתונים להדפסה בתלת-ממד. כאן ניתן לראות דוגמה עם רקמת ריאה. לאחר מכן, יש להמיר את הנתונים מפורמט micro PET לפורמט DICOM. בשימוש בתוכנת הניתוח PMOD, נתוני ה-DICOM מכילים ערכי צפיפות נפחית עבור כל ווקסל.לאחר מכן, כדי להכין את נתוני ה-DICOM להדפסה, יש לעבד את הנתונים כמשטח רציף במקום כתמונת נפח; ניתן להשתמש בתוכנת J version 1.43 U כדי להפיק רינדורי משטח לעיבוד נוסף. לבסוף, ניתן להשתמש בו-סימולטני בשתי תוכנות, mesh lab version 1.31 ו-net fab studio basic 4.9, כדי להסיר רשתים מיותרים, לחבר רשתים מנותקים, לתקן חורים ולאחר מכן להחליק את הרשת הסופית. ההבדלים העיקריים בין שתי תוכנות אלו הם מערכי הכלים העומדים לרשות המשתמש והיבטים מסוימים של בקרת הניווט בממשק.שתי התוכנות הן תוכנות לעריכת רשת תלת-ממדית (3D mesh), והשימוש בהן יחד מספק את הגישה הפשוטה ביותר לעריכת המודל. יש לוודא ששומרים את סוג הקובץ כ-STL בעת השימוש ב-mesh lab. כדי להדפיס את מודל ה-CT באמצעות ה-maker bot, התחילו בפתיחת קובץ ה-STL שנוצר בשלבים הקודמים בתוכנת replicator G.Replicator G היא תוכנה של maker bot industries המשמשת לתקשורת עם המדפסת, הנמצאת בפינה הימנית התחתונה של תפריט התוכנה. לחצו על אפשרות הקנה (scale) ולאחר מכן בחרו במילוי מרחב הבנייה (Fill the build space). לאחר מכן, בחרו בסיבוב (rotate), ואז לחצו על הנחה שטוחה (lay flat).לאחר מכן לחצו על center עבור דגמים בעלי פירוט עדין. בחרו גם באפשרות fill build platform כדי להגדיל את קנה המידה של הדגם. לאחר מכן, מאותו תפריט, לחצו על move, ואז בחרו ב-put on platform.לאחר שהושג הכיוון המתאים, בחרו ב-"generate G code" משורת התפריט העליונה. כעת יופיע על המסך חלון עם אפשרויות הדפסה. כעת בחרו את האקסטרודר שיספק את הפילמנט להדפסת האובייקט, בין אם הוא שמאל או ימין.סמנו גם את התיבה. בחרו בתמיכת raft מהתפריט הנפתח שנקרא Use support material. ודאו שאתם בוחרים באפשרות של תמיכה מלאה (full support).בשלב הבא, בחרו ב-generate G code; כעת תופיע תיבת פופ-אפ המציגה את התקדמות יצירת ה-G code. לאחר השלמת ה-G code, בחרו ב-build to file לשימוש עם כרטיס SD, ושמרו את הקובץ שנוצר בשלב זה על גבי כרטיס זיכרון SD. לצורך ההעברה, הכניסו את כרטיס ה-SD לתוך ה-maker bot.לאחר מכן, השתמשו במקלדת של ה-maker bot כדי לבחור בהדפסה מכרטיס ה-SD ובחרו את שם הקובץ הרצוי. בשלב זה, ה-maker bot יתחיל להתחמם באופן אוטומטי כדי להדפיס את האובייקט. כאן ניתן לראות סרטון time-lapse של ה-maker bot המדפיס את המודל התלת-ממדי מתוך מערך נתוני CT כדי לבצע את ההדפסה.בעזרת שירות Shapeways המקוון, התחילו ביצירת חשבון חינמי באתר Shapeways. לאחר מכן, ניתן להעלות ישירות את קובץ ה-STL שנוצר קודם לכן. בחרו כותרת לקובץ שהועלה.לאחר מכן, בחרו יחידת מידה מהתפריט הנפתח שמופיע. כעת בחרו ב-"העלאת מודל" (upload model). לאחר העלאת הקובץ, האתר יזדקק לכמה דקות כדי לעבד את הקובץ על מנת לוודא שניתן להדפיסו.המודל יהיה זמין להדפסה בעמוד My Models לאחר כ-10 דקות. בסצנה המוצגת כאן, נעשה שימוש בבחירה בלבן גמיש-חזק (strong flexible) כדי להדפיס מבנים שלדים, ובבחירה בסגול גמיש-חזק כדי להדפיס את רקמת הריאה. ניתן להדפיס את קובץ ה-STL גם באמצעות מדפסת תלת-ממדית מסחרית בעלת רזולוציה גבוהה, כגון Projet HD 3000.כדי להשתמש במערכת זו, יש להטעין תחילה את קובץ ה-STL לפורמט הקנייני של מערכת התלת-ממד כדי לתכנן את פריסת העבודה על הפלטפורמה. הדבר מחייב שינוי של כיוון המודל על מנת למזער הן את השימוש בתמיכת שעווה והן את זמן ההדפסה. שמרו קובץ זה, שלחו אותו באופן אלקטרוני למדפסת והכניסו פלטפורמה של אלומיניום אל תוך המדפסת.לאחר מכן, מדפסת ה-HD 3000 תתחיל להדפיס את האובייקט התלת-ממדי כפי שניתן לראות כאן. לאחר סיום ההדפסה, הסירו את המודל מהפלטפורמה והניחו אותו בתנור בטמפרטורה של כ-73 °C. פעולה זו תמיס את שעוות התמיכה מהמודל.לבסוף, הוצאו בזהירות את האובייקט מהתנור בעודו חם ונגבו אותו בעזרת מטלית Kim wipe. פעולה זו תסיר שאריות שעווה שנותרו על פני השטח של האובייקט. כאן ניתן לראות את התוצרים הסופיים עבור שלוש שיטות הדפסה של אותו סט נתונים של CT in vivo של חולדה.שלושת המודלים מורכבים ממבנה שלד קטוע וריאות נשלפות, שהודפסו בנפרד וחוברו יחדיו. המודל המוצג כאן הוא תוצאה של מדפסת ה-HD 3000 ברזולוציה גבוהה, אשר נוצרה באמצעות פלסטיק אקרילי שקוף. בעוד שאובייקט זה יוצר באמצעות חברה חיצונית, Shapeways Incorporated, שבה מבנה השלד הודפס באמצעות פלסטיק ניילון 12 לבן ומבני הנשימה יוצרו בצבע סגול, מודלים אלו הודפסו בקנה מידה של כ-11 סנטימטרים באורך.אובייקט זה יוצר באמצעות ה-MakerBot בשל מגבלות הרזולוציה של ה-MakerBot. מודל זה הוגדל, מהביא לאובייקט באורך של 21 סנטימטרים. כאן אנו רואים את התוצרים הסופיים של כל שיטת הדפסה עבור מערך נתוני ה-CT של גולגולת ארנב ex vivo.שלושת העצמים הודפסו לפי קנה מידה ואורכם כ-8.5 סנטימטרים, וכאן אנו רואים את התוצרים הסופיים של שתי שיטות הדפסה. סט נתונים מלא של CT in vivo של החולדה. שני המודלים כוללים מבנה שלד מלא ללא הזנב וריאות נתיקות.שני הדגמים הללו הודפסו בקנה מידה אמיתי. שימו לב כי בשל הפירוט המורכב שנדרש, לא ניתן היה להדפיס את השלד המלא באמצעות ה-maker bot replicator. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיו בעלי הבנה מוצקה באופן שבו משתמשים בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית ליצירת דגמים אנטומיים מורכבים המופקים ממערכי נתונים של CT רנטגן.

3d-printing-of-preclinical-x-ray-computed-tomographic-data-sets

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

השתמשנו synchrotron רנטגן טומוגרפיה במתקן האירופי קרינה Synchrotron (ESRF) אל הלא פולשני לייצר 3D מערכי נתונים טומוגרפית עם רזולוציה פיקסל של 0.7μm. באמצעות עיבוד תוכנה נפח, זה מאפשר את שיקום מבנים פנימיים במצב הטבעי שלהם, ללא חפצים המיוצר על ידי חתך היסטולוגית.

לא פולשני-3D ויזואליזציה עם תת מיקרון החלטה שימוש Synchrotron-X-ray-טומוגרפיה

Non-הרסני להדמיה נפח יכולה להיות מושגת רק על ידי טכניקות טומוגרפית, מתוכם היעילה ביותר היא טומוגרפיה רנטגן מיקרו ממוחשבת (CT).

ברזולוציה גבוהה 3D הדמיה של Ex-Vivo דגימות ביולוגיות באמצעות מיקרו-CT

מתודולוגיה מתוארת במסמך לייצוג נתוני הדמיה אנטומי בתוך קריסטלים. אנו יוצרים מדורגים מודלים תלת מימדיים של נתונים הדמיה ביו לשימוש חריטה בלייזר בתת הקרקע (SSLE) זכוכית קריסטל. כלי זה מציע השלמה שימוש תצוגה חישובית או בתלת ממד מודלים מודפסים בשימוש בתוך הגדרות קליניות או חינוכיות.

Scaled אנטומי דגם הבריאה של נתונים הדמיה טומוגרפית ביו Associated תוויות עבור תת-פני השטח לאחר חריטה בלייזר (SSLE) של קריסטלים זכוכית

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשימוש שלושה דגמים מודפסים תלת-ממדי עבור שטרם-נותחו תכנון וארגון אינטרה-פעיל של מיקומים וסקולרית מסובך בעת טיפול אנומליה מולדת של אבי העורקים.

הדפסה תלת-ממדית של סטייה אבי העורקים מורכבים

פרוטוקול להדמיה תלת-ממדית של מבני רקמה מיקרוסקופיים באמצעות שיטה מכתימת רנטגן ספציפית המיועדת לטומוגרפיה ממוחשבת של X-ray מוצגת.

3D הדמיה של דוגמאות רקמה רכה באמצעות רנטגן ספציפי שיטה מכתים וטומוגרפיה ממוחשבת Nanoscopic

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.

פיתוח והערכה של פאנטום לב וכלי דם בהדפסה תלת-ממדית לתכנון והדרכה התערבותיים

אנו מתארים הליך לעיבוד סריקות טומוגרפיה ממוחשבת (CT) למדריכי משימות פרוצדורליים בעלי נאמנות גבוהה, ניתנים להחזרה ובעלות נמוכה. תהליכי זיהוי סריקת ה-CT, הייצוא, הפילוח, המידול וההדפסה התלת-ממדית מתוארים כולם, יחד עם הנושאים והלקחים שנלמדו בתהליך.

יצירת מאמן משימות למיקום קו תוך-ממדי בנאמנות גבוהה, בעלות נמוכה ובעלות נמוכה באמצעות הדפסה תלת-ממדית

תהליך עבודה ליצירת מודלים היברידיים וירטואליים תלת-ממדיים (תלת-ממדיים) תוכנן בהתבסס על מערך נתונים של טומוגרפיה ממוחשבת של קרן חרוט וסריקות אופטיות אינטרה-אוראליות תוך שימוש בשיטות פילוח תמונה רדיוגרפיות ומידול פני שטח בצורה חופשית. מודלים דיגיטליים משמשים לתכנון וירטואלי של הליכים כירורגיים dentoalveolar שחזור.

הכנת מודל היברידי דיגיטלי לתכנון וירטואלי של הליכים כירורגיים דנטולבאולריים משחזרים

שיטה זו מדגימה זרימת עבודה של הדפסה תלת-ממדית מבוססת voxel, המודפסת ישירות מתמונות רפואיות עם נאמנות מרחבית מדויקת ורזולוציה מרחבית/ניגודית. זה מאפשר שליטה מדויקת, מדורגת של הפצות חומר באמצעות חומרים מורכבים מורפולוגית, מדורגים בקורלציה רדיוטנציה ללא אובדן או שינוי של נתונים.

אנטומיה של הדפסת Voxel: עיצוב וייצור של מודלים מציאותיים של תכנון פרה-כירורגי באמצעות הדפסת מפת סיביות

כאן מוצעת שיטה חדשה להקמת מודל מודפס תלת-ממדי מותאם אישית להערכה טרום ניתוחית של בלוטת התריס. זה תורם לדיון לפני הניתוח, הפחתת הקושי של ניתוח בלוטת התריס.

מודל מותאם אישית המודפס בתלת-ממד להערכה טרום ניתוחית בניתוחי בלוטת התריס

עבודה זו מציגה פרוטוקול תכנון כירורגי מפורט באמצעות טכנולוגיית תלת מימד עם תוכנת קוד פתוח חופשית. פרוטוקול זה יכול לשמש לכימות נכון של היפוך הירך ולסימולציה של אוסטאוטומיה פרוקסימלית פרוקסימלית של הירך לטיפול בכאבי ברכיים קדמיים.

תכנון וירטואלי תלת מימדי טרום ניתוחי באוסטאוטומיה פרוקסימלית של הירך

למדו ליצור מודלים אנטומיים מנתוני CT רנטגן טרום-קליניים באמצעות טכנולוגיית הדפסת תלת-ממד בפלסטיק. השיטה מאפשרת הדמיה פיזית של מבנים שלדיים ורקמות רכות לחקר מדעי המוח והביולוגיה.

הדפסת 3D של Preclinical רנטגן הממוחשבים טומוגרפית נתוני סטים

גלה סרטונים נוספים