ייצור פנטום פוליוויניל אלכוהול ספציפי למטופל עם אולטרסאונד וניגוד רנטגן לתכנון ניתוח גידול במוח

דגמי פנטום הם כלים חשובים, אך מאתגר להפוך אותם למדויקים מבחינה אנטומית. פרוטוקול זה משתמש CT ואולטרסאונד כדי ליצור פנטום ספציפי למטופל הכולל גידול. אנו משתמשים במודלים הטרוגניים מורכבים ובהדפסה תלת-ממדית כדי להשיג רמה גבוהה של ריאליזם אנטומי.

פאנטום מוחי ספציפי למטופל שימושי מאוד מכיוון שהם מאפשרים תכנון כירורגי והכשרה קלינית, והם מאפשרים למנתחים לתרגל טכניקות חדשות ולבדוק מכשירים וחומרה חדשים. לאחר קבלת נתוני MRI ו- CT משוקללים של T1 המשוקללים לפני הניתוח, טען את התמונות לתוכנת מידול תלת-ממד ולהשתמש בכלי החיתוך הפשוט כדי לפצל את פילוח המוח לשתי ההמיספרות. שמור כל חצי כדור כקבצי STL נפרדים של המוח הימני והשמאלי וייבא את הקבצים לתוכנה מתאימה לעיצוב בעזרת מחשב.

בסביבת העבודה של רשת שינוי, השתמש בפונקציה reduce כדי להקטין את גודלו של כל דגם ככל האפשר, כך שהתוכנית תוכל לטפל בו תוך שמירה על כל הפרטים הדרושים. בסביבת העבודה המוצקה, השתמשו בכלי רשת שינוי לכלי BRep להמרת רשת שינוי מיובאת לגוף שניתן לטפל בו. לחץ על יצירה ותיבה כדי לצייר תיבה סביב הגידול, סיבוב התצוגה כדי להבטיח כי התיבה לחלוטין מקיף את הגידול מכל הצדדים.

בתפריט הנפתח של הפעולה, ייעוד התיבה כגוף חדש. לחץ על הכרטיסייה לשנות ולהשתמש בכלי לשלב לחתוך את הגידול מהתיבה כדי ליצור קופסה עם צורה חלולה של הגידול בתוכו. כדי ליצור מישורים דרך התיבה במקומות שבהם התבנית תיחתך, לחץ על מבנה ומטוס בינוני כדי ליצור מישור דרך מרכז התיבה.

לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על המטוס הבינוני ובחר מישור היסט כדי למקם את המישור באופן מדויק יותר. תחת לשונית השינוי, השתמש בפונקציית הגוף המפוצל כדי לפצל את התבנית לאורך המישורים שנוצרו ולחץ על צור סקיצה ועיגול קוטר מרכזי כדי להוסיף מסמרות עגולות קטנות לפנים של כל פיסת עובש. לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני כדי להחצין את העיגולים כלפי חוץ כמה מילימטרים על פנים אחד ולהדר אותם פנימה על הפנים המתאימות.

לאחר מכן שמרו כל חלק מהתבנית כקובץ STL נפרד. להדפסת תבניות המוח והגידול בתלת-ממד, להדפסה מהירה יותר, בחרו גובה שכבה גדול של כ-0.2 מילימטרים וערך מילוי נמוך של 20% בתוכנת ההדפסה בתלת-ממד. אם התבניות ממוקמות כראוי על צלחת הבסיס, חומרי תמיכה לא צריך להיות נחוץ.

הדפס את התבניות באמצעות חומר נוקשה כגון חומצה פולילקטית. לפני הדפסת תבנית הגולגולת, בחר להוסיף תמיכה בתוכנה כדי להשתמש ב- PVA כחומר התמיכה. כדי להכין את PVA עבור הדגמים, לחמם 1, 800 גרם של מים deionized ל 90 מעלות צלזיוס בבקבוק חרוט שני ליטר ולמדוד 200 גרם של אבקת PVA.

מקם ערבוב אלקטרוני בבקבוקון, דואג שזה לא נוגע בתחתית או בצדדים. הגדר את המהירות ל-1,500 מהפכות בדקה. מוסיפים את אבקת ה- PVA לבקבוק על פני תקופה של כ -30 דקות.

כאשר כל PVA נוספה, מערבבים את הפתרון במשך 90 דקות נוספות. כאשר ג'ל דביק הושג, להסיר את הבקבוק מן אמבט המים לכסות את החלק העליון עם ניילון נצמד כדי למנוע היווצרות של עור על גבי החומר. לאחר הקירור, PVA ייראה שקוף.

יוצקים אותו לתוך מקור. ניתן לראות גבישים לבנים זעירים, אך יש לגרד בעדינות את כל הבועות על פני השטח. לאחר מכן מוסיפים 0.5% אשלגן סורבט ל- PVA כחומר משמר ומערבבים ביסודיות את הפתרון.

כדי להכין את הפנטומים, למדוד מספיק PVA כדי למלא את עובש הגידול לתוך מקור ויוצקים את השאר לתוך מקור נפרד. כדי להכין את PVA לגידול, להוסיף 1% מיקרוספרות זכוכית עבור ניגודיות אולטרסאונד ו 5% בריום סולפט עבור ניגוד רנטגן לסק הראשון. מערבבים את הפתרון שנוצר ביד.

Sonicate את הקוסם כדי להבטיח ערבוב הומוגני של תוספים ולאפשר את הפתרון להתקרר במשך כ 10 דקות, הסרת כל בועות על ידי גירוד לפי הצורך. לאבטח את עובש הגידול יחד ויוצקים את PVA דרך החור בחלק העליון של התבנית. אפשר PVA לנוח במשך כמה דקות כדי לאפשר לכל בועות שנוצרו בתהליך השופך לברוח דרך החור, לפני הצבת התבנית לתוך מינוס 20 מעלות צלזיוס מקפיא.

לאחר שש שעות, להפשיר את התבנית במשך שש שעות בטמפרטורת החדר. חזור על מחזור ההפשרה של 12 שעות, ולאחר מכן הסר בזהירות את התבנית מהדגם. צור את המודלים המוח הקטן ואת המוח בחצי הכדור בתבניות המתאימות כפי שהוכח רק.

לאחר מחזור ההפשרה השני עבור כל חתיכת מודל פנטום, להסיר בזהירות את הדגמים מן התבניות ולה מניחים את פנטום הגידול במוח הקטן על ספייק בבסיס המודל התחתון של הגולגולת. מניחים את שתי ההמיספרות במוח לחלק העליון של פיסת הגידול במוח הקטן ומציבים את ארבעת הדנוולים בכל חלל בדגם התחתון של הגולגולת. ואז למקם את הדגם העליון של הגולגולת על גבי.

במידת הצורך, המודל עשוי להיות תמרון לתוך המיקום הרצוי כדי לדמות את השימוש תוך ניתוחי שלה בניתוח. בעקבות הפרוטוקול כפי שהודגם, פנטום מציאותי אנטומית המורכב גולגולת ספציפית למטופל, מוח, וגידול יכול להיות מפוברק. המבנים האנטומיים הרלוונטיים לפנטום מחולקים באמצעות נתוני MRI ו- CT של המטופל.

לאחר מכן ניתן ליצור רשתות עבור כל פיסת הדגם כדי לייצר את תבניות 3D כפי שהוכח. עובש המוח הקטן הוא המורכב ביותר לתכנן ולהרכיב. הגולגולת היא החלק הקשה ביותר להדפסה מכיוון שהיא דורשת חומר תמיכה.

הפנטום שהושלם מציע מודל מציאותי של הגולגולת, המוח והגידול של המטופל. שתי ההמיספרות במוח מיוצרות בנפרד ויש להן מראה מציאותי הכולל את הגירי והסולצי של המוח. המוח הקטן מתאים בנוחות לבסיס הגולגולת המודפסת וההמיספרות המוחיות יושבות על גבי מבנה זה.

הגידול נראה בקלות במוח הקטן כמו הניגודיות הנוספת שנוספה לגידול גורמת לצבע לא לבן המפריד אותו מהחומר שמסביב שאליו הוא מחובר. הגידול יכול להיות חזותי בפנטום עם הדמיה CT ואולטרסאונד. לאחר מכן ניתן להשתמש בנתונים תוך ניתוחיים של המטופל כדי להשוות את תמונות הפנטום לתמונות המטופל האמיתיות.

בעת יצירת התבניות, לשים לב במיוחד למיקום של חתכים כדי להבטיח כי הפנטום יוכל להיות מוסר כאשר הוא התגבש. על ידי יצירת פנטום מוחי ספציפי למטופל, הצלחנו לבדוק מערכת ניווט עצבית חדשנית שיכולה לשמש גם לאמן נוירוכירורגים בשימוש באולטרסאונד תוך ניתוחי.