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

השיטה המוצגת מאפשרת יצירת מודלים אנטומיים ספציפיים למטופל לבדיקות, הוראה ותכנון של נהלים. שיטה זו מציעה גישה מתוקננת ליצירת מודלים אנטומיים אינדיבידואליים הניתנים להדפסה בתלת-ממד המבוססים על ערכות נתונים רדיולוגיות שניתן לכלול בקלות בלולאות זרימה או בכיווני הדרכה. בעוד שגישת מידול זו מתמקדת במערכת הלב וכלי הדם, ניתן להעביר אותה למבנים אנטומיים אחרים.

לאיכות ערכת הנתונים הרדיולוגית יש השפעה רבה על הקשיים בהם נתקלו במהלך הדוגמנות. עבור הדגמים הראשונים, השתמש בערכת נתונים עם ממצאי תנועה מינימליים ורזולוציה מרחבית גבוהה. כדי להתחיל, הגדר מגוון של ערכי יחידת Hounsfield על ידי פתיחת כלי הסף וכתוצאה מכך מסכה משולבת של נפח הדם משופרת הניגודיות ומבני עצם.

הסר את כל חלקי העצם שאינם רצויים בדגם תלת-ממד הסופי באמצעות הכלי Split Mask, המאפשר סימון והפרדה של אזורים מרובים בפרוסות הכוללות בהתבסס על ערכי Hounsfield ומיקום. לאחר הפרדה זו, ודא כי מסכה המכילה את הניגודיות נפח דם משופר נשאר. ניתן לעשות זאת על ידי גלילה במישורים קורואליים וצירים והתאמת המסכה שנוצרה עם ערכת הנתונים הבסיסית.

מתוך מסיכה זו, חשב דגם משטח מצולע תלת-ממדי מעובד. לחצו על הכלי החלקה מקומית כדי להתאים את פני השטח של הדגם המפולח באופן ידני ומקומי. התמקד בהסרת צורות מצולעים גסות, פסגות בודדות וקצוות מחוספסים שנוצרו על-ידי פעולות חיתוך קודמות.

כדי לאפשר חיבור מאוחר יותר של המודל ללולאת זרימה, כלול חלקים צינוריים עם קטרים מוגדרים המותאמים למחברי הצינור הזמינים וקוטרי הצינור. כדי למקם מישור דאטום במקביל לחתך הפותח של כלי השיט, בחרו בכלי, צרו מישור דאטום והשתמשו במישור 3 הנקודות המוגדר מראש. לאחר מכן, לחץ על שלוש נקודות מרווחות באותה מידה בחתך של החללית כדי ליצור את המטוס.

הזן היסט של 10 מילימטרים בחלון הפקודה ואשר את הפעולה. בחרו בכלי הסקיצה של הציור מהתפריט ובחרו במישור הדאטום שנוצר בעבר כמיקום הסקיצה. בסקיצה, הנח עיגול בערך בקו האמצע של כלי השיט והגדר את אילוץ הרדיוס כך שיתאים לקוטר החיצוני של מחבר הצינור.

מתוך הסקיצה שנוצרה, השתמש בכלי Extrude כדי ליצור גליל באורך של 10 מילימטרים. כוון את ההבלטה להתרחק פתח כלי השיט כדי ליצור מרחק בין הצילינדר ואת חתך כלי של 10 מילימטרים. לאחר מכן השתמש בכלי Loft כדי ליצור חיבור בין סיום כלי השיט לבין הגליל המוגדר גיאומטרית.

ודא מעבר חלק בין שני סעיפים צולבים, ובכך הימנע מערבולת ואזורי זרימה נמוכה במודל הזרימה התלת-ממדי הסופי. לבסוף, השתמש בכלי חלול כדי ליצור מרחב דם חלול בחלון הפקודה, ולשים את עובי הקיר הנדרש ולהגדיר את הכיוון של תהליך החלול לנוע החוצה. אשר את הבחירה לביצוע תהליך החלול.

לאחר העלאת קובץ ההדפסה מתוכנת הניתוק למדפסת התלת-ממד, ודא שכמות חומר ההדפסה וחומר התמיכה במחסניות המדפסת מספיקה לדגם התלת-ממד והפעלת ההדפסה. לאחר תהליך ההדפסה, הסר את חומר התמיכה מהדגם המוגמר. ראשית, הסר את חומר התמיכה באופן ידני על-ידי סחיטה עדינה של הדגם.

מניחים את הדגם על הכיור, ולאחר מכן לטבול אותו במים או ממס בהתאמה לאחר הסרת הכיסוי. יבש את הדגם באינקובטור שנקבע ל-40 מעלות צלזיוס בן לילה. למחרת, הטמע את הדגם ב-1%אגר.

השתמש בקופסת פלסטיק עם שוליים צדדיים לפחות שני ס"מ סביב המודל ומקדח חורים בקירות כדי לאפשר את הצינורות להיות מחובר מן כלי למשאבה ואת המאגר. מוסיפים אגר למים ומביאים אותו לרתיחה. לאחר ערבוב התערובת, תן לו להתקרר במשך חמש דקות ויוצקים אותו לתוך הקופסה כדי ליצור מיטה בגובה של לפחות שני סנטימטרים.

בזמן שמיטות אגר קובעות, חברו את הדגם לצינור PVC לא תואם באמצעות מחברי צינור מסחריים בכל פתח. השתמש בקשרי zip כדי לתקן את החיבור בין מחברי הצינור לדגם תלת-ממד ולוודא שאין דליפה של נוזלים. מדריך צינורות PVC דרך החורים שנקדחו לתוך התיבה, ולאחר מכן למקם את המודל על גבי מיטת אגר להגדיר.

כדי למנוע דליפת אגר מחורים אלה, השתמש בחימר דוגמנות חסין חום כדי לאטום אותו. לאחר מכן, מלאו את הקופסה באגר וכיסו את הדגם על ידי הוספת שכבה של שני ס"מ למעלה. אפשרו לאגר להתקרר לחלוטין ולהגדיר לשעה בטמפרטורת החדר.

תסעיר את החדר באמצעות משאבת בוכנה עם נפח שבץ של 120 עד 150 מיליליטר. עבור הדמיית CT, מקם את לולאת הזרימה כולה בתוך סורק ה- CT כאשר יחידת הכונן עומדת בקרבת מקום. חבר את משאבת סוכן הניגודיות ישירות למאגר של לולאת הזרימה כך שניתן יהיה לדמות את ההצפה של הדגם עם סוכן ניגודיות במהלך הסריקה.

זה שימושי במיוחד להדמיית פתולוגיות כלי דם. בצע CT כסריקה דינמית על כל הדגם כדי להציג באופן חזותי את זרימת סוכן הניגודיות. הזריקו 100 מיליליטר של אחד עד 10 חומר ניגודיות יוד מדולל למאגר של הדגם במהירות של ארבעה מיליליטר לשנייה.

התחל את הסריקה באמצעות בולוס מפעיל בצינור המוביל עם סף יחידת הונספילד 100 בעיכוב של ארבע שניות. כדי לבצע סונוגרפיה, לשים כמות קטנה של ג'ל קולי על גבי בלוק אגר כדי להפחית חפצים. התחל את המשאבה והשתמש בראש הקולי כדי לאתר את המבנה האנטומי של עניין.

השתמש במצב הד 2D כדי להעריך את תנועת העלונים, כמו גם את התנהגות הפתיחה והסגירה של השסתום. השתמש דופלר צבע כדי להעריך את זרימת הדם על פני השסתום דופלר ספקטרלי כדי לכמת את מהירות הזרימה בעקבות שסתום הלב. הכנס יציאת גישה לצינור PVC ישירות מתחת לדגם 3D כדי לאפשר גישה קלה יותר של האנטומיה עם קטטר לב או חוט מדריך.

לאחר הפעלת לולאת הזרימה, בדוק אם יש דליפה בנקודת הכניסה לנמל. במידת הצורך, השתמש בדבק שני רכיבים כדי לאטום את הפתח. הנח את דגם ה- 3D על שולחן המטופלים מתחת לזרועות C של מכונת הרנטגן.

השתמש בהדמיית רנטגן כדי להנחות את הצנתר ולהנחות את החוטים דרך המבנה האנטומי. עבור MRI 4D, השתמש בסורק טסלה 1.5 וודא שפרוטוקול הרכישה מורכב מ- MRA משופר ללא ניגודיות ברצף הזרימה 4D. לרכוש ערכת נתונים איזוטרופית עם 25 שלבים בעובי פרוסה של 1.2 מילימטרים.

קבעו את קידוד המהירות על 100 ס"מ לשנייה. בצע את ניתוח תמונת הזרימה 4D עם תוכנה זמינה מסחרית. תחילה, יבא את ערכת הנתונים MRI 4D על-ידי בחירתו מכונן ההבזק, ולאחר מכן בצע תיקון היסט אוטומטי למחצה ותיקון של כינוי כדי לשפר את איכות התמונה.

הקו המרכזי של כלי השיט יעקוב באופן אוטומטי, והתוכנה מחלצת את אמצעי האחסון 3D. לבסוף, בצע ניתוח כמותי של פרמטרי זרימה על ידי לחיצה על הכרטיסיות הבודדות בחלון הניתוח. ניתן לדמיין פריט חזותי של זרימה, פריט חזותי של קו נתיב וקטור זרימה ללא קלט נוסף.

לכימות לחץ ולחץ הגהת קיר בכרטיסייה הייצוגית, מקם שני מישורים על-ידי לחיצה על לחצן הוסף מישור. הזז את המטוסים אל ROI על ידי גרירתם לאורך קו המרכז כך שמישור אחד ממוקם בתחילת ה- ROI ואחד בסוף. ירידה בלחץ על פני לחץ הגירוש והקיר תדמיין ותכומת בדיאגרמה לצד דגם תלת-ממד.

הדגמים המודפסים בתלת-ממד המוצגים מציעים מגוון רחב של אפשרויות בהדמיית CT. ניתן להבחין בקלות בין החומר המודפס לבין הגר שמסביב ושתלים מתכתיים אפשריים. לכן, השימוש בסוכן ניגודיות אינו נדרש בדרך כלל, למעט יצירת רצפי הדמיה דינאמיים.

בעת שימוש בהדמיה קולית, ניתן להבחין בין הקיר של המודל, אגר שמסביב, וחפצים דינמיים דקים כמו עלוני שסתום לב. שכבת אגר על גבי המודל מספקת משוב הפטי מציאותי במהלך תהליך הסריקה. ניתוח זרימה בתוך לולאת הזרימה מציע מגוון רחב של יישומים אפשריים והדמיה טרום התערבותית.

רצף MRI 4D מאפשר הדמיה של זרימת נוזלים, מערבולות, מתח גיסת הקיר בתוך המודל המודפס 3D, המאפשר לנתח דפוסי זרימה בעקבות שסתומי לב מלאכותיים. ניתן להעביר זרימת עבודה זו להליכים רפואיים התערבותיים שונים למטרות הדרכה או תכנון. הטכניקה מאפשרת בדיקה במבחנה מעמיקה יותר של התנהגות הזרימה בכלי לב וכלי דם גדולים ומציעה פוטנציאל גדול לתכנון טיפול אישי.