טכנולוגיית מציאות משולבת והדפסה תלת מימדית בהוראה: אנטומיה של הלב כדוגמה

מחקר זה מתמקד בשילוב מציאות משולבת בחינוך לאנטומיה על-ידי פיתוח מודלים מודפסים בתלת-ממד והולוגרמות לב באיכות גבוהה, תוך שימוש באפליקציית CarnaLife Holo עם Microsoft HoloLens במפגשי הדרכה של סטודנטים לרפואה כדי לשפר את חוויית הלמידה שלהם. חוקרים ברחבי העולם מכירים יותר ויותר בפוטנציאל של הדפסת תלת מימד וטכנולוגיות סוחפות, כולל מציאות מעורבת בחינוך רפואי ובפרקטיקה קלינית. ההתקדמות המתמשכת והאימוץ הרחב שלהם מסמנים שינוי מרכזי בעתיד החדשנות הרפואית.

מטרת מחקר זה היא לחקור את היישומים המתרחבים של מציאות משולבת, לא רק בחינוך אנטומי, אלא גם בפרקטיקה קלינית שגרתית בתחומים רפואיים, כולל אורתופדיה וניתוחי טראומה של שרירים ושלד כדי לשפר את דיוק האבחון והתכנון הכירורגי. כדי להתחיל, פתח את 3D Slicer גרסה 5.6.0 ונווט אל מודול הנתונים. לחץ על הוסף נתונים ובחר את תמונות ה-CT הספציפיות למטופל בפורמט DICOM.

העריכו את איכות התמונות על ידי בדיקת תצוגות ציריות, סגיטליות ועטרתיות במציג הפרוסות. ודא ניגודיות מספקת כדי להבחין בין שריר הלב לחדרי הלב. כעת נווט אל מודול עורך הפלחים ולחץ על הוסף כדי ליצור פילוח חדש.

בחר סף מכלי הפילוח. הגדר את ערכי הסף התחתון והעליון כדי לבודד במדויק את שריר הלב וחדרי הלב. כוונן את הטווח באמצעות המחוונים או על ידי הזנת ערכים כדי להבטיח שהמבנים האנטומיים הנכונים נלכדים כהלכה.

לאחר החלת פילוח מבוסס סף, בדוק את המודל המפולח בתצוגות ציריות, סגיטליות ועטרה כדי לוודא ששריר הלב וחדרי הלב נלכדים כהלכה. אם חסרים אזורים, הוסף אזורים חסרים באמצעות כלי הצביעה במודול עורך המקטעים. הוסף בזהירות פילוח לאזורים שלא נלכדו כראוי על ידי סף.

התאימו את גודל המברשת לפי הצורך לדיוק טוב יותר, במיוחד באזורים קטנים או מורכבים. באופן דומה, אם קיימים רקמות או חפצים לא רצויים בסגמנטציה, השתמש בכלי המחיקה כדי להסיר אותם. עבור אזורים שגויים גדולים יותר, השתמש בכלי המספריים כדי לחתוך אותם ביעילות.

לאחר ביצוע כל התיקונים הדרושים, סקור את הפילוח כדי לוודא ששריר הלב מפולח במלואו ללא אזורים חסרים או נוספים, וחדרי הלב מוגדרים כהלכה ללא חיבורים לא רצויים. לחץ על החל כדי לסיים את הפילוח. כדי לייצא את קבצי STL הן עבור שריר הלב והן עבור חדרי הלב בנפרד, נווט אל סגמנטציות, ולאחר מכן ייצוא לקבצים ולאחר מכן בחר בתבנית STL.

לאחר מכן, כדי לייעל את שריר הלב ותאי הלב, פתח את Meshmixer ונווט לקובץ, ולאחר מכן ייבוא. טען את קבצי STL הן עבור שריר הלב והן עבור חדרי הלב. ודא ששני הדגמים מיושרים כהלכה וגלויים בסביבת העבודה.

בחר כל דגם ועבור לעריכה, ולאחר מכן הפוך למוצק. התאימו את מחוון הדיוק האחיד כדי לאזן את הפרטים ויציבות הרשת. החל את הפעולה וודא שהמודל נשאר שלם.

בחר דיוק מסוג מוצק כדי לשמר פרטים אנטומיים. כעת השתמש בכלי הבחירה כדי להדגיש חפצים קטנים לא רצויים ולמחוק אותם באמצעות עריכה, ולאחר מכן ביטול. במידת הצורך, בנו מחדש את האזורים שהופרעו באמצעות ניווט לבחירה, ולאחר מכן שינוי, מחיקה ומילוי, או באמצעות מברשות.

כדי למטב את הדגם להדפסה בתלת-ממד, בחרו באזור עם אי סדרים במשטח. לחץ על עיוות ואז החליק. החל אותו באופן איטרטיבי.

כוונן את מחוון החוזק החלק בהתאם לחומרת אי סדרים במשטח. לאחר מכן, כדי למזג את חדרי שריר הלב והלב, נווט אל עריכה, הבדל בוליאני ובחר את שני הדגמים. ודא שהפעולה מצטרפת בהצלחה למבנים מבלי ליצור חורים פנימיים או משטחים חופפים.

לאחר השלמת המיזוג והליטוש, נווט אל קובץ, ולאחר מכן ייצוא. שמור את הדגם המאוחד הסופי בפורמט STL, וודא שהוא מוכן לחיתוך ולהדפסת תלת מימד. הדמיית המציאות המעורבת סיפקה ייצוג אינטראקטיבי ודינמי של נתוני CT, ואפשרה מניפולציה בזמן אמת של מבני לב.

עם זאת, סגמנטציית יתר הובילה לאי דיוקים בעיבוד פני השטח, ועיוות פרטים אנטומיים פנימיים. טכניקת עיבוד הנפח אפשרה הדמיה של צפיפויות רקמות שונות, ושיפרה את זיהוי הפרטים האנטומיים. גישה זו אפשרה בידול טוב יותר של מבנים מורכבים שבהם סגמנטציה לבדה לא הייתה מספיקה.