Name: 深層脳刺激インプラント用バリ穴リング構築における3Dプリンティングの応用 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 2 s
Description: 学ぶ深層脳刺激インプラント用バリ穴リングの3Dプリンティング製造プロトコル。個別化された医療機器の設計・製作手法を習得し、患者特異的なインプラント開発に応用する。

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この研究は、広東省自然科学基金(No.2017A030313597)と南部医科大学(No.LX2016N006、いいえ。KJ20161102)。

1. バリ穴リングの2次元(2D)画像を描画する
<ol><li>2D コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアを開き、グラフィカル ドキュメントを作成します。</li>
	<li>[描画] をクリックします |図面上に実線を描いた参照点を線と描画します。[変更] をクリックします |[オフセット]を表示し、コマンド ラインに特定のオフセット距離を入力します。</li>
	<li>オブジェクトをクリックし、マウスの左ボタンで押して実線を作成します。[変更] をクリックします |トリム、トリムする領域を選択し、余分な線をクリックします。</li>
	<li>例えば、内側のバリ穴リングを取り、CADソフトウェアで所定のサイズに基づいて内輪の3つの異なるビューを描画する。まず、正面図を描画し、期待される構造に一致するまでグラフを慎重に修正します (図 1d)。</li>
	<li>[描画] をクリックして上部ビューを描画|最初に参照点を構築し、[描画] をクリックする線|サークル |中心、直径、およびコマンド ウィンドウに円または直径の特定の半径の定量値を入力します。基準点の中心をクリックして円を形成します(図 1f)。</li>
	<li>内側のバリ穴リングの左図を、正面図と同じアプローチで描画します(図 1e)。</li>
	<li>ディメンションをクリック | 直径をクリックし、円の直径をマークします (図 1f)。</li>
	<li>ディメンションをクリック | 線形で、関連するすべての構造体の長さと厚さをマークします(図 1d,e)。ディメンションをクリック|チャンバの角度をマークする半径(図1d)。</li>
	<li>同じプロトコルを使用して、外側のバリ穴リングの2次元図面を構築し、実際のサイズとラベリングをマークします(図1a - c)。</li>
	<li>強度、靭性、亀裂の欠如を含む生産プロセスの技術的要件を追加します。また、外壁の平滑化が必要です。</li>
	<li>バリ穴リングの2D画像を保存するには、保存時にクリンクします。 注:上記のこれらの構造はすべてミリメートル(mm)単位です。</li>
</ol>2. バリ穴リングの3D画像の構築
<ol><li>3D 描画ソフトウェアを起動します(「材料の表」を参照)。[新規] を選択 |一部 |既定のテンプレートを使用して、ソリッドとチェックを外します。新しいファイル オプションでpart_solidを選択し、[OK]をクリックして、物理パーツ モデルを設定するための新しいインターフェイスを作成します。</li>
	<li>右側のメニューマネージャでパーツ機能をクリックし、[作成] を選択します|ソリッド |シートを追加します。[SOLID]ドロップダウン メニューで、[回転] を選択します。完了しました。予備スケッチのトレースをクリックします。スケッチ平面として「前面」平面を選択し、[SKET VIEW]の下にある既定値をクリックします。</li>
	<li>ウィンドウの右側のツールバーの点線を選択し、2 次元スケッチでパーツの上部の断面を描画します。特定のサイズは、2 次元図面の対象とする。次に、[コンフォープ]をクリックし、[突起の突起]ウィンドウで[完了]を選択します。データム平面アイコンをクリックします。</li>
	<li>メニュー マネージャで、[作成] を選択します |ソリッド |シートを追加し、回転する |完了しました。プロパティ メニューで[二国間]をクリックし、[完了]をクリックします。</li>
	<li>[前面] をクリックします|フォワード |デフォルトとデータム平面 |点線は、外側バリ穴リングのフックの断面を構築する。次に、[コンフォーム]をクリックし、[メニュー マネージャで完了]をクリックします。指定された方向[45.0000]に「50」と入力し、[突起]ウィンドウで[完了]をクリックし、最後に[着色]ボタンをクリックします。 注: 角度の単位は度 (°) です。</li>
	<li>パーツ フィーチャーで[再定義]を選択し、フックの線構造をクリックします。コマンドセクションを入力する |定義 |スケッチ.</li>
	<li>点線アイコンをクリックし、フックセクションに2つの正方形のエンボスを作成し、入力コマンドOK |完了 |着色.</li>
	<li>データム軸アイコンをクリックし、コマンドを入力します データムを挿入 |[クロス]をクリックし、ライン構造の中心軸をクリックし、データム平面の[角度]をクリックし、ライン構造ビューの「前面」平面をクリックします。オフセットメニューの入力値をクリックします。「指示された方向の角度[45.0000]」に「-45」と入力します。 注: 角度の単位は度 (°) です。</li>
	<li>機能をクリック|コピー |ミラー.オブジェクトと入力コマンドとしてフックをクリックします[ 完了] 選択 |完了しました。データム平面をクリックしてコピーを完了します。同様に、残りの 2 つのフックもこの方法でコピーされます。半径 7.23 mm の円を作成するには、[同心円を作成]をクリックし、選択したポイント アイコンでプリミティブのセグメンテーションをクリックして、円の不要な線を削除します。</li>
	<li>右側のツールバーの[実線]ボタンをクリックして、完全な外壁セクションを作成します。次に、コマンド OK を入力します |完了しました。 注: 半径の単位はミリメートル (mm) です。</li>
	<li>深さを入力して「4」と入力し、[着色]をクリックします。コマンドミラーを入力する |完了しました。次に、オブジェクトをクリックし、[完了]をクリックします。データム平面をクリックしてコピーを完了します。</li>
	<li>コマンドのコピーを入力する |ミラー |[完了]をクリックし、異なる方向に 2 つの外壁を選択し、[完了]をクリックして準拠します。データム平面をクリックしてコピーを完了します。</li>
	<li>コマンドビューを入力する |モデル設定 |色と外観 |を追加します。RGB カラー スライダを調整し、色を茶色に調整して、グラフィックの詳細をより視覚的に表示します。次に、コマンドを入力します閉じる |設定 |OK.</li>
	<li>隠線を削除するボタンをクリックし、[同心円を作成]をクリックし、外壁に外側のエッジを作成し続け、選択したポイントボタンでプリミティブのセグメンテーションをクリックして余分な線を削除し、新しく追加された外線を完全な断面に接続する実線ボタン。[OK]をクリックします。</li>
	<li>深度間に「0.8」と入力します。[突起] ウィンドウで[OK]をクリックします。メニューマネージャで、コマンドを入力します|ミラー |完了しました。オブジェクトをクリックし、完了をクリックします。コマンドを入力するベンチマークを生成 |オフセット. 注:深さの単位はミリメートル(ミリメートル)です。</li>
	<li>オフセットの入力値をクリックし、指定した方向のアイソメとして「0.4」と入力し、[完了]をクリックします。 注: オフセットの単位はミリメートル(mm)です。</li>
	<li>コマンドのコピーを入力する |ミラー |完了し、外壁をクリックします。コマンドの入力完了選択 |完了しました。[完了] をクリックし、[完了]をクリックします。イメージのデータムをクリックしてコピーを完了します。このようにして、外壁と正方形のエンボス加工のミラー操作がそれぞれ完了します。</li>
	<li>コマンドファイルの入力|コピー、パーツタイプのドロップダウンメニューでSTL(*stl)として保存形式を選択し、部品番号を入力して[OK]をクリックします。</li>
	<li>[出力 STL]ダイアログ ボックスで、弦の高さを 0.006 に、角度コントロールを 0.00001 に調整します。コマンドを入力する 適用 |OK.</li>
	<li>内輪の 3D イメージを構築するには、上記と同じ方法を使用します。</li>
</ol>3. 3Dプリンターを使用してバリ穴リングの物理モデルを印刷する
<ol><li>モデル検出ソフトウェアを開き、コマンドプロジェクトを入力 | [ファイルを開く] ダイアログ ボックスで 1 つの STL ファイルを選択し、[開く]をクリックします。このソフトウェアでは、このモデルで欠陥が検出されると警告が表示されます (図 3)。見つかった場合は、印刷する前にモデルを修復します。欠陥がない場合は、[出力]をクリックします。</li>
	<li>外側のリングが完了したことを確認したら、コマンドパーツを入力します|エクスポート部品 |STL として |保存します。上記の手順を使用して、内輪の欠陥を検出します。</li>
	<li>モデル検出後、印刷パスを設計する必要があります。スライスソフトウェアを開き、[ファイル] をクリックします|モデル ファイルを読み込み、1つの STL ファイルをクリックし、[開く]をクリックしてインポートします。</li>
	<li>マウスの左ボタンをクリックして、パーツの移動トラックを選択し、パーツの位置を調整します。画面の左側で、印刷速度を 30 mm/s に設定し、印刷温度を 210 °C、ベッド温度を 80 °C (図 4)に設定します。</li>
	<li>[ツールパスから SD]をクリックしてファイルを Gcode 形式で保存し、印刷パスを生成します (図 3)。</li>
	<li>3Dプリンタを起動し、メインインターフェイスの予熱ボタンをクリックし、ベッドの予熱温度を80°Cに設定し、ノズル温度を210°Cに設定します。温度がプリセット値に上がったときに[印刷]をクリックし、ターゲットファイルを選択し、[確認]をクリックして印刷を開始します。</li>
	<li>外側のリングが最初に印刷されます (図 5a)。底面支持グリッドが構築された後、印刷ノズルは、層ごとに垂直層によって外輪を構築し始めます(図5b -d)。このプロセスには約 13 分かかります。</li>
	<li>外輪が形成された後、プリンタノズルは、約8分かかる右側(図5c,d)の内輪を作り続けます。</li>
	<li>冷却して形成された後、プラットフォームから両方の部品を取り外します(図 5e,f)。</li>
</ol>4. 絶対誤差の測定
<ol><li>絶対誤差を測定するには、5つの印刷部品をランダムに選択します。バーニエキャリパーで各部品のパラメータを測定し、記録します。0.02 mm で測定精度を選択します。</li>
	<li>各部品の平均誤差と絶対誤差の誤差範囲を計算します(図6a,b)。</li>
</ol>

<ol><li>Pucci, J. U., Christophe, B. R., Sisti, J. A., Connolly, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing%3A+technologies%2C+applications%2C+and+limitations+in+neurosurgery%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Advances%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing: technologies, applications, and limitations in neurosurgery.</a> Biotechnology Advances. 35 (5), 521-529 (2017).</li>
<li>Mashiko, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+three-dimensional+hollow+elastic+model+for+cerebral+aneurysm+clipping+simulation+enabling+rapid+and+low+cost+prototyping%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Development of three-dimensional hollow elastic model for cerebral aneurysm clipping simulation enabling rapid and low cost prototyping.</a> World Neurosurgery. 83 (3), 351-361 (2015).</li>
<li>Chae, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+Applications+of+Bedside+3D+Printing+in+Plastic+Surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Surgery%22%5BJournal%5D)">Emerging Applications of Bedside 3D Printing in Plastic Surgery.</a> Frontiers in Surgery. 2, 25(2015).</li>
<li>Doyle, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+assessment+and+treatment+of+abdominal+aortic+aneurysms%3A+the+use+of+3D+reconstructions+as+a+surgical+guidance+tool+in+endovascular+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Irish+Journal+of+Medical+Science%22%5BJournal%5D)">Improved assessment and treatment of abdominal aortic aneurysms: the use of 3D reconstructions as a surgical guidance tool in endovascular repair.</a> Irish Journal of Medical Science. 178 (3), 321-328 (2009).</li>
<li>Kimura, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+of+and+training+for+cerebral+aneurysm+clipping+with+3-dimensional+models%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Simulation of and training for cerebral aneurysm clipping with 3-dimensional models.</a> Neurosurgery. 65 (4), 719-725 (2009).</li>
<li>Park, E. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cranioplasty+Enhanced+by+Three-Dimensional+Printing%3A+Custom-Made+Three-Dimensional-Printed+Titanium+Implants+for+Skull+Defects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Craniofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Cranioplasty Enhanced by Three-Dimensional Printing: Custom-Made Three-Dimensional-Printed Titanium Implants for Skull Defects.</a> Journal of Craniofacial Surgery. 27 (4), 943-949 (2016).</li>
<li>Ray, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Burr-hole+ring-cap+and+electrode+anchoring+device.+Technical+note%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Burr-hole ring-cap and electrode anchoring device. Technical note.</a> Journal of Neurosurgery. 55 (6), 1004-1006 (1981).</li>
<li>Yamamoto, T., Katayama, Y., Kobayashi, K., Oshima, H., Fukaya, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-floor+burr+hole+adjusted+to+burr-hole+ring+and+cap+for+implantation+of+stimulation+electrodes.+Technical+note%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Dual-floor burr hole adjusted to burr-hole ring and cap for implantation of stimulation electrodes. Technical note.</a> Journal of Neurosurgery. 99 (4), 783-784 (2003).</li>
<li>Wharen, R. E., Putzke, J. D., Uitti, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+lead+fixation%3A+a+comparative+study+of+the+Navigus+and+Medtronic+burr+hole+fixation+device%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurology+and+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation lead fixation: a comparative study of the Navigus and Medtronic burr hole fixation device.</a> Clinical Neurology and Neurosurgery. 107 (5), 393-395 (2005).</li>
<li>Patel, N. V., Barrese, J., Ditota, R. J., Hargreaves, E. L., Danish, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+lead+fixation+after+Stimloc+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation lead fixation after Stimloc failure.</a> Journal of Clinical Neuroscience. 19 (12), 1715-1718 (2012).</li>
<li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3-D+printing+for+constructing+the+burr+hole+ring+of+lead+fixation+device+in+deep+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">3-D printing for constructing the burr hole ring of lead fixation device in deep brain stimulation.</a> Journal of Clinical Neuroscience. 58, 229-233 (2018).</li>
<li>Hoang, D., Perrault, D., Stevanovic, M., Ghiassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+applications+of+three-dimensional+printing%3A+a+review+of+the+current+literature+%26+how+to+get+started%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature & how to get started.</a> Annals of Translational Medicine. 4 (23), (2016).</li>
<li>Bustamante, S., Bose, S., Bishop, P., Klatte, R., Norris, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+application+of+rapid+prototyping+for+simulation+of+bronchoscopic+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiothoracic+and+Vascular+Anesthesia%22%5BJournal%5D)">Novel application of rapid prototyping for simulation of bronchoscopic anatomy.</a> Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 28 (4), 1122-1125 (2014).</li>
<li>Lan, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Three-Dimensional+Printed+Craniocerebral+Models+for+Simulated+Neurosurgery%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Development of Three-Dimensional Printed Craniocerebral Models for Simulated Neurosurgery.</a> World Neurosurgery. 91, 434-442 (2016).</li>
<li>Li, W. Z., Zhang, M. C., Li, S. P., Zhang, L. T., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+computer-aided+three-dimensional+skull+model+with+rapid+prototyping+technique+in+repair+of+zygomatico-orbito-maxillary+complex+fracture%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Journal+of+Medical+Robotics%22%5BJournal%5D)">Application of computer-aided three-dimensional skull model with rapid prototyping technique in repair of zygomatico-orbito-maxillary complex fracture.</a> The International Journal of Medical Robotics. 5 (2), 158-163 (2009).</li>
<li>Wang, L., Cao, T., Li, X., Huang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+titanium+ribs+for+complex+reconstruction+after+extensive+posterolateral+chest+wall+resection+in+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing titanium ribs for complex reconstruction after extensive posterolateral chest wall resection in lung cancer.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 152 (1), e5-e7 (2016).</li>
<li>Xu, N. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstruction+of+the+Upper+Cervical+Spine+Using+a+Personalized+3D-Printed+Vertebral+Body+in+an+Adolescent+With+Ewing+Sarcoma%5BTitle%5D)+AND+%22Spine%22%5BJournal%5D)">Reconstruction of the Upper Cervical Spine Using a Personalized 3D-Printed Vertebral Body in an Adolescent With Ewing Sarcoma.</a> Spine. 41 (1), E50-E54 (2016).</li>
<li>Brozova, H., Barnaure, I., Alterman, R. L., Tagliati, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STN-DBS+frequency+effects+on+freezing+of+gait+in+advanced+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease.</a> Neurology. 72 (8), 770(2009).</li>
<li>Moreau, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STN-DBS+frequency+effects+on+freezing+of+gait+in+advanced+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease.</a> Neurology. 71 (2), 80-84 (2008).</li>
<li>Oyama, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unilateral+GPi-DBS+as+a+treatment+for+levodopa-induced+respiratory+dyskinesia+in+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurologist%22%5BJournal%5D)">Unilateral GPi-DBS as a treatment for levodopa-induced respiratory dyskinesia in Parkinson disease.</a> Neurologist. 17 (5), 282-285 (2011).</li>
</ol>

著者は何も開示していない。

これらの結果から、使用するソフトウェアはバリ穴リングの3Dモデル(図1および図2)を構築するために実用的であり、3Dプリンティングを使用して指定された材料を用いた固体モデルを構築できることが示された(図4)。固体モデルの大きさに関しては、Vernierキャリパーによる測定によって決定された0から0.59 mmまでの絶対誤差があった(図6)。このような絶対誤差は、印刷機器の品質など多くの要因から発生するため、ある程度はエラーは避けられません。工業用プリンターは、より高い精度を持つことができます。さらに、より小さく、より正確な部品を構築する場合、絶対誤差はより明白です。一般に、図3に示すように、モデルを構築し、さらに3Dプリンティングによってソリッドモデルを形成するプロセスは有効かつ実現可能である。絶対的な誤差はありますが、プリンタの品質を向上さ...

3Dプリンティングは、1980年代から医療分野で、特に術前シミュレーション、解剖学学習、外科トレーニング1の手術に適用されています。例えば、脳血管操作では、3Dプリント血管モデル2を用いて術前シミュレーションを行うことができる。3Dプリンティングの開発により、脳血管の質感、温度、構造、重量を臨床シナリオの最大限の範囲でシミュレートすることができます。研修生はそのようなモデルの切断および締め金締め金取りのような外科操作を行うことができる。この訓練は外科医3、4、5のために非常に重要である。現在、3Dプリンティングによって形成されたチタンパッチも徐々に適用されています6,イメージングと再構成後に3Dプリンティングによって開発された頭蓋骨の補綴物は、非常にコンフォーマルです.しかし、神経外科における3Dプリンティングの開発と応用はまだ限られている。
バリ穴リングは、鉛固定装置の一部として、深部脳刺激(DBS)7、8、9、10で広く使用されている。しかし、現在のバリ穴リングは、統一された仕様と寸法に従って医療機器メーカーによって作られています。この標準的なバリ穴リングは、頭蓋骨の奇形や頭皮の萎縮など、すべての条件に常に適しているわけではありません。これは、操作の不確実性を増加させ、アキュラを減らす可能性があります。3Dプリンティングの出現により、臨床シナリオ5の患者のための個別のバリ穴リングを開発することが可能になります。同時に、入手が容易ではないバリ穴リングは、広範な術前デモンストレーションおよび外科的訓練1を助長しない。
上記の問題に対処するため、3Dプリンティングを用いてバリ穴リングを構築することを提案した。私たちの研究室での以前の研究では、DBS11のための革新的なバリ穴リングを説明しました.本研究では、この革新的なバリ穴リングは、詳細な製造プロセスを示す優れた例とみなされます。そこで本研究の目的は、3Dプリンティングを用いて固体バリ穴リングを構築するモデリングプロセスと詳細な技術プロセスを提供することです。

<table><tbody><tr><td>Adobe Photoshopバージョン14.0</td><td>Adobeシステム?US</td><td>_</td><td>有料サブスクリプションでのみ利用可能です。</td></tr><tr><td>Allcct 3Dプリンター Allcct</td><td>technology co., LTD, Wuhan, China</td><td>201807A794124CN</td><td></td></tr><tr><td>Allcct_YinKe_V1.1</td><td>Allcct technology co., LTD, Wuhan, China</td><td></td><td>ソフトウェアは3Dプリンターメーカーによって提供されており、それに関連するカタログ番号はありません</td></tr><tr><td>AutoCAD 2004</td><td>Autodesk co., LTD?US</td><td>666-12345678</td><td>2Dモデル用ソフトウェア</td></tr><tr><td>Carbon Fibre</td><td>Allcct technology co., LTD, Wuhan, China</td><td>PLA175&Oslash;5181&オスラッシュ;3&Oslash;B</td><td>材料は3Dプリンターメーカーの</td></tr><tr><td>Netfabb Studio Basic 4.9</td><td>Autodesk co., LTD.から提供されていますか?米国</td> <td>-</td> <td>このソフトウェアは、3Dプリンタのメーカーによって提供され、</td></tr><tr><td>Pro / E 2001</td><td>Parametric Technology Corporation、PTC、3D</td><td></td><td>モデル用の米国_ソフトウェアにアクセスするためにオープンです。有料サブスクリプションでのみご利用いただけます。</td></tr><tr><td>ノギス&nbsp;</td><td>&nbsp;北京ブルーライト機械電気計器株式会社。LTD、中国</td><td>GB / T&ensp;1214.1-1996&ensp;</td><td></td></tr></tbody></table>

深層脳刺激インプラント用バリ穴リング構築における3dプリンティングの応用

Application of 3D Printing in the Construction of Burr Hole Ring for Deep Brain Stimulation Implants

3Dプリンティングは、1980年代から医療分野、特に術前シミュレーション、解剖学学習、外科研修などの分野で広く応用されてきました。これは神経外科インプラントを構築するために3D印刷を使用する可能性を高める。これまでの研究では、バリ穴リングの構築を例に、コンピュータ支援設計(CAD)、プロ/エンジニア(Pro/E)、3Dプリンターなどのソフトウェアを使用して物理製品を構築するプロセスを説明しました。すなわち、合計3つのステップが必要であり、2D画像の描画、バリ穴リングの3D画像の構築、および3Dプリンタを使用してバリ穴リングリングの物理モデルを印刷する。このプロトコルは、炭素繊維で作られたバリ穴リングが3Dプリンティングによって迅速かつ正確に成形できることを示しています。これは、CADとPro/Eソフトウェアの両方が臨床画像データと統合することによりバリ穴リングを構築するために使用することができ、さらに個々の消耗品を作るために3Dプリンティングを適用できることを示しました。

2D画像の3つのビューは、商用CADソフトウェアを介して構築されました(材料の表を参照)。これらの画像では、実用的なサイズと技術的要件も追加されています (図 1)。また、3次元データを(図2)で構築し、STL形式で保存した(図3)。図4に示すように、固体部品はプリンタのプラットフォーム上に構築されました。これらの部分の5つのグループを選択して、絶対誤差と誤差範囲を計算した(図6a,b)。その結果、外輪では、ウエストの外径と上部の厚さにそれぞれ最大絶対誤差と最小絶対誤差が見つかった。内輪では、それぞれ上部の内径と厚さに最大絶対誤差と最小絶対誤差が見つかりました。エラーの合計範囲は [0.00, 0.59] (<...

ここでは、深層脳刺激インプラントの構築における3Dプリンティングを実証するプロトコルを紹介する。

深層脳刺激インプラント用バリ穴リング構築における3Dプリンティングの応用

3D printing has been widely applied in the medical field since the 1980s, especially in surgery, such as preoperative simulation, anatomical learning and ...

3Dプリンティングは患者のための個別のバリ穴リングを開発することを可能にする。当社のプロトコルは、これらのインプラントを構築するために3Dモデルプログラムを使用するための詳細な手順を提供します。3D印刷オブジェクトは、高い製品効率、低コストを持っており、カスタマイズ可能です。3Dプリンティングの助けを借りて、患者は個々の必要性に非常に特異的であるインプラントを得ることができる。穴穴のリングの 2D イメージを描画するには、2D CAD ソフトウェア プログラムで新しいグラフィカル ドキュメントを開きます。[線分]をクリックし、図面上に実線を使用して参照点を描画します。次に、[修正]と[オフセット]をクリックし、コマンド ラインに特定のオフセット距離を入力します。トリムする領域を選択するには、[修正]および[トリム]をクリックし、追加の線分をクリックします。上部のビューを描画するには、[線分]をクリックして参照点を作成し、[夜明]、[円]、[中心直径]をクリックして、円または直径の特定半径の定量値をコマンド ウィンドウに入力します。次に、参照点の中心をクリックして円を形成します。次に、正面図と同じアプローチを使用して、内側のバリ穴リングの左側のビューを描画します。[寸法]と[直径]をクリックし、円周をクリックして円の直径をマークします。寸法と線型をクリックして、関連するすべての構造物の長さと厚さをマークします。次に、[寸法]と[半径]をクリックして、チャンバーの角度をマークします。同じプロトコルを使用して、外側のバリ穴リングの2D図面を構築し、実際のサイズとラベリングをマークします。次に、[保存]をクリックして、穴の穴リングの 2D イメージを保存します。穴穴のリングの 3D イメージを描画するには、3D 図面ソフトウェア プログラムを開き、スケッチ平面として前平面を選択します。[スケット ビュー]の下の[既定]をクリックし、点線ツールを選択して、2 次元スケッチ内のパーツの上部断面を描画します。[適合]および[完了]をクリックし、データム平面アイコンをクリックします。メニューマネージャで、[作成]、[ソリッド]、[シートの追加]、[回転]、[完了]の順に選択します。次に、[プロパティ] メニューの [両側] をクリックし、[完了] をクリックします。外側の穴の輪郭のフックの断面を構築するには、[前面]、[前方]、[既定]、[データム平面]、および [点線]をクリックします。[確認]と[完了]をクリックし、角度と指示方向45に50を入力し、突出部で[完了]をクリックします。次に、カラーリングボタンをクリックします。次に、パーツ フィーチャーで再定義を選択し、フックのライン構造をクリックします。断面、定義、スケッチを選択します。点線アイコンをクリックします。フックセクションに 2 つの正方形の浮き出しを作成し、[OK]、[完了]、および [色付け]をクリックします。データムアクセスアイコンをクリックし、[データムとクロスを挿入]をクリックします。線構造の中心軸をクリックします。データム平面の角度をクリックし、ライン構造ビューで前平面をクリックします。次に、[オフセット]メニューの[入力値]をクリックし、角度と指示方向45でマイナス45を入力します。[フィーチャ]、[コピー]、[ミラー]の順にクリックします。オブジェクトとしてフックをクリックし、[選択して完了]をクリックします。データム平面をクリックしてコピーを完了し、残りの 2 つのフックを同じ方法でコピーします。次に、[同心円を作成]をクリックして半径7.23ミリメートルの円を作成し、選択したポイントでプリミティブのセグメンテーションアイコンをクリックして、円の不要な線を削除します。完全な外壁断面を作成するには、実線のボタンをクリックし、[OK]をクリックして[完了]をクリックします。入力深度として 4 を入力し、[色付け] をクリックします。[ミラー化して完了] をクリックします。オブジェクトをクリックし、[完了]をクリックします。次に、データム平面をクリックしてコピーを完了します。確認するには、[コピー]、[ミラー]、[完了]をクリックし、異なる方向の 2 つの外壁を選択します。次に、[完了]をクリックし、データム平面をクリックしてコピーを完了します。グラフィックの詳細を強調するには、[表示]、[モデル設定]、[色と外観]、[追加]をクリックし、[RGB カラー]スライダを茶色に調整します。次に、[閉じる]、[設定]、および [OK] をクリックします。[隠線を除去]ボタンをクリックし、[同心円を作成]をクリックします。外側の壁に外側のエッジを作成し、[選択したポイントでプリミティブのセグメンテーション]ボタンをクリックして余分な線分を削除します。新しく追加した外側のエッジを完全な断面に接続するには、[実線]ボタンをクリックし、[OK]をクリックします。0.8 を入力深度として入力し、突出ウィンドウで[OK]をクリックします。メニューマネージャで、[コピー]、[ミラー]、[完了]の順にクリックし、オブジェクトをクリックして[完了]をクリックします。[ベンチマークを生成してオフセット]をクリックし、[オフセット]の入力値をクリックします。次に、指定した方向の等角投影として 0.4 を入力し、[完了]をクリックします。[コピー]、[ミラー]、[完了]をクリックし、外側の壁をクリックします。外壁と正方形の浮き出しのミラー操作を完了するには、[選択して完了]をクリックし、イメージのデータムをクリックしてコピーを完了します。部品番号を入力し、「OK」をクリックします。次に、出力 STL ダイアログ ボックスで、コードの高さを 006 に調整し、角度コントロールを 0.00001 に調整して、[適用] をクリックして [OK] をクリックします。リングを印刷するには、モデル検出ソフトウェアでプロジェクト ファイルを開きます。外側のリングが完成していることを確認し、[部品]、[パーツを STL としてエクスポート]、および [保存] をクリックします。モデルの検出後、スライスソフトウェアを開き、[ファイルとロードモデルファイル]をクリックして、1つのstlファイルを開きます。マウスの左ボタンをクリックして、パーツの移動トラックを選択し、パーツの位置を調整します。印刷速度を毎秒30ミリメートル、印刷温度を摂氏210度、ベッド温度を摂氏80度に設定します。次に、[SD へのツール パス] をクリックして、G コード形式でファイルを保存し、印刷パスを生成します。温度がプリセット値に上がったら、[印刷]をクリックしてターゲットファイルを選択し、[確認]をクリックして印刷を開始します。下部支持グリッドが構築された後、印刷ノズルは、層ごとに垂直に外側のリングを構築し始めます。外輪が形成された後、プリンタノズルは右側に内側のリングを印刷します。両方のリングが冷却されたら、プラットフォームからモデルを取り外します。ここでは、実証したように生産された5つの部品グループについて、絶対誤差と誤差範囲を計算しました。結果は、外輪で、最大絶対誤差と最小絶対誤差が、それぞれウエストの外径と上部の厚さに見られたことを示しています。内輪では、内径と上部の厚さに、最大絶対誤差と最小絶対誤差がそれぞれ見つかりました。総誤差範囲は0.00,0.59.3Dで、MRデータは、厚さを画像から抽出できる場合に、バリ穴リングの実際のイメージングを構築するために使用される可能性があります。当社のプロトコルは、臨床画像データと3Dプリンティングの統合を通じて、深部脳刺激インプラントを構築するための迅速かつ正確な方法を提供します。

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JoVE Journal

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行動

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学ぶ深層脳刺激インプラント用バリ穴リングの3Dプリンティング製造プロトコル。個別化された医療機器の設計・製作手法を習得し、患者特異的なインプラント開発に応用する。

深層脳刺激インプラント用バリ穴リング構築における3Dプリンティングの応用

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