생물학적 조직을 시뮬레이션하기 위한 팬텀의 멀티모달 3D 프린팅

Canzhen Ma; Shuwei Shen; Guangli Liu; Siyue Guo; Buyun Guo; Jialuo Li; Kuiming Huang; Yidan Zheng; Pengfei Shao; Erbao Dong; Jiaru Chu; Ronald X. Xu

doi:10.3791/60563

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방법 논문

생물학적 조직을 시뮬레이션하기 위한 팬텀의 멀티모달 3D 프린팅

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DOI:

10.3791/60563

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2020년 1월 11일

Canzhen Ma^*¹^,² , Shuwei Shen^*¹^,² , Guangli Liu¹ , Siyue Guo¹^,² , Buyun Guo¹^,² , Jialuo Li¹^,² , Kuiming Huang¹^,² , Yidan Zheng¹ , Pengfei Shao¹^,² , Erbao Dong¹^,² , Jiaru Chu¹ , Ronald X. Xu¹^,²^,³

¹Department of Precision Machinery and Precision Instrumentation, University of Science and Technology of China, ²Key Laboratory of Precision Scientific Instrumentation of Anhui Higher Education Institutes, University of Science and Technology of China, ³Department of Biomedical Engineering, The Ohio State University

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

스핀 코팅, 폴리젯 프린팅 및 융합 증착 모델링은 생물학적 조직의 구조적 및 기능적 특성을 시뮬레이션하는 다층 이기종 팬텀을 생성하기 위해 통합됩니다.

초록

생물 의학 광학 화상 진찰은 각종 질병의 진단 그리고 처리에 있는 중요한 역할을 하고 있습니다. 그러나 광학 이미징 장치의 정확성과 재현성은 구성 요소의 성능 특성, 테스트 환경 및 작업의 영향을 크게 받습니다. 따라서 추적 가능한 팬텀 표준에 따라 이러한 장치를 교정해야 합니다. 그러나, 현재 유효한 팬텀의 대부분은 생물학 조직의 다중 모달 및 동적 특성을 시뮬레이션할 수 없는 균질한 유령입니다. 여기서, 우리는 스핀 코팅 모듈, 폴리젯 모듈, 융합 증착 모델링 (FDM) 모듈 및 자동 제어 프레임 워크를 통합 생산 라인을 사용하여 이기종 조직 시뮬레이션 유령의 제조를 보여줍니다. "디지털 광학 팬텀"의 구조 정보와 광학 파라미터는 프로토타입 파일에 정의되어 생산 라인으로 가져오고 서로 다른 인쇄 양식 간의 순차적 전환을 통해 제작된 레이어별 레이어별로 정의됩니다. 이러한 생산 라인의 기술적 능력은 표피, 진피, 피하 조직 및 임베디드 종양을 포함하는 피부 시뮬레이션 유령의 자동 인쇄에 의해 예시된다.

서론

생물 의학 광학 화상 진찰은 생물학 조직과의 가벼운 상호 작용에 근거를 둔 질병 및 조직 이상을 검출하는 의학 화상 진찰 공구의 가족을 나타냅니다. 자기 공명 영상(MRI) 및 컴퓨터 단층 촬영(CT)과 같은 다른 영상 양식과 비교하여, 생체 의학 광학 이미징은 저비용 휴대용 장치를 사용하여 조직 구조, 기능 및 분자 특성의 비침습적 측정을 활용합니다^1,^2,^3,^4. 그러나, 비용과 휴대성의 우수성에도 불구하고, 광학 화상 진찰은 광학과 생물학 매개변수 사이 그것의 나쁜 재현성과 양적 매핑의 부족 때문에 부분적으로 임상 진단 및 치료 지도를 위해 넓게 받아들여지지 않았습니다. 이러한 제한의 주된 이유는 생체 의학 광학 이미징 장치의 정량적 교정 및 검증을 위한 추적 가능한 표준이 없기 때문입니다.

과거에는뇌^5,^6,^7,피부^....