여기에서 우리는 다중 모달 치료 평가, 사전 중재 계획 및 심장 혈관 해부학에 대한 의사 훈련을위한 모의 순환 설정의 개발을 제시합니다. 환자 별 지형 검사를 적용하면 이 설정은 개별화된 의학의 치료 적 접근, 교육 및 교육에 이상적입니다.
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이 논문에서
요약
초록
카테터 기반 개입은 심혈관 병리를 위한 표준 치료 옵션입니다. 따라서 환자 별 모델은 의사의 와이어 기술을 훈련하고 중재 절차의 계획을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 연구의 목적은 심혈관 내정간섭을 위한 환자 특정 3D 인쇄 모형의 제조 프로세스를 개발하는 것이었습니다.
3D 프린팅 탄성 팬텀을 생성하기 위해, 다른 3D 프린팅 재료는 기계적 특성의 관점에서 돼지 생물학적 조직 (즉, 대동맥 조직)에 비교되었다. 피팅 재료는 비교 인장 테스트및 특정 재료 두께에 기초하여 선택되었다. 익명대비 강화CT 데이터 집합은 소급하여 수집되었습니다. 환자 별 체적 모델은 이러한 데이터 집합에서 추출되었으며 이후에는 3D 인쇄되었습니다. 맥동 류루프는 내정간섭 도중 장루 혈류를 시뮬레이션하기 위하여 건설되었습니다. 임상 이미징에 대한 모델의 적합성은 엑스레이 이미징, CT, 4D-MRI 및 (Doppler) 초음파 촬영에 의해 평가되었습니다. 대비 매체는 엑스레이 기반 이미징의 가시성을 향상시키는 데 사용되었습니다. 다른 카테터화 기술은 의사의 훈련뿐만 아니라 사전 개입 치료 계획에 3D 인쇄 팬텀을 평가하기 위해 적용되었다.
인쇄 된 모델은 고인쇄 해상도 (~30 μm)와 선택한 재료의 기계적 특성이 생리 생체 역학과 비교할 수 있음을 보여주었습니다. 물리적 및 디지털 모델은 기본 방사선 데이터 집합과 비교할 때 높은 해부학적 정확도를 보였습니다. 인쇄 모델은 초음파 이미징뿐만 아니라 표준 엑스레이에도 적합했습니다. 도플러 초음파 검사 및 4D-MRI는 네이티브 데이터와 일치하는 흐름 패턴 및 랜드마크 특성(즉, 난기류, 벽 전단 응력)을 표시했습니다. 카테터 기반 실험실 환경에서 환자 별 팬텀은 쉽게 카테터화할 수 있었습니다. 도전적인 해부학에 대한 중재 절차의 치료 계획 및 훈련 (예를 들어, 선천성 심장 질환 (CHD)) 가능했다.
유연한 환자 별 심혈관 팬텀은 3D 프롬프팅되었고, 일반적인 임상 영상 기술의 적용이 가능했다. 이 새로운 과정은 카테터 기반 (전기 생리학) 내정간섭을 위한 훈련 공구로 이상적이고 환자 특정 치료 계획에 사용될 수 있습니다.
서론
개별화된 치료는 현대 임상 사례에서 점점 더 중요해지고 있습니다. 본질적으로, 그들은 두 그룹으로 분류 될 수있다: 유전 및 형태학적 접근. 독특한 개인 DNA에 기초한 개별화된 치료의 경우, 게놈 시퀀싱 또는 유전자 발현 수준의 정량화가 필요합니다1. 하나는 종양학에서 이러한 방법을 찾을 수 있습니다, 예를 들어, 또는 대사 장애 치료2. 각 개인의 독특한 형태 (즉, 해부학)는 중재, 외과 및 보철 의학에서 중요한 역할을합니다. 개별화된 보철물의 개발 및 사전 개입/수술 전 치료 계획은오늘3,4,5의연구 그룹의 중심 초점을 나타낸다.
산업용 프로토타입 생산에서 나오는 3D 프린팅은 이 맞춤형 의학6분야에 이상적입니다. 3D 프린팅은 적층 제조 방법으로 분류되며 일반적으로 재료의 계층별 증착을 기반으로 합니다. 요즘에는 다양한 인쇄 기술을 갖춘 다양한 3D 프린터를 사용할 수 있으므로 중합체, 생물학적 또는 금속 물질을 가공할 수 있습니다. 3D 프....
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프로토콜
윤리적 승인은 루드비히 막시밀리안-대학 뮌헨의 윤리위원회에 의해 고려되었고, 이 연구에 사용된 방사선 데이터 세트가 소급하여 수집되고 완전히 익명화되었다는 점을 감안할 때 면제되었습니다.
특히 유동 루프의 사용되는 LVAD 심실 및 금속 구성 요소에 관한 연구소의 MRI 안전 지침을 참조하십시오.
1. 데이터 수집
- 해부학 팬텀을 만들기 전에, 심장 혈관 분야의 환자로부터 적합한 방사선 데이터 세트를 선택하십시오. 가상 3D 모델은 컴퓨터 단층 촬영(CT) 또는 자기 공명 이미징(MRI) 데이터 집합 모두에서 파생될 수 있습니다.
- 데이터 집합의 픽셀 크기와 슬라이스 두께(ST)를 선택하여 3D 모델에 표시하도록 의도된 구조의 크기에 맞게 조정합니다. 이 실험은 매트릭스 크기512 x 512의 0.6 mm의 ST와 500mm의 시야를 사용하여 픽셀 크기가 0.98mm로 이어집니다. 픽셀 크기와 ST의 값이 이미지와 3D 모델(예: 유아의 데이터 집합 또는 관상 동맥의 표현에 대한 <0.3mm) 크기 이하로 놓여있어야 하며, 성인 환자의 주요 심혈관 구조에 대해 <0.6mm입니다.
- 성인 환자를 위한 0.6 mm의 ST를 가진 이중 근원 나선형 기....
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결과
설명된 대표적인 결과는 계획, 훈련 또는 테스트 설정에 일반적으로 사용되는 몇몇 심장 혈관 구조물에 집중합니다. 이 것들은 1.0mm의 ST와 1.0 mm³의 복셀 크기로 등위축 CT 데이터 세트를 사용하여 만들어졌습니다. 대동맥류 모델의 벽 두께는 인쇄재료의 비교 인장 테스트 결과를 준수하는 2.5mm로 설정하였다(인장 강도: 0.62 ± 0.01 N/mm2; F최대: 1. 55 ± 0.02 N; 신장: 9.01 ± 0.34 %) 및 돼지 대동맥 샘플 (폭 : 1mm; F최대: 1.62 ± 0.83 N; 신장: 9.04 ± 2.76%).
제시된 3D 프린팅 모델은 CT 이미징에서 다양한 가능성을 제공합니다. 인쇄된 재료는 주변 의 한천 및 가능한 금속임플란트(도 3A.......
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토론
제시된 워크플로우는 개별화된 모형을 설치하고 그으로 개별화된 해부학에 대한 의사 훈련뿐만 아니라 사전 중재 치료 계획을 능력을 발휘할 수 있습니다. 이를 달성하기 위해 환자 별 토모그래피 데이터는 유연한 심혈관 팬텀의 세분화 및 3D 프린팅에 사용할 수 있습니다. 이러한 3D 프린팅 모델을 모의 순환에서 구현함으로써 다양한 임상 상황을 현실적으로 시뮬레이션할 수 있습니다.
요즘, 많은 치료 계획 절차는 가장 유리한 결과를 식별하기 위해, 다른 시나리오의 디지털 시뮬레이션에 초점을 맞추고10,11. 이러한 실리코 시뮬레이션과는 달리 설명된 3D 프린팅 설정은 교육 절차에서 촉각 피드백을 가능하게 합니다. 맥사타일 관류에서 인간 본인에 가까운 재료 준수가 가능합니다. 한편, 많은 공표된 3D 프란티엄 팬텀은 강성 물질만을 사용하므로 주로 시각적사용.......
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공개 사항
저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
감사의 글
이 출판물은 독일 심장 재단/ 독일 심장 연구 재단에 의해 지원되었다.
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재료
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| Agilista W3200 | Keyence Co. | 공간 해상도가 30µ인 Polyjet 3D 프린터; m | |
| AR-G1L | 키엔스(주) | 유연한 3D 프린팅 재료 | |
| , Artis Zee | , Siemens Healthcare GmbH | 혈관 조영술 X선 스캐너 | |
| cvi42 | CCI, Inc. | 소프트웨어 버전 5.12 - 4D 흐름 분석 소프트웨어 | |
| 진단 카테터, 다목적 MPA 2 | Cordis, 소아 교육 모델용 Cardinal Health 회사 | 카테터, 유아용 4F 및 어린이, 청소년용 5F 크기 | |
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| syngo via | Siemens Healthcare GmbH | 방사선 이미징 소프트웨어 |
참고문헌
- Goetz, L. H., Schork, N. J. Personalized medicine: motivation, challenges, and progress. Fertility and Sterility. 109 (6), 952-963 (2018).
- Gwin, W. R., Disis, M. L., Ruiz-Garcia, E. Immuno-Oncology in the Era of Personalized Medicine. Advances in Ex....
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재인쇄 및 허가
