Name: 신생아 환자 시뮬레이터에 사용 하기 위해 해부학 현실적인 신생아 심장 모델 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-02-05T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 5 s
Description: 배우세요 MRI와 3D 프린팅, 사출 성형을 활용하여 해부학적으로 현실적인 신생아 심장 모델을 제작하는 방법을. 이 기술은 신생아 환자 시뮬레이터 통합 및 생리학 연구에 활용됩니다.

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이 연구는 IMPULS perinatology의 네덜란드 프레임 워크 내에서 수행 되었다. 저자는 해부학 및 병리학과이 작품에 사용 되는 신생아 MRI 검사를 제공 하기 위한 맥시 의료 센터 Veldhoven Radboud UMCN 박물관을 감사 하 고 싶습니다. 더 저자가이 연구의 발전에 중요 한 그들의 공헌에 대 한 산업 디자인 학부에서 재 스퍼 Sterk, Sanne 반 데르 린든, Frederique 드 Jongh, Pleun Alkemade 그리고 D.search 실험실을 감사 하 고 싶습니다. 마지막으로 저자는 원고 그의 증거 독서에 대 한로 한 조시를 감사 하 고 싶습니다.

모든 기관 승인 환자 이미징 하기 전에 획득 했다.
1. 이미지 획득 및 세분화
<ol><li>디지털 이미징 및 통신 의학 (DICOM) 형식에는 신생아의 흉부 MRI 스캔을 취득. 심장 주기의 심 실 심장 확장 단계에 스캔의 모든 슬라이스를 캡처 또는 부검에서 흉부 MRI를 얻을. 참고: 심장 근육으로 심 방 및 심, 가시 명확한 정의 필수적 이다.</li>
	<li>프로세싱 소프트웨어를 사용 하 여 (참조 테이블의 재료) 가져오기 흉부 MRI의 DICOM 파일. ' 편집 마스크 ' 메뉴 항목을 사용 하는 마음은 존재 MRI 슬라이스 각에 심장 근육의 영역을 선택. 심 방 및 심,이 경우에 덮여 수 있습니다 또한.</li>
	<li>새로운 스케치 레이어를 만들고 별도로 심장 근육에 대 한 선택과 같은 방식으로 두 개의 심 방 및 2 개의 심 세그먼트. 심 방 및 심, 사이 심 동맥 사이의 밸브를 세그먼트 하지 마십시오.</li>
	<li>근육을 렌더링 및 챔버 '계산 3D' 메뉴를 사용 하 여 별도 3D 표현에 항목 ' STL +' 메뉴 항목을 사용 하 여 최적의 해상도 설정을 사용 하 여 5 스테레오 리소 그래피 (.stl) 파일로 내보냅니다.</li>
	<li>CAD 소프트웨어에 the.stl 파일을 로드 ( 재료의 표참조). 수정 마법사 메뉴 항목을 사용 하 여 겹치는 삼각형 및 나쁜 가장자리에 대 한 the.stl 파일을 복구. The.stl 파일을 다시 저장 합니다. 참고: 없는 심장 MRI를 사용할 수 있는 경우이 프로토콜에 사용 되는 심장 모델을 사용 하십시오. 이 파일에는 별도 심장 밸브 모델을 포함 되어 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56710/Cardiac_model_parts.zip" target="_blank">제발 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭</a>합니다.</li>
</ol>2. 처리 및 인쇄 형
<ol><li>컴퓨터 지원 설계 소프트웨어에 심 방 및 심 집합 로드 ( 재료의 표참조). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56710/Cardiac_model_parts.zip" target="_blank">제발 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭</a>합니다.<ol>
<li>원래 MRI (그림 1)를 사용 하 여 대동맥, 폐, mitral, 그리고 tricuspid 벨 브의 위치를 결정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>(위의 링크를 통해 얻은) 밸브 파일 '부분 삽입' 기능을 활성화 하는 현재 파일에 드래그 하 여 각 밸브의 긍정적이 고 부정적인 형 반 심 방 및 심 로드 된 세트에 그들의 각각 위치에 추가 합니다. 심 방 또는 심의 화면 위치를 클릭 하 여 배치의 위치를 나타냅니다.<ol>
<li>사용 하 여 양수 및 음수 밸브의 돌출 ' 기능 탭 > 돌출 보스/자료 ' 그들의 각각 약 실에 내 다 및 그들의 각각 약 실에 밸브 부품을 병합. 참고: 승 모 판 tricuspid, 대동맥, 동안 두 semilunar 부분 이루어져 있고 폐 밸브 구성 3.</li>
	</ol>
</li>
	<li>2.2 단계에 설명 된 절차를 사용 하 여 그들의 각각 심 위치에 폐와 대동맥 밸브 파일을 추가 합니다. 이 밸브의 상단에서 클릭 하 여 5 mm 직경의 2 개의 아치 실린더 스케치는 ' 스케치 탭 > 원 ' 라인을 사용 하 여 아치를 스케치 따라는 ' 기능 탭 > 보스/베이스 청소 ' 두 원형 실린더 표면 수평 위치에 도달할 때까지. 그들의 각각 심 하 동맥 밸브 부품을 병합 합니다.</li>
	<li>각각 4 개의 챔버로 두 개의 아치형된 실린더의 기지에서 클릭 하 여 5 mm 직경의 수직 실린더 그리기는 ' 스케치 탭 > 원 ' 항목을 클릭 하 여 그들을 길이 40 m m 돌출는 ' 기능 탭 > 돌출 보스/자료 ' 항목. 각 실린더는 그들의 각각 약 실에 내 다 보자.<ol>
<li>챔버 형에서 6 내부 부품을 조립 하는 때 위치를 위해 차동 노치를 추가 6 실린더 (그림 2) 실린더 위에 반원을 스케치 하 여: 클릭는 ' 스케치 탭 > 원 스케치 ' 메뉴 항목을 사용 하는 ' 기능 탭 > 컷/밀어내기 '를 만드는 다른 깊이 들여쓰기 메뉴 항목.<ol>
<li>챔버와 챔버의 견고한 바디를 선택 하 여 동맥을 동맥, 마우스 오른쪽 클릭 하 고 '결합' 기능을 빼기 설정을 선택할 수 있습니다 그들의 셰이프를 뺍니다. 이러한 부분을 병합 하지 마십시오. 모든 챔버와 동맥을 별도로 저장 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>심장 근육 모델을 가져옵니다. 새 스케치를 시작 하 고 'shift' 키를 눌러 모든 실린더 기본 스케치를 선택 하 여 6 기통 기본 스케치를 오프셋 합니다. 그런 다음 선택은 ' 스케치 탭 > 변환 엔티티 메뉴 항목. 선택은 ' 스케치 탭 > 오프셋 스케치 2 m m에 의해 오프셋 엔티티 메뉴 항목.<ol>
<li>돌출 및 클릭 하 여 병합 하는이 스케치는 ' 기능 탭 > 돌출 보스/베이스 ' 메뉴 항목 심장 근육 모델; 아치 실린더를 반복 합니다. 클릭 하 여 병합 하는 심장 근육 모델이 실린더는 ' 기능 탭 > 돌출 보스/베이스 ' 메뉴 항목. 참고: 심장 근육의 모델을 반대는 심 방 거리 (그림 1)에서 2 mm 이상 확인 하십시오. 그렇지 않으면 벽 내부 금형을 제거 하는 때 파열 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>첫 번째 클릭 하 여 참조 평면을 배치 하 여 아래로 6 개의 실린더의 기지에서 큐브 모델은 ' 기능 탭 > 형상을 참조 > 비행기 '. 이 후, 클릭는 ' 스케치 탭 > 광장 ' 메뉴 항목 및 스케치는 길이와 폭 4 m m 즉 심장 근육 모델의 넓은 부분 보다 넓은 광장.<ol>
<li>클릭 하 여 8 m m의 두께와 이것을 아래쪽으로 돌출 된 ' 기능 탭 > 돌출 보스/자료 ' 메뉴 항목, 그리고 '부품 병합' 메뉴 항목을 표시 하는 6 실린더의 기지에 이것을 병합. 기지의 네 모퉁이에 동일한 메서드를 사용 하 여 4mm 큐브를 추가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>광장 기지를 사용 하 여 스케치로, 전체 심장 모델을 커버 하 고이 모든 다른 부분을 빼기를 압출 성형. 심장 모델의 가장 넓은 부분에 남은 직사각형의 윗 부분을 분할. 먼저 사용 하 여 원하는 높이에 참조 평면 배치는 ' 기능 탭 > 형상을 참조 > 비행기. 이 후, 메뉴 항목 사용 하 여 ' 삽입 > 금형 > 분할 ' 통해 분할 자리 하 고 분할을 요구 하는 개체에서 서피스를 선택 하.<ol>
<li>남은 직사각형 분할 다시 가장 편리한 몰드 릴리스 단계 수직 위치에서 아직 2.7에서에서 설명 하는 동일한 방법을 사용 하 여 위치. 금형의 경도 부품의 모서리에 4mm 큐빅 소켓을 스케치 하 고 사용 하 여 상단 덮개의 모서리에 4mm 큐브를 추가 ' 스케치 탭 > 광장 '과 ' 기능 탭 > 돌출 보스/자료 ' 메뉴 항목.</li>
	</ol>
</li>
	<li>전체 외부 형 모델의 상단을 덮고 하는 직경 1mm의 50 원을 스케치 하 고 모든 외부 금형을 통해 이러한 컷-돌출. 또한, 심장 근육 모델의 가장 넓은 위치에서 상단 덮개 측면에 여러 1mm 실린더를 압출 성형. 컷-압출 성형 상단 덮개에서 단일 8mm 주입 구멍.<ol>
<li>모든 4 개의 외부 금형 부품을 별도로 저장 합니다. 주의: 총, 이어야 한다 10 금형 구성 요소: 금형, 두 개의 외부 형 측면 패널, 하나의 외부 몰드 상단 덮개, 밸브 부착 2 내부 형 atria, 밸브 부착, 2 내부 형 심 및 각 대동맥 및 폐 동맥 내 중의 밸브 부착의 형 동맥</li>
	</ol>
</li>
	<li>인쇄에 대 한 처리 프린터를 사용 하 여 설치는 견고 하 고 고무 같은 photopolymer 재료로 ( 재료의 표참조). 인쇄 침대에 인쇄에 대 한 부품을 배치할 때 확인 밸브 제외 모든 인쇄 된 위쪽으로 향하게 (세로) (그림 3).<ol>
<li>광택 인쇄 설정을 선택 합니다. 폐와 대동맥 형 첨부 파일 뿐 아니라 4 개의 챔버에 대 한 선택 유연한 S95 소재; 다른 4 개의 금형 부품에 대 한 경직 된 인쇄 자료를 선택 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>금형 부품, 인쇄 후 인쇄 중 워터 건설 지원 재료를 제거 ( 재료의 표참조). 금형 부품 청소 후 24 h에 대 한 5% 수산화 나트륨 용액에 부품을 놓습니다. 그들을 씻어 솔루션에서 부품을 제거한 후 주조 하기 전에 48 h 동안 건조를 떠나과 냉 수를 사용 하 여.</li>
</ol>3. 차가운 사출 성형 및 마무리
<ol><li>릴리즈 에이전트 모든 금형 부품의 모든 표면 스프레이 ( 재료의 표참조), 밸브, 그리고 깨끗 한 티슈로 닦아 제외 하 고. 15 분 동안 건조를 남겨 주세요.<ol>
<li>형과 두 측면 패널의 닫고 금형의 테이블 표면과 직접 접촉 하지 그래서 두 스페이서, 위에 배치 합니다. 설명서에는 실리콘 카트리지를 삽입 하 여 실리콘을 준비 ( 재료의 표참조) 총 분배.</li>
	</ol>
</li>
	<li>측정 컵과 이쑤시개를 사용 하 여 혼합 분사 총에서 압착 하는 실리콘의 5 mL를 추가 합니다. 이쑤시개를 사용 하 여 오른쪽 심 방 및 심 실 밸브의 부정적이 고 긍정적인 측면에 녹은 실리콘의 관대 한 금액을 적용. 실리콘 (그림 4)에 갇힌 공기 거품 없는 다는 것을 확인 하십시오.<ol>
<li>밸브를 오른쪽 각도에서 두 개의 챔버를 연결 하 고 기본 형의 그들의 각각 실린더에 그들을 밀어. 왼쪽된 측면에 대 한이 반복 합니다. 마지막으로, 마찬가지로 폐 동맥 그리고 대동맥 아치 실린더를 연결 합니다. 이러한 밸브를 2 분 동안 응고를 두고 금형의 상단 부분을 연결 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>카트리지를 정적 믹서를 연결, 실리콘 노즐, 종료 때까지 집어넣은 다음 압력을 놓습니다. 위치 두 스페이서 (그림 5)에 전체 금형 총에 삽입 8 m m 사출 성형 소켓, 그리고 낮은 압력으로 짜 내 3 분에 걸쳐 모든 공기 통풍구 실리콘 과잉의 흔적을 보여줄 때까지.<ol>
<li>이 시점에서 실리콘 주입을 중지 하 고 제거 믹서, 모든 하단 환기구는 봉인 하 고 아니 더 많은 실리콘 몰드의 바닥에서 흐를 수 있도록 테이블 표면에 형을 배치. 30 분을 강화 하기 위해 실리콘을 둡니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>캐 고 금형의 상단 및 하단 부분 사이 균열에 금속 스페이서를 해제 하 여 금형의 상단 부분을 엽니다. 한 번에 한쪽을 제거 하는 동일한 방법을 사용 하 여 금형의 측면 부분을 제거 합니다. 참고: 공백 요소를 삽입할 때 심장 벽을 펑크를 하지 있는지 확인 합니다.<ol>
<li>3 외부 몰드 컴포넌트 (그림 6) 발표 후 심장 외부에서 모든 기포를 감지 합니다. 메스를 사용 하 여 거품을 통과 하는 이쑤시개를 사용 하 여 작은 양의 실리콘으로 작성 후 또 다른 30 분 치료를 떠나.</li>
	</ol>
</li>
	<li>압축 공기를 사용 하 여 ( 재료의 표참조) 심장 모델에서 6 내부 금형을 떠나는 형의 기지에서 심장 모델을 날 려. 단단히 묶습니다 공기 심장 벽 파열을 방지 하기 위해 한 손으로 심장 모델에 있는지 확인 합니다.<ol>
<li>물으로 주사기를 사용 하 여 작성 하 고 왼쪽 및 오른쪽 심 내부 금형 출시 기 압. 이 후를 잡아이 내부 두 금형 부품을 꺼내 Magill 겸 자 ( 재료의 표참조)를 사용 합니다. 폐와 대동맥 동맥이 과정을 반복 하 고 마지막으로 왼쪽 및 오른쪽 심 방 내 면 금형을 제거 하기 위한. 참고: 확인은 집게의 위치는 압축 하지 밸브 세그먼트 때 클램프 압력이 적용 됩니다; 그것은 인쇄 된 밸브를 파괴할 것 이다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>타이 랩을 사용 하 여 심장 모델의 기지에서 심에서 아래쪽으로 직접 이어지는 두 개의 튜브를 바인딩할 하 고 심장 벽 표면에 그들을 가져와서 여 액세스 공기 환기 문자열을 제거 합니다.</li>
</ol>

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</ol>

저자 아무 잠재적인 이해 충돌에 관한 연구, 원 작 자, 및이 문서의 출판을 선언 합니다. 이 연구 공공, 상업, 또는 하지-위한-비영리 부문에서 자금 조달 기관 으로부터 아무 특정 보조금을 받았다.

이 연구에서 개발 된 모델에 대 한 우리는 3 분 동안 성형 사출 캐스트 (그림 5, 그림 6)을 입력 하는 공기를 방지 하는 데 필요한 식별. 실리콘 밸브의 좁은 공간에 도달 하면 되도록 "사전 캐스팅" 또는 "코팅" 금형에서 밸브 분야의 필수적 이다. 내부 형 심장 챔버를 형성 해야 하므로 5mm 구멍을 통해 캐스팅 최종 실리콘 종료, 금형에 대 한 다중 소재 3D 프린팅 단일 캐스트 심장 모델 (그림 4)을 만드는 데 필요 합니다. 우리는 낮춘 내부 금형의 부품의 경도 몇 번 하 고 결국 S95 소재 설정 사용. 더 단단한 물자 실리콘 모델 결과 심장 모델을 작동 하지 않는 렌더링 밸브의 가장자리에 날카로운으로 인해 눈물을 만들 것입니다. 통해 여러 실리콘을 사용 하 여 다른 경화 시간, 빠른 경화 실리콘의 사용 금형 설계에 많은 공기 통풍구를 통해 치료 하는 동안...

매년 수백만 신생아는 신생아 집중 치료 단위 (NICU)을 인정 했다. NICUs에서 대부분 긴급 기도, 호흡, 순환 (ABC)에 문제에 관련 하 고 가슴 압박 등 개입 필요. NPS는 귀중 한 교육 및 훈련 도구 같은 개입을 연습을 제공 합니다. 일부 NPS 대 한 임베디드 센서 성능 권장된 임상 지침1 깊이 가슴 압박의 속도 대 한 충족 여부를 검색할 수 있습니다. 계산 하 고 성능, 계량 지침을 준수를 사용할 수 있으며 이와 관련, 같은 첨단 NPS 성능 평가 대 한 유형 및 백색 상자 통계로 볼 수 있습니다.
권장된 지침을 준수 환자 생리학을 향상을 목표로 합니다. 예를 들어 가슴 압박 순환 시스템에 충분 한 혈액의 흐름을 생성 하는 것을 목적으로 전달 됩니다. 현재 높은 충실도 NPS (예를 들어, PremieAnne (Laerdal, 스타 방 게르, 노르웨이)와 바울 (SIMCharacters, 비엔나, 오스트리아)), 그들은 부족 통합된 한 마음으로 훈련 기간 동안 혈 등 생리 적 매개 변수를 측정 하기 위해 어떤 센서를 포함 하지 않는 이 생리 적인 매개 변수를 생성 합니다. 현재 NPS에서 가슴 압박의 효능 수 따라서 없습니다 부과 생리 적 수준에서. 가슴 압박의 생리 적 평가 사용 하도록 NPS에 대 한 해부학 현실적인 인공 심장 NPS에 통합 될 수 있다. 또한, 연구2 실제 해부학 충실도 증가 NPS의 기능 충실도 증가 발생할 수 있습니다 보여 줍니다. 물리적으로 높은-충실도 기관 시스템 통합 훈련의 두 기능 충실도 유익 하 고 생리 적인 성능 평가 가능 하 게 것 이다.
3D 인쇄를 통해 NPS의 충실도에 상당한 증가 얻을 수 있습니다. 의학, 3D 이미징 및 인쇄는 대부분 수술 준비와 임 플 란 트3,,45의 창조에 대 한 사용 됩니다. 예를 들어 수술 시뮬레이션 분야에서 장기 훈련 외과 수술6대 생산 됩니다. 3D 인쇄의 가능성을가지고 아직 되어 광범위 하 게 적용 되지 NPS에서. 3D 영상과 3D 인쇄 조합 물리적 충실도의 높은 수준에 도달 하기 위한 가능성을 엽니다. 정교한, 유연 하 고, 신생아 심장 같은 장기의 복제 기술과 3D 인쇄7사용 재료의 적-확대 범위 때문에 가능한 된다.
이 문서에서 우리는 기능, 인공 신생아 심장 MRI, 3D 인쇄, 그리고 차가운 사출 성형의 조합을 사용 하 여 만들기 위한 프로토콜 선발. 이 종이에 심장 모델 두 심 방, 2 심, 4 개의 기능 밸브, 그리고 폐와 조직의 동맥과 정 맥 모든 캐스팅 단일 실리콘에서 생산을 포함 되어 있습니다. 심장 모델은 액체 가득, 센서를 갖추고 고 출력 매개 변수 생성기 (즉, 혈압 또는 심장 출력 가슴 압박 및 밸브 기능)으로 사용 될 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>Ecoflex 5</td><td>Smooth-on</td><td></td><td>실리콘 주조 재료</td></tr><tr><td>400ml 정적 믹서</td><td>Smooth-on</td><td></td><td>혼합 튜브</td></tr><tr><td>수동 디스펜싱 건</td><td>Smooth-on</td><td></td><td>사출 성형에 사용</td></tr><tr><td>5-56 PTFE 스프레이</td><td>CRC</td><td></td><td>금형 용 이형제</td></tr><tr>수<td>산화 나트륨</td><td>N / A</td><td></td><td>이것은 철물점에서 가성 소다로 건조하고 99% 순수한 형태로 구입했습니다. 널리 사용 가능하므로, 특정 회사가 없습니다</td></tr>. <tr><td>VeroWhite</td><td>Stratasys</td><td></td><td>인쇄에 사용된 하드 재료</td></tr><tr><td>TangoBlackPlus</td><td>Stratasys</td><td></td><td>인쇄에 사용된 고무 재료</td></tr><tr><td>지원 재료</td><td>Stratasys Stratasys</td><td></td><td>에서 사용하는 표준 지지 재료;</td></tr><tr><td>Magill Forceps</td><td>GIMA</td><td></td><td>유아용 크기. 이것은 내부 금형을 제거하기 위한 것입니다.</td></tr><tr><td>Stratasys Connex 350</td><td>Stratasys</td><td></td><td>&nbsp; 이 기계를 소유하고 있지 않은 경우 또 다른 옵션은 3D 허브와 같은 타사 인쇄 회사를 통해 부품을 인쇄하여 부품을 인쇄하고 배송하는 것입니다.</td></tr><tr><td>Balco Powerblast (워터 제트)</td><td>Stratasys</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Euro 8-24 Set P (공기 압축기)</td><td>iSC</td><td>4007292</td><td></td></tr><tr><td>무딘 바늘이 있는 주사기</td><td>N/A</td><td></td><td>0.5mm 직경의 무딘 바늘이 있는 20ml 주사기.</td></tr><tr><td>Mimics 17.0 소프트웨어</td><td>Materialise&nbsp;</td><td></td><td>이 소프트웨어는 MRI에서 심장 모델을 분할하는 데 사용되었습니다. InVesalius 또는 Osirix와 같은 sevaral free MRI 이미징 소프트웨어 도구를 사용할 수 있지만 기능이 더 적을 수 있습니다.</td></tr><tr><td>Magics 9.0 소프트웨어</td><td>Materialise&nbsp;</td><td></td><td>이것은 모방자에 의해 생성된 .stl 파일을 복구하고 매끄럽게 하는 데 사용되었습니다. 이 스무딩은 또한&nbsp; 대부분의 다른 3D 모델링 프리웨어에서 수행할 수 있습니다.</td></tr><tr>심장 모델을 편집하는 데 사용되는 <td>Solidworks</td><td></td><td></td><td>소프트웨어. 대부분의 다른 프리웨어 CAD 소프트웨어를 사용하여 이 처리 단계를 수행할 수 있습니다.</td></tr></tbody></table>

신생아 환자 시뮬레이터에 사용 하기 위해 해부학 현실적인 신생아 심장 모델

Anatomically Realistic Neonatal Heart Model for Use in Neonatal Patient Simulators

신생아 환자 시뮬레이터 (NPS)는 의료 시뮬레이션 교육의 맥락에서 사용 하는 인공 환자 대리 모 알선. Neonatologists 및 간호 직원 연습 bradycardia 또는 심장 마비 환자 생존을 위해 가슴 압박 등 임상 개입. 현재 사용 하는 시뮬레이터 낮은 신체 충실도의 이며 따라서 가슴 압박의 절차에 대 한 질적 통찰력을 제공할 수 없습니다. 해부학 현실 심장 미래에 시뮬레이터 하면 가슴 압박; 하는 동안 생성 된 심장 출력의 감지 포함 이 출력 매개 변수, 혈 생성의 금액에 관하여 압박의 효과의 이해를 깊게 수 임상을 제공할 수 있습니다. 이 모니터링은 달성 될 수 있다, 전에 해부학 현실적인 심장 모델 만들어야 합니다 포함: 2 심 방, 2 심, 4 개의 심장 판 막, 폐 정 맥 및 동맥, 그리고 조직의 정 맥과 동맥. 이 프로토콜에서는 자기 공명 영상 (MRI), 3D 인쇄, 그리고 차가운 사출 성형의 형태로 주조의 조합을 사용 하 여 이러한 기능성 인공 신생아 심장 모델을 만들기 위한 절차를 설명 합니다. 이 메서드를 사용 하 여 유연한 3D 인쇄 내부 금형 사출 성형 과정에서에서와, 해부학 현실적인 심장 모델을 얻을 수 있습니다.

이 연구는 MRI 이미징, 3D 인쇄, 및 차가운 사출 성형 결합 해부학 현실적인 신생아 심장 모델을 만드는 방법을 자세히 설명 합니다. 이 문서에 소개 된 심장 모델에는 ductus arteriosus로 구멍 ovale 포함 되지 않았다. 이 문서에서 설명 하는 방법은 폐, 그리고 흉 곽 구조 같은 다른 내부 장기에도 적용할 수 있습니다. 빗 구조 없는 금형을 요구 하 고 유연한 재료를 사용 하 여 직접 인쇄할 수 있습니다. (그림 7)에서 우리는 몇 가지 예제 묘사. 이러한 다른 인공 신체 부위와 함께에서 심장 모델을 사용 하 여 비-침략 적으로 침략 적 임상 내정간섭을 위한 훈련 도구 또는 테스트 플랫폼으로 사용 하는 완전 한 흉부 복제를 만듭니다.
완전 하 고 현실적인 해부학 모델을 재현의 도전 사실 밸...

이 프로토콜에서는 자기 공명 영상, 3D 인쇄, 사출 성형의 조합을 이용 하 여 기능성 인공 신생아 심장 모델을 만들기 위한 절차를 설명 합니다. 이러한 모델의 목적은 생리 및 해 부 학적 연구에 대 한 다음 세대 신생아 환자 시뮬레이터 및 도구에 통합.

Neonatal patient simulators (NPS) are artificial patient surrogates used in the context of medical simulation training. Neonatologists and nursing staff ...

이 방법은 흉부 압축 중에 얼마나 많은 심장 출력이 생성되는지와 같은 신생아 학 분야의 주요 질문에 대답 할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 해부학적 현실주의를 잃지 않고 유연한 심장 모델을 만들 수 있다는 것입니다. 오늘 나와 함께 절차를 시연하는 것은 재스퍼 스테르크, 우리의 실험실에서 기술자가 될 것입니다.대표적인 신생아 심장의 이미지 세그먼트를 획득하려면 먼저 적절한 처리 소프트웨어 프로그램을 엽니다. 의학 파일에서 디지털 이미징 및 통신으로 포맷된 신생아 흉부 자기 공명 이미지 또는 MRI를 가져옵니다. 편집 마스크 도구를 사용하여 심장이 있는 각 MRI 슬라이스의 심장 근육 영역을 선택하고 새 스케치 레이어를 만듭니다.두 개의 심실과 두 심실을 동일한 방식으로 분할하고 3D 계산 도구를 사용하여 근육과 챔버를 별도의 3D 표현으로 렌더링합니다. 그런 다음 스테레오리소그래피 Plus 도구를 사용하여 각 파일에 대한 최적의 해상도를 사용하여 세그먼트를 5개의 스테레오리소그래피 파일로 내보냅니다. 신생아 심장 금형 조각을 처리하고 인쇄하기 위해, 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어 프로그램에 아드리아 및 심실 밸브 금형 파일을로드합니다.원래 MRI를 사용하여 대동맥, 폐, 승모 및 트리쿠스피 밸브의 위치를 결정합니다. 인서트 부품 기능을 사용하여 각 밸브의 양수 및 음수 금형 반쪽에 대한 밸브 파일을 로드된 아티리아 및 심실 세트의 해당 위치로 드래그합니다. 아트리움 또는 심실 표면의 위치를 클릭하여 배치 위치를 나타냅니다.피처 탭에서 배설보스 베이스를 선택하여 양수 및 음수 밸브의 베이스를 돌출하여 밸브가 각 챔버에서 돌출되도록 하고 밸브 부품을 적절히 병합합니다. 폐 및 대동맥 밸브 파일을 각 심실 위치에 추가하고 스케치 탭을 열고 Circle 도구를 선택합니다. 그런 다음 피처 탭을 열고 스윕 보스 베이스 기능을 사용하여 두 원형 실린더 표면이 수평 위치에 도달할 때까지 밸브 상단에서 두 개의 아치형 직경 실린더두를 스케치합니다.밸브 부품을 각 심실과 동맥에 병합한 후 Circle 도구를 다시 선택하고 돌출 보스 베이스 기능을 사용하여 각 4개의 챔버의 기지에서 5mm 직경의 수직 실린더를 돌출하여 실린더가 길이가 40mm이고 각 챔버로 돌출됩니다. 다음으로 스케치 탭을 열고 스케치 서클 도구를 선택합니다. 그런 다음 서로 다른 깊이 들여쓰기를 만들려면 기능 탭을 열고 절단 배출 함수를 사용하여 실린더 위에 반원을 스케치하여 실린더에 차동 노치를 추가합니다.챔버와 동맥에서 모양을 빼려면 마우스 오른쪽 단추를 클릭하여 챔버의 단단한 몸체와 관심 있는 동맥을 선택하고 결합 함수를 선택하여 빼기 설정을 선택할 수 있습니다. 챔버와 동맥을 저장 한 후, 심장 근육 모델을 가져옵니다. 그런 다음 새 스케치를 시작하고 Shift 키를 길게 누르고 모든 실린더 베이스 스케치를 선택합니다.6개의 실린더 베이스 스케치를 2밀리미터 간격으로 띄우려면 스케치 탭을 열고 엔터티 변환을 선택합니다. 기능 탭을 열고 내투 보스 베이스 기능을 사용하여 아치 형 실린더를 심장 근육 모델과 병합합니다. 여섯 개의 원통 의 베이스에서 큐브를 모델링하려면 참조 형상을 선택하고 스케치 탭을 열고 사각형 도구를 선택합니다.그런 다음 심장 근육 모델의 가장 넓은 부분보다 길이와 너비가 4 밀리미터 더 넓은 사각형을 스케치합니다. 돌출 보스 베이스 함수를 사용하여 두께가 8밀리미터로 사각형을 아래쪽으로 돌출합니다. 병합 부품 함수를 사용하여 압출된 사각형을 6개의 실린더의 베이스에 병합합니다.베이스의 네 모서리각각에 4밀리미터 큐브를 같은 방식으로 추가합니다. 사각형 베이스를 스케치로 사용하여 베이스를 돌출하여 전체 하트 모델을 덮고 덮개에서 다른 모든 부분을 뺍니다. 참조 형상 함수를 사용하여 관심 높이에 대한 참조 평면을 생성하고 삽입, 금형 및 분할을 선택하여 하트 모델의 가장 넓은 부분에서 남은 사각형의 상단 부분을 분할합니다.남은 사각형을 동일한 방식으로 가장 편리한 금형 방출 위치로 다시 분할하지만 수직 방향으로 분할합니다. 그런 다음 제팅 프린터와 견고한 고무와 같은 광합체 재료를 사용하여 금형 부품을 인쇄합니다. 이 금형은 나중에 모델을 파괴하거나 손상시키지 않고 제거할 수 있도록 내부 금형에 고무와 같은 재료를 사용하는 것이 필수적입니다.금형 부품의 냉사 성형 및 마무리를 위해 먼저 방출제로 밸브를 제외한 모든 인쇄 부품의 표면을 모두 분사하고 티슈 페이퍼로 깨끗한 조각을 닦아냅니다. 15분 동안 공기 건조 후, 금형의 베이스와 두 개의 측면 패널을 닫고 금형의 베이스가 테이블 표면과 직접 접촉하지 않도록 두 스페이서 위에 금형을 배치합니다. 실리콘 카트리지를 수동 디스펜싱 건에 삽입하고 총을 사용하여 측정 컵에 5 밀리리터의 실리콘을 추가합니다.실리콘을 믹싱 공구와 혼합하고 믹싱 도구를 사용하여 오른쪽 아리아 및 심실 밸브의 음수 및 양수 측면에 넉넉한 양의 액체 실리콘을 적용합니다. 우리는 밸브의 기능을 보장하기 위해 코팅합니다. 오른쪽 밸브 각도의 두 챔버를 연결하고 챔버를 기본 금형의 각 실린더에 밀어 넣습니다.그런 다음 폐 및 대동맥 아치 실린더를 유사한 방식으로 부착합니다. 실리콘이 2분 동안 고화되도록 합니다. 금형의 상단 부분과 정적 믹서를 카트리지에 부착하고 모든 실리콘이 분배될 때까지 카트리지를 압박한 다음 압력을 해제합니다.전체 금형을 두 스페이서에 조정하고 총을 8mm 사출 성형 소켓에 삽입합니다. 모든 통풍구가 실리콘 오버플로의 징후를 보일 때까지 3 분 동안 저압으로 짜내. 그런 다음 금형의 상단과 하부 사이의 균열에 금속 스페이서를 삽입하여 금형의 상단을 엽니다.같은 방식으로 곰팡이의 측면 부분을 한 번에 하나씩 제거하고 심장 벽을 뚫지 않도록 주의하고 메스를 사용하여 실리콘의 거품을 관통합니다. 이쑤시개를 사용하여 거품 구멍을 실리콘으로 채우고 모델이 30 분 동안 치료 할 수 있습니다. 모델이 준비되면 심장 모델을 한 손으로 단단히 둘러싸서 압축 공기를 사용하여 금형의 베이스에서 모델을 날려 버리고 6 개의 내부 금형을 심장 모델에 남깁니다.물 주사기를 사용하여 왼쪽 및 오른쪽 심실을 채우고 가압하여 내부 금형을 방출합니다. 그런 다음 Magill 집게를 사용하여 밸브 세그먼트를 압축하지 않고 내부 두 금형 부품을 꺼냅니다. 이러한 3D 모델 프린팅 방법은 폐와 같은 다른 내부 장기 또는 갈비뼈와 같은 뼈 구조에도 적용될 수 있다.3D 프린팅을 위해 매우 유연한 내부 금형 재료를 사용하면 더 단단한 인쇄 재료를 사용하는 경우 내부 챔버를 제거하는 동안 파괴 될 복잡한 유기 구조를 생성하고 방출 할 수 있습니다. 복잡한 3D 인쇄 모델 부품의 고해상도는 심장 모델 시스템에 사용되는 것과 같은 작은 유기 부품의 생성에 필수적입니다. 개발 후,이 방법은 신생아 환자 생리학을 탐구하는 연구원을위한 길을 열었습니다.이 비디오를 시청한 후에는 단일 주조 주기에 4개의 챔버와 4개의 판막을 가진 해부학적으로 현실적인 신생아 심혼을 만드는 방법에 대한 좋은 이해를 가져야 합니다. 수산화 나트륨과 함께 일하는 것은 매우 위험 할 수 있다는 것을 잊지 마십시오. 이 절차 동안 손과 눈 보호를 착용하십시오.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이 비디오에서는 신생아 마우스 심장의 좌심실 정점을 외과적으로 제거하는 절차를 보여줍니다.

정점 절제 신생아 마우스 모델: 신생아 마우스 심장의 재생 가능성을 연구하기 위해 심실 정점을 절단하는 수술 절차

개인 모델링에 대한 환자의 심장 구조의 생체 영상에서 심실 섬유 방향을 예측할 수 방법론이 설명되어 있습니다. 방법의 유효성을 검사는 정상 사용하고 견 (犬) 마음이 입증 실패 수행 한 임상 관찰 수준의 예상과 인수 섬유 방향 사이에 큰 차이가 없다는 겁니다.

심장의 환자 별 모델링 : 심실 섬유 오리엔테이션의 추정

이 프로토콜은 출생 후 1일차 마우스의 좌심실에서 심근경색의 외과적 유도에 의한 재현성이 높은 심장 재생 모델을 설명합니다. 이 방법은 저체온 마취 유도와 좌측 전방 하행 관상 동맥 결찰을 포함합니다.

신생아 쥐의 심근 경색, 심장 재생의 모델

이 연구에서 우리는 재생 연구에 사용되는 소설, 신생아, 쥐의 심장 발판을위한 방법론을 제공합니다.

신생아 심장 공사장 공중 발판 : 회생 연구 소설 행렬

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.

중재 계획 및 교육을 위한 3D 인쇄 심장 혈관 팬텀의 개발 및 평가

환자 별 모델은 수술 계획을 개발하거나 학습 할 때 외과 의사와 동료의 자신감을 향상시킵니다. 3차원(3D) 프린터는 수술 준비를 위한 적절한 세부 정보를 생성하지만 조직 햅틱 충실도를 복제하지 못합니다. 3D 프린팅 정밀도와 시뮬레이션 된 실리콘 조직을 결합한 환자 별 실리콘 심장 모델의 생성을 자세히 설명하는 프로토콜이 제공됩니다.

수술 전 계획 및 실습 교육에서 응용 프로그램을 갖춘 환자 별 실리콘 심장 모델 생성

본 프로토콜은 생체외 신생아 뮤린 심장의 대동맥 캐뉼레이션 및 역행 관류를 기술한다.  해부 현미경과 무딘 작은 게이지 바늘을 사용하는 두 사람 전략은 신뢰할 수있는 통조림을 허용합니다. 종방향 수축 장력의 정량화는 좌심실의 정점에 연결된 힘 변환기를 사용하여 달성된다.

Langendorff 준비에서 신생아 뮤린 하트의 사용을위한 수정 된 기술

이 프로토콜은 심장의 멀티 스케일 전기 기계 모델을 적용하여 환자 별 초음파 이미지에서 좌심실의 파라 메트릭 모델을 자동으로 생성하는 SILICOFCM 플랫폼의 워크 플로우를 보여줍니다. 이 플랫폼은 실제 임상 시험을 줄이고 긍정적 인 치료 결과를 극대화하기위한 인실리코 임상 시험을 가능하게합니다.

실리코에 위치 심혈관 질환에 대한 임상 시험

이 프로토콜은 심폐 우회술(CPB)의 신생아 돼지 모델을 설명하며, 순환 정지 및 심장 정지를 CPB에 이차적인 심각한 뇌 손상 및 기타 합병증을 연구하기 위한 도구로 사용합니다.

장기간의 순환 정지 후 체외 심폐 소생술의 소아 동물 모델

이 연구는 중증 대동맥 협착증 또는 저형성 좌심 증후군과 같은 선천성 심장 결함에서 볼 수 있는 내피에서 중간엽으로의 전이 유도 섬유증의 동물 모델을 제시하여 상세한 조직학적 조직 평가, 조절 신호 경로 식별 및 치료 옵션 테스트를 가능하게 합니다.

내피에서 중간엽으로의 전환 연구를 위한 신생아 이종성 쥐 심장 이식 모델

배우세요 MRI와 3D 프린팅, 사출 성형을 활용하여 해부학적으로 현실적인 신생아 심장 모델을 제작하는 방법을. 이 기술은 신생아 환자 시뮬레이터 통합 및 생리학 연구에 활용됩니다.

신생아 환자 시뮬레이터에 사용 하기 위해 해부학 현실적인 신생아 심장 모델

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