뇌종양 수술 계획을 위한 초음파 및 엑스레이 대비를 가진 환자 특정 폴리비닐 알콜 팬텀 제조

팬텀 모델은 중요한 도구이지만 해부학적으로 정확하게 만드는 것은 어렵습니다. 이 프로토콜은 CT와 초음파를 사용하여 종양을 포함하는 환자 특정 팬텀을 만듭니다. 우리는 복잡한 이질적 모델과 3D 프린팅을 사용하여 높은 수준의 해부학적 리얼리즘을 달성합니다.

환자 별 뇌 팬텀은 수술 계획 및 임상 교육을 허용하므로 매우 유용하며 외과 의사가 새로운 기술을 연습하고 새로운 기기및 하드웨어를 테스트 할 수 있습니다. 수술 전 대비 강화된 T1 가중치 MRI 및 체피 CT 데이터를 얻은 후 이미지를 3D 모델링 소프트웨어 프로그램에 로드하고 일반 절단 도구를 사용하여 뇌 세분화를 두 반구로 분할합니다. 각 반구를 별도의 오른쪽 및 왼쪽 뇌 STL 파일로 저장하고 파일을 적절한 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어 프로그램으로 가져옵니다.

메시 작업 영역에서 는 감소 함수를 사용하여 각 모델의 크기를 가능한 한 줄여 프로그램에 의해 처리될 수 있도록 하면서 필요한 모든 세부 사항을 유지합니다. 솔리드 작업 영역에서 메시를 BRep 도구로 사용하여 가져온 메시를 조작할 수 있는 바디로 변환합니다. 상자를 클릭하여 생성 및 상자를 클릭하여 종양 주위에 상자를 그려 서 보기를 회전하여 상자가 모든 면에서 종양을 완전히 둘러싸는지 확인합니다.

작업 드롭다운 메뉴에서 상자를 새 본체로 지정합니다. 수정 탭을 클릭하고 결합 도구를 사용하여 상자에서 종양을 잘라 내종양의 빈 모양으로 상자를 만듭니다. 금형이 절단되는 장소에서 상자를 통해 평면을 만들려면 구성과 중간 평면을 클릭하여 상자 중앙을 통해 평면을 만듭니다.

미드플레인을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 오프셋 평면을 선택하여 평면을 보다 정확하게 배치합니다. 수정 탭에서 분할 본체 함수를 사용하여 생성된 평면을 따라 금형을 분할하고 스케치 및 중앙 직경 원을 클릭하여 금형의 각 조각의 얼굴에 작은 원형 리벳을 추가합니다. 마우스 오른쪽 단추를 클릭하여 한 면에 몇 밀리미터 바깥쪽으로 원을 돌출하고 해당 얼굴에 안쪽으로 돌출합니다.

그런 다음 금형의 각 조각을 별도의 STL 파일로 저장합니다. 3D 뇌 및 종양 금형을 인쇄하려면 인쇄 속도가 빨라지려면 3D 프린팅 소프트웨어에서 약 0.2 밀리미터의 큰 층 높이와 낮은 채우기 값을 선택합니다. 금형이 베이스 플레이트에 적절하게 배치되는 경우 지지 재료가 필요하지 않습니다.

폴리락산과 같은 단단한 재료를 사용하여 금형을 인쇄합니다. 두개골 금형을 인쇄하기 전에 소프트웨어에서 지원 기능을 추가하여 PVA를 지원 재료로 사용합니다. 모델에 대한 PVA를 준비하려면 1, 800그램의 산화물을 2리터 원추형 플라스크에서 섭씨 90도로 가열하고 200그램의 PVA 파우더를 측정합니다.

플라스크에 전자 교반기배치하여 바닥이나 측면을 만지지 않도록 주의하십시오. 속도를 분당 1, 500회전으로 설정합니다. 약 30분 동안 플라스크에 PVA 파우더를 넣습니다.

모든 PVA가 추가되면 90분 동안 용액을 저어줍니다. 끈적끈적한 젤을 얻은 경우, 물 목욕에서 플라스크를 제거하고 재료 위에 피부의 형성을 방지하기 위해 플라스틱 랩으로 상단을 덮습니다. 식으면 PVA가 투명하게 표시됩니다.

비커에 붓습니다. 작은 백색 결정이 관찰될 수 있지만 표면의 모든 기포는 부드럽게 긁어야합니다. 그런 다음 방부제로 PVA에 0.5% 칼륨 소르바테를 넣고 용액을 철저히 저어줍니다.

유령을 준비하려면 종양 금형을 비커로 채우고 나머지를 별도의 비커에 붓기 위해 충분한 PVA를 측정합니다. 종양용 PVA를 준비하려면 초음파 대비를 위해 1% 유리 미세구와 첫 번째 비커와 는 X선 대비를 위해 황산염 5%를 추가합니다. 결과용액을 손으로 저어줍니다.

비커를 초음파 처리하여 첨가제의 균일한 혼합을 보장하고 용액이 약 10 분 동안 냉각되도록 하여 필요에 따라 긁어 내어 거품을 제거하십시오. 종양 금형을 함께 고정하고 금형 상단의 구멍을 통해 PVA를 붓습니다. PVA가 붓는 과정에서 형성된 거품이 구멍을 통해 탈출할 수 있도록 몇 분 동안 휴식을 취한 후 몰드를 섭씨 영하 20도의 냉동고에 넣습니다.

6시간 후 실온에서 6시간 동안 금형을 해동합니다. 12시간 동결 해동 주기를 반복한 다음 모델에서 금형을 조심스럽게 제거합니다. 방금 입증 된 대로 적절한 금형에 소뇌 및 뇌 반구 모델을 만듭니다.

각 팬텀 모델 조각에 대한 두 번째 동결 해동 주기 후, 조심스럽게 금형에서 모델을 제거하고 두개골 바닥 모델의 바닥에 스파이크에 소뇌 종양 유령을 배치합니다. 소뇌 종양 조각의 가장 위부분에 두 개의 뇌 반구를 놓고 두개골 바닥 모델에 각 공간에 네 개의 다울을 놓습니다. 그런 다음 두개골 상단 모델을 위에 놓습니다.

필요한 경우, 모델은 수술에서 수술 내 사용을 시뮬레이션하기 위해 원하는 위치로 기동 될 수있다. 입증 된 프로토콜에 따라, 환자 특정 두개골로 구성된 해부학적으로 현실적인 유령, 뇌, 종양을 조작 할 수있다. 팬텀에 대한 관련 해부학 구조는 환자 MRI 및 CT 데이터를 사용하여 분할됩니다.

그런 다음 모델의 각 조각에 대해 Meshes를 만들어 3D 금형을 시연한 대로 제조할 수 있습니다. 소뇌 금형은 설계 및 조립에 가장 복잡합니다. 두개골은 지지 재료가 필요하기 때문에 인쇄하기가 가장 어려운 부분입니다.

완성 된 팬텀은 환자의 두개골, 뇌 및 종양의 현실적인 모델을 제공합니다. 두 뇌 반구는 별도로 생산되며 뇌의 자이리와 황시를 특징으로하는 현실적인 모양을 가지고 있습니다. 소뇌는 인쇄 된 두개골의 기지에 편안하게 맞고 뇌 반구는이 구조의 상단에 앉아있습니다.

종양은 종양에 추가된 추가 대조가 부착되는 주변 물질과 분리되는 오프 화이트 색상을 초래하기 때문에 소뇌에서 쉽게 볼 수 있습니다. 종양은 CT와 초음파 화상 진찰 둘 다를 가진 유령에서 시각화될 수 있습니다. 환자 수술 중 초음파 데이터는 가상 이미지를 실제 환자 이미지와 비교하는 데 사용할 수 있습니다.

금형을 만들 때 절단의 위치에 특별한주의를 기울여 팬텀이 고화될 때 제거할 수 있도록 하십시오. 환자 전용 뇌 팬텀을 생성함으로써 수술 중 초음파 를 사용하여 신경 외과 의사를 양성하는 데 사용할 수있는 새로운 신경 탐색 시스템을 테스트 할 수있었습니다.