Name: 3D 프린팅을 통한 고충실도, 저비용, 골내 라인 배치 작업 트레이너 생성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-08-17T12:40:00.000+00:00
Duration: 11 min 45 s
Description: 학습하세요 CT 스캔 데이터와 3D 프린팅을 활용하여 해부학적으로 정확하고 재사용 가능한 골내 라인 배치 작업 트레이너를 제작하는 방법. 이 프로토콜은 현실적인 해부학 모델을 통해 효과적인 임상 기술 훈련을 지원합니다.

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참고 : 네브래스카 대학 의료 센터 기관 검토위원회는 우리의 연구가 인간 대상 연구를 구성하지 않는다고 결정했습니다. 지역 IRB는 윤리적 승인과 정보에 입각 한 동의의 포기를 받았습니다. 이미징 데이터의 완전한 익명화는 병원 비식별화 프로토콜에 따라 분석하기 전에 수행되었습니다.
1. 데이터
<ol><li>계획된 작업 트레이너에 대한 관심 있는 해부학을 캡처하는 CT 스캔을 얻습니다. 사용되는 3D 프린터의 작업량 제한과 절차 단계에 필요한 랜드마크를 신중하게 고려하십시오.</li>
	<li>스캔을 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine 형식)으로 얻은 경우 NiFTi(Neuroimaging Informatics Technology Initiative)15 형식(.nii)으로 변환합니다.</li>
</ol>2. 세분화
<ol><li>3D 슬라이서 소프트웨어(http://www.slicer.org)를 사용하여 CT 이미지를 분할합니다. 1.2단계의 NIfTi 파일을 3D 슬라이서로 가져옵니다.</li>
	<li>세그먼트 편집기 모듈을 선택하여 트레이너를 모델링하는 데 필요한 세그먼트를 생성합니다.<ol><li>작업 트레이너의 1) 뼈 및 2) 조직 구성 요소에 대해 하나의 세그먼트를 추가합니다. 알림: 흉관 삽입 훈련에 사용되는 트레이너와 같은 일부 트레이너의 개발에는 추가 세그먼트가 필요할 수 있습니다.</li>
		<li>세그먼트 1) 뼈를 선택합니다. 임계값 효과를 사용하여 정의된 "창" 범위가 관심 있는 뼈대 구성 요소를 식별할 때까지 강도 범위를 변경합니다. 참고: 뼈 세그먼트의 경우 일반적인 범위는 사용 가능한 최대값까지 100에서 175HU(하운스필드 단위) 사이이고 조직의 경우 일반적으로 사용 가능한 최대값까지 -256HU입니다.</li>
		<li>임계값 기능을 사용하여 1) 뼈 구성 요소를 강조 표시하고 적용 명령을 사용하여 스캔에 적용합니다.</li>
		<li>Scissors 기능을 사용하여 작업 트레이너를 만드는 데 필요하지 않은 스캔 영역을 제거합니다. IO 트레이너를 위해 골수 공간이 비어 있는지 확인하십시오. 참고: 이 단계는 관심 세그먼트를 트레이너의 원하는 치수로 줄이는 첫 번째 단계입니다. 여기서 사용할 3D 프린터의 제작 볼륨 제한을 고려해야 합니다. 그러나 세그먼트는 섹션 3에서 더 줄어들 수 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>2) 조직 구성 요소에 대해 2.2.1-2.2.4단계를 반복합니다.</li>
	<li>세분화 모듈 사용; 각 구성 요소를 STL 파일로 내보냅니다.</li>
</ol>3.3D 모델링
<ol><li>AutoDesk 메쉬믹서를 사용하여 3D 세그먼트를 추가로 자르고 기하학적 요소 수 측면에서 각 세그먼트의 해상도를 줄여 Fusion360 내에서 최적의 성능을 얻을 수 있습니다.<ol><li>가져온 STL 파일의 삼각형 법선 방향이 올바른지 확인합니다. 각 삼각형 점의 법선이 메쉬의 외부 표면 방향인지 확인합니다. 삼각형 방향이 올바르지 않으면 Select | | 수정 모두 선택 기능을 선택한 다음 선택 | | 편집 대칭 이동 법선 기능.</li>
		<li>가져온 STL 세그먼트의 원치 않는 구조(예: 콘트라스트 사용으로 인해 CT에서 캡처한 조직 또는 혈관구조의 원치 않는 세그먼트)를 제거하고 작업 트레이너를 만드는 데 필요한 모델을 구체화합니다. 내보낸 세그먼트의 임계값 범위 내에 실수로 포함되었을 수 있는 세그먼트 내에서 원하지 않는 구조를 제거하여 모델을 미세 조정하려면 선택 작업을 사용하고 원하지 않는 구조에서 삼각형을 선택한 다음 | 편집 버리기.</li>
		<li>3.1.2 이후에는 편집 | 평면 잘라내기 도구를 사용하여 3D 프린터 제작 볼륨의 범위 내에 맞게 모델을 자릅니다. 과도한 기하학적 해상도로 인해 발생하는 계산 오버헤드를 줄이려면 Fusion360에서 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 모델을 정의하는 데 사용되는 삼각형 수를 줄이십시오. Select( 선택)를 클릭하고 메시의 아무 곳이나 두 번 클릭하여 전체 메시를 선택한 다음 Edit | 줄이십시오. 목표 감소의 경우 약 10,000개 얼굴 미만의 삼각형 예산으로 줄입니다. 참고: 현재 작성자가 사용하는 프린터의 최대 제작 용적은 250 x 210 x 210mm입니다. 따라서 모델은 금형이 프린터의 제작 부피에 맞도록 최대 장축 길이 220-230mm로 절단되었습니다. 프린터의 제작 볼륨은 모델을 약 20-30mm 더 짧게 만들어 장축 길이를 결정해야 합니다. 지오메트리는 임상적으로 관련된 세부 사항의 손실 없이 ~10K 삼각형으로 쉽게 축소하여 충실도가 높은 작업 트레이너를 개발할 수 있습니다.</li>
		<li>선택 도구를 사용하여 구멍과 표면 불규칙성을 제거하거나 줄입니다. 결함 주위의 메쉬 삼각형이 선택되면 Select | 명령을 사용합니다. 편집하다| Erase & Fill은 표면 구멍과 불규칙성을 개선합니다. STL 파일 유형을 사용하여 완성된 모델을 내보내고 저장합니다. 알림: 골간 라인 작업 트레이너의 대상 뼈의 외부 표면은 완전히 닫아야 합니다. 그렇지 않으면 녹은 조직 매체가 골수 공간으로 들어가 작업 트레이너 성능이 저하됩니다.</li>
	</ol></li>
	<li>AutoDesk Fusion360을 사용하고 를 추가하여 뼈 및 조직 모델을 가져옵니다. STL 파일을 인서트 | 사용하여 메시로 작업공간에 저장합니다. 메시 삽입 명령.<ol><li>Fusion360 타임라인을 비활성화하고 대상 메쉬의 삼각형 수를 <10,000으로 줄여 가져온 메쉬를 BRep 솔리드로 변환합니다.가져온 메쉬 바디 를 선택하고 마우스 오른쪽 버튼을 클릭합니다. [BRep에 메시] 옵션을 선택합니다. 메쉬가 BReps 솔리드로 변환된 후 Fusion360 타임라인을 다시 시작합니다.</li>
		<li>솔리드 수정을 통해 Tissue BRep의 장축을 따라 직사각형 솔리드를 분할하여 작업 트레이너의 몰드를 만듭니다. 참고: 주형은 스케치 피쳐를 사용하여 조직 솔리드를 포함하는 정육면체 또는 직사각형 솔리드를 작성하여 조직 BRep 주위에 작성됩니다. 선택한 3D 프린터의 최대 제작 부피에 맞게 금형 크기를 수정해야 합니다. 금형이 두 개로 분할되므로 인쇄된 가장 긴 치수가 결합될 때 최종 금형의 가장 큰 치수가 아닐 수 있습니다.</li>
		<li>지지 핀의 2-3개 위치를 선택하고 미리 설계된 어셈블리 그룹 구성 요소를 배치하여 작업 트레이너의 뼈를 고정합니다. 지지 핀에 대해 선택한 위치가 핀 머리 주위의 뼈에 충분한지지 구조를 가지고 있는지 확인하십시오. 알림: 선택한 핀 헤드 주변의 뼈는 어셈블리 그룹에도 뼈와 융합되는 견고한 원통형 지지 구조가 포함되어 있으므로 완벽하게 균일할 필요는 없습니다. 이 구조는 핀의 머리를 적절하게지지하고 조직 배지 내에서 뼈의 올바른 해부학 적 배치를 보존합니다.</li>
		<li>뼈 플러그를 가져와 뼈 BRep의 열린 골수 공간에 배치하여 조직 배지가 골수 공간으로 들어가는 것을 방지하고 시뮬레이션된 골수가 배수되지 않도록 합니다.</li>
		<li>액체 조직 매체를 금형에 주입할 수 있도록 Tissue BRep 고체로 표시된 공간의 금형을 통해 개구부(일반적으로 직경 4-6cm)를 생성합니다.</li>
		<li>미리 디자인된 조립품 그룹의 구성요소가 공간에 뼈대를 고정하도록 배치되면 부울 결합 기능을 수행하여 다양한 조립품 그룹을 모델에 추가하거나 절단합니다.<ol><li>3.2.6 단계 전에 객체의 미러를 수행하여 동측 측의 작업 트레이너를 만듭니다. 3.2.6 전에 3.2.3-3.2.5단계를 반복합니다.</li>
		</ol></li>
		<li>인쇄를 위해 최종 구성 요소를 내보냅니다. 작업 공간 내에서 원하는 본체를 선택하고 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 STL 파일을 생성합니다| STL로 저장합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>4.3D 인쇄
<ol><li>3D 단순화를 사용하여 슬라이싱 프로그램이 항목을 인쇄하는 데 필요한 GCODE를 생성할 수 있도록 STL 파일을 3D 프린터의 베드에 놓습니다. 210°C의 고온 끝 온도에서 0.4mm 노즐을 사용하여 폴리락틱산(PLA) 3D 프린터 미디어 필라멘트로 구성 요소를 인쇄합니다. 설정에서 4개의 상단 및 하단 레이어와 3개의 주변 쉘을 사용하는지 확인합니다.</li>
	<li>골수 강 내에서 필요한지지 물질을 최소화하기 위해 뼈를 수직으로 향하게하십시오. 래프트, 0.2mm 레이어 높이, 20% 충전재 및 전체 서포트 재료(프린트 베드 및 프린트 내부)를 사용하여 인쇄합니다. 티슈 몰드를 인쇄할 때 티슈 표면이 위를 향하도록 몰드 구성 요소의 방향을 지정합니다. 뗏목, 0.3mm 층 높이, 15% 충전재 및 전체 지지 재료 없이 조직 몰드를 인쇄합니다.</li>
	<li>지지 핀 및 기타 구성 요소를 배열하여 서포트 재료를 최소화하고 모든 핀 지지 부품을 래프트, 0.2mm 레이어 높이 및 20% 충전재로 인쇄합니다. 서포트 재료 없이 나사산 구성 요소를 감소된 속도로 인쇄하여 나사산 구조의 충실도를 최대화합니다.</li>
	<li>각 구성 요소의 매개 변수가 선택되면 3D 단순화로 생성된 GCODE 파일을 준비하고 SD 카드로 내보냅니다. Prusa i3 MK3를 사용하여 SD 카드에서 저장된 GCODE 파일을 선택하고 1.75mm PLA 3D 프린터 미디어 필라멘트로 인쇄합니다.</li>
</ol>5. 조립
<ol><li>조직 배지를 준비하십시오. 참고: 연수생의 현재 기술 숙달 수준에 따라 불투명 또는 투명 조직 매체가 필요한지 여부가 결정될 수 있습니다. 투명 배지를 사용하면 교육생이 IO 삽입 중에 진행 상황을 시각적으로 추적하고 뼈 랜드마크를 보다 쉽게 식별할 수 있으며, 불투명 매체는 실제 임상 경험을 더 잘 시뮬레이션할 수 있습니다.<ol><li>조직 배지를 만드는 데 사용할 다음 성분을 측정하고 무향 젤라틴 260g을 따로 보관합니다(이 양은 필요에 따라 크기를 조정할 수 있음). 필요한 경우, 미세하게 분쇄 된 psyllium 껍질 섬유 140g, 오렌지 맛, 무설탕 (투명한 배지를 만들기 위해이 단계를 생략); 4 % w / v 클로르헥시딘 42g. 알림: 차전자피 섬유는 불투명 한 매체를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 이 성분은 불투명한 배지가 필요한 경우 젤라틴 직후에 첨가되어야 한다16.</li>
		<li>1000mL의 물(수돗물 허용)을 85°C로 가열합니다.18.9L 버킷과 같이 재료의 부피보다 몇 배 더 큰 혼합 용기에 물을 추가합니다.<ol><li>조직 배지 용액을 격렬하게 혼합하면서 젤라틴, 차전자피 섬유 및 클로르헥시딘 용액을 물에 순서대로 첨가하고 이전 성분이 혼입 된 후 다음 성분을 첨가하기 전에 기다립니다. 알림: 투명한 매체를 만드는 경우 차전자피 섬유를 추가하지 마십시오.</li>
		</ol></li>
		<li>혼합물을 71°C 수조에서 최소 4시간 동안 가열하여 기포가 용액에서 소멸되도록 합니다. 혼합 용기를 온수 욕조에 직접 넣거나 혼합물을 플라스틱 보관 백과 같은 별도의 용기에 옮깁니다.</li>
		<li>조립 된 몰드에 붓기 위해 조직 배지를 준비하십시오. 혼합물이 균질하고 유동적인지 확인하십시오. 혼합물의 온도를 46°C로 유지한다. 참고: 조직 배지가 즉시 필요하지 않은 경우 필요할 때까지 저장 용기 내에 4°C 또는 -20°C에서 보관할 수 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>시뮬레이션된 골수 용액을 준비합니다. 알림: 시뮬레이션된 골수 용액은 미리 준비하여 사용할 준비가 될 때까지 실온에서 덮인 용기에 보관할 수 있습니다.<ol><li>시원한 물 100g을 측정하고 철저히 혼합하십시오 (탭은 괜찮습니다). 초음파 젤 100g; 및 5mL의 빨간색 식용 색소(선택 사항, 시뮬레이션 개선에 사용됨). 최종 제품이 두껍지만 빠르게 이동할 수 있을 만큼 충분히 유동적인지 확인하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>뼈를 금형 바닥에 고정하고 금형을 조립합니다.<ol><li>금형 내부 표면의 각 면에 붙지 않는 요리 스프레이와 같은 비실리콘 기반 이형제를 뿌립니다. 조직 공간 내에서 올바른 위치를 유지하기 위해 지지 핀을 사용하여 뼈를 고정합니다. 뼈/핀을 금형 바닥에 고정합니다.</li>
		<li>금형의 상단을 하단 부분에 맞추고 금형의 두 반쪽을 함께 고정합니다. 붓는 동안 조직 배지가 골수 공간으로 들어가는 것을 방지하기 위해 뼈 플러그가 제자리에 있는지 확인하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>개구부가 위를 향하도록 금형을 배치하고 46°C 조직 매체를 금형의 캐비티에 붓습니다. 거꾸로 된 공기 살포기 캐니스터를 사용하여 금형에서 조직 매체의 누출을 해결하려면 따뜻한 조직 배지에 캐니스터를 직접 분사하여 신속하게 냉각합니다. 채워진 몰드를 최소 4시간 동안 또는 티슈 배지가 굳을 때까지 6°C 냉장고로 옮깁니다.</li>
	<li>금형을 분해하고 작업 트레이너와 지지 핀을 제거합니다. 뼈 플러그를 제거하고 5.2에서 만든 시뮬레이션된 '골수'로 골수 공간을 채우고 뼈 플러그를 교체합니다. 작업 트레이너를 플라스틱 보관 백에 넣고 교육에 필요할 때까지 어셈블리를 4 ° C 또는 -20 ° C에서 보관하십시오.</li>
</ol>6. 과제 교육
<ol><li>작업 트레이너를 보관소에서 꺼내 실온에 도달시킵니다. 아직 배치되지 않은 경우 5.5의 지침에 따라 5.2단계의 시뮬레이션된 골수 재료를 추가합니다. 참고: 트레이너를 실온으로 따뜻하게 하면 시뮬레이션 환경이 향상됩니다.</li>
	<li>작업 트레이너에 대한 교육을 수행합니다. 훈련생에게 IO 라인 배치의 일반적인 단계에 따라 IO 바늘(그림 2A)을 배치하고 시뮬레이션된 골수(그림 2B)를 흡입하도록 지시합니다.</li>
	<li>훈련 후 작업 트레이너를 분해하여 조직, 매체 및 뼈를 회수하십시오. 알림: 조작 후 IO 트레이너의 뼈에는 IO 라인 캐눌라를 삽입하여 만든 구멍이 있습니다. 이러한 구멍은 휴대용 3D 프린터 펜을 사용하여 PLA로 채워지거나 뼈를 버릴 수 있습니다.</li>
	<li>섹션 5에 따라 후속 교육을 위해 재생 재료를 재조립하고 재사용합니다.또는 조직 배지를 녹이고 5.1.4에 따라 회수하고 즉시 필요하지 않은 경우 4 ° C 또는 -20 ° C에서 보관하십시오.</li>
</ol>

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</ol>

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이 프로토콜에서는 IO 라인 배치의 드물게 수행되고 생명을 구하는 절차를 훈련하기 위한 3D 작업 트레이너의 개발 프로세스를 자세히 설명합니다. 이 자체 유도 프로토콜은 3D 프린팅을 사용하여 모델 구조의 대부분을 생산하는 반면, 작업 트레이너를 조립하는 데 사용되는 나머지 구성 요소는 유비쿼터스하고 쉽게 얻을 수 있으며 재생 및 재사용 할 수있는 무독성 재료입니다. 3D 작업 트레이너는 비용이 저렴하며 생성 및 조립에 최소한의 전문 지식이 필요합니다. 우리는 UNMC 마취학과 교육 세션에서 3D IO 라인 배치 작업 트레이너를 성공적으로 사용했으며, 여기에는 참석한 교수진과 연수생의 데모 및 실습이 포함되었습니다. 교육 중에 수집된 타당성 데이터에 따르면 참석자들은 작업 트레이너가 실제 환자 해부학에 대한 높은 수준의 해부학적 충실도를 가지고 있으며 장치의 촉각 피드백에 더욱 만족한다는 데 동의했습니다. 
작업 트레이너 생산의 중요한 단계는 3D 설계 및 제작의 두 부분으로 나...

절차 기술의 환자 치료 역량은 민간 및 군사 의료 1,2 환경에서 훈련생을 개발하는 데 중요한 구성 요소입니다. 절차 기술 개발은 마취과3 및 일선 의료 인력과 같은 절차 집약적 전문 분야에 특히 중요합니다. 작업 트레이너는 의대 1 학년 학생 또는 의료 기술자에서 노인 레지던트 또는 동료에 이르기까지 다양한 기술 수준으로 수많은 절차를 연습하는 데 사용될 수 있습니다. 많은 의료 절차를 완료하는 데 상당한 교육이 필요하지만 여기에 제시된 작업(골간(IO) 라인 배치)은 간단하며 기술적 기술이 덜 필요합니다. IO 라인의 성공적인 배치는 비교적 짧은 기간의 교육 후에 수행할 수 있습니다. 작업 트레이너의 사용을 포함하는 의료 훈련 중 시뮬레이션의 사용은 궁극적으로 환자 2,4,5에 대한 절차를 수행하기 전에 안전하고 스트레스가 적은 환경에서 임상 절차의 반복 및 리허설을 통해 기술 절차 기술을 습득하는 도구로 인식됩니다.
당연히 의학 교육 환경에서의 시뮬레이션 교육은 널리 받아 들여지고 있으며 환자 결과에 미치는 영향에 관한 데이터가 부족함에도 불구하고 주류 인 것으로 보입니다 6,7. 또한 최근 간행물은 시뮬레이션이 팀 역학 및 의사 결정 개선의 결과로 팀 성과와 환자 결과를 개선한다는 것을 보여줍니다. 그러나 시뮬레이션이 중요한 생명을 구하는 절차8,9를 수행하는 데 시간이나 성공률을 향상시킨다는 데이터는 거의 없으며, 이는 시뮬레이션이 의료 제공자의 교육에서 복잡하고 다면적임을 시사합니다. 표준 정맥 접근이 불가능하거나 지시되지 않은 환자의 경우 IO 라인 배치를 사용하여 혈관 접근을 신속하게 달성 할 수 있으며 최소한의 기술이 필요합니다. 이 절차의시기 적절하고 성공적인 수행은 특히 수술 전후 환경이나 외상 시나리오10,11,12에서 중요합니다. IO 라인 배치는 수술 전후 영역에서 드물게 수행되는 절차이며 생명을 구하는 절차가 될 수 있으므로 비임상 환경에서의 교육이 중요합니다. IO 라인 배치와 관련된 해부학적으로 정확한 작업 트레이너는 이 절차에 대한 예측 가능한 교육 빈도와 기술 개발을 제공하는 데 이상적인 도구입니다.
널리 사용되지만 현재 사용 가능한 상용 작업 트레이너는 몇 가지 중요한 단점을 가지고 있습니다. 첫째, 절차를 여러 번 시도할 수 있는 작업 트레이너는 작업 트레이너의 초기 구매뿐만 아니라 실리콘 스킨 패치와 같은 교체 가능한 부품을 보충하는 데에도 비용이 많이 듭니다. 그 결과 부품이 자주 교체되지 않는 경우가 많아 연수생에게 차선의 교육 경험을 제공하는 눈에 띄는 랜드마크가 남습니다. 환자는 절차를 수행해야 하는 위치에 미리 표시되지 않습니다. 또 다른 단점은 기존 작업 트레이너의 높은 비용으로 인해 장치가 보호 된 저장 위치에 '잠겨'장치의 손실 또는 손상을 방지 할 때 사용자의 액세스가 제한 될 수 있다는 것입니다. 그 결과 더 엄격하고 사용 가능한 예정된 연습 시간이 필요하므로 사용을 제한하면 예정되지 않은 훈련이 확실히 어려워 질 수 있습니다. 마지막으로, 대부분의 트레이너는 충실도가 낮은 5,13,14로 간주되며 대표적인 해부학 만 사용하여 잠재적으로 부적절한 정신 운동 기술 개발 또는 훈련 흉터로 이어질 수 있습니다. 또한 충실도가 낮은 트레이너는 충실도가 낮은 장치에 대한 교육이 실제 실제 절차를 적절하게 모방하지 못할 수 있으므로 기술 습득, 숙달 및 저하에 대한 철저한 평가를 매우 어렵게 만듭니다.
대표적인 해부학은 또한 정신 운동 기술의 습득과 숙달에 대한 적절한 평가를 방해합니다. 더욱이, 시뮬레이션 된 의료 환경 간의 정신 운동 기술을 환자 치료로 이전하는 것을 평가하는 것은 정신 운동 기술 중 일부가 임상 과제에 반영되지 않으면 거의 불가능 해집니다. 그 결과 의료 시뮬레이션 및 훈련이 환자 결과에 영향을 미치는 능력에 대한 합의가 방지됩니다. 비용, 해부학적 정확성 및 액세스 문제를 극복하기 위해 당사는 저비용, 고충실도 IO 라인 작업 트레이너를 개발했습니다. 작업 트레이너는 실제 환자의 CT 스캔을 기반으로 설계되어 정확한 해부학을 제공합니다(그림 1). 사용 된 재료는 어디에나 있고 구하기 쉬우 며 비교적 쉽게 회수 할 수있는 구성 요소가 있습니다. 상업적으로 이용 가능한 다른 많은 트레이너와 비교할 때, 여기에 설명 된 작업 트레이너 설계의 적당한 비용은 접근하기 어렵고 보호 된 위치에서 트레이너를 격리하려는 욕구를 크게 줄이고 주요 랜드 마크없이 여러 번 반복 할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>3D 프린터 필라멘트, 폴리락트산(PLA), 1.75mm</td><td>N/A /</td><td>3D 프린팅 금형, 뼈 구조 및 뼈/금형 하드웨어용</td>해치박스 <td></td> 베이스</tr><tr><td>3D 프린터, Original Prusa i3 MK3</td><td>Prusa</td><td></td><td>금형, 뼈 구조 및 뼈/금형 하드웨어</td></tr><tr><td>볼트, 1/4", 평면/접시머리 또는 둥근 머리, 다양한 길이</td><td>N/A</td><td></td><td>주조 중 금형 케이싱 반쪽을 함께 고정하는 데 사용되는 하드웨어</td></tr><tr><td>버킷, 5갤런, 플라스틱</td><td>N/A</td><td></td><td>매체 준비 중 조직 매체를 고정하기 위해</td></tr><tr><td>클로르헥시딘, 조직</td><td>매체 드릴용 Animicrobial 첨가제가</td>있는 <td></td><td></td> 4% 용액</tr><tr><td>, 가정용 3/8' 척</td><td>N/A</td><td></td><td>매체 준비 중 조직 매체를 교반하기 위해</td></tr><tr><td>식용 색소, 빨간색(선택 사항)</td><td>N/A</td><td></td><td>모의 골수 젤라틴용 착색 첨가제</td></tr><tr>, <td>조직 배지</td>용<td>무향</td><td>녹스</td><td></td> 베이스</tr><tr><td>, 육각 너트, 1/4"</td><td>N / A</td><td></td><td>주조 중 금형 케이싱 반쪽을 함께 고정하는 데 사용되는 하드웨어</td></tr><tr><td>붙지 않는 요리 스프레이</td><td>N / A</td><td></td><td>곰팡이 방출제</td></tr><tr><td>비닐 봉지, 지퍼 잠금</td><td>지퍼 조직</td><td></td><td>매체</td></tr><tr><td>psyllium 껍질 섬유, 미세하게 분쇄, 오렌지 맛, 설탕 무료 (선택 사항)</td> 저장 <td>Procter & Gamble</td><td>Metamucil</td><td>Opacity / Echogenicity additive for tissue media</td></tr><tr><td>screwdriver, flat / Phillips (matching bolt hardware)</td><td>N/A</td><td></td><td>금형 케이싱 하드웨어</td></tr><tr><td>실리콘 개스킷 코드 스톡, 3mm, 원형, 다양한 길이</td><td>N/A</td><td></td><td>금형 케이싱용 개스킷 매체</td></tr>, <tr><td>스프레이 접착제, Super 77 (옵션)</td><td>3D 프린팅 중 베드 접착력 향상에 사용되는</td> <td>3M</td><td></td> Agent</tr><tr><td>교반 패들 / 막대</td><td></td><td></td><td>매체 준비 중 조직 매체를 교반하기 위해</td></tr><tr><td>칠면조 반죽, 가정용, 60 mL</td><td>N / A</td><td></td><td>시뮬레이션 된 골수를 골수 구멍에 주입하려면</td></tr><tr><td>초음파 젤</td><td></td><td></td><td>모의 골</td></tr>수 <tr><td>물을위한 베이스, 탭</td><td></td><td></td><td>조직 배지와 시뮬레이션 골수 모두에 사용됩니다</td></tr></tbody></table>.

3d 프린팅을 통한 고충실도, 저비용, 골내 라인 배치 작업 트레이너 생성

Creation of a High-Fidelity, Low-Cost, Intraosseous Line Placement Task Trainer via 3D Printing

절차 적 작업 트레이너에 대한 설명에는 궁극적으로 환자에게 절차를 수행하기 전에 안전한 환경에서 절차의 반복 및 리허설을 통해 기술 기술을 연마하는 교육 도구로서의 사용이 포함됩니다. 현재까지 사용 가능한 많은 절차 적 작업 트레이너는 비현실적인 해부학 적 구조와 트레이너 조직이 반복적 인 조작을 거친 후 사용자가 만든 '랜드 마크'를 개발하는 경향을 포함하여 잠재적으로 부적절한 정신 운동 기술 개발로 이어질 수있는 몇 가지 단점을 겪고 있습니다. 이러한 단점을 개선하기 위해 유비쿼터스 3차원(3D) 프린팅 기술과 기성품 소모품을 활용하는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔에서 얻은 해부학으로 생성된 충실도가 높은 절차 작업 트레이너를 생성하는 프로세스가 만들어졌습니다.
이 방법은 3D 프린팅되는 조직 내에 부유된 뼈 골격 구조를 감싸기 위해 관심 있는 골격 요소를 둘러싼 조직 구조를 캡처하는 3D 프린팅된 조직 몰드를 만드는 것을 포함합니다. 그런 다음 고충실도 형상과 조직 밀도 모두에서 조직을 근사화하는 조직 배지 혼합물을 몰드에 붓고 굳힙니다. 작업 트레이너를 사용하여 골내 라인 배치와 같은 절차를 연습 한 후에는 조직 매체, 곰팡이 및 뼈를 회수 할 수 있으며 후속 교육 세션에서 사용하기 위해 천자 부위 및 조작 결함이없는 새로운 작업 트레이너를 만드는 데 재사용 할 수 있습니다.

프로토콜에 따라 작업 트레이너의 모델링은 식별되지 않은 환자의 CT 스캔을 활용했습니다. CT 이미지의 분할은 3D 모델링을 위해 3D 슬라이서 소프트웨어와 자동 메쉬 믹서를 활용했습니다. 3D 프린팅의 경우 3D Implify와 Prusa i3 MK3가 모두 사용되었습니다(그림 1). 그 후, 3D 인쇄 부품의 조립을 완료하고, 조직 배지 혼합물을 준비하고, 미디어 혼합물을 조립 된 작업 트레이너 몰드에 부었다. 작업 트레이너와의 교육 기간 후, 조직 배지는 재생되어 새로운 작업 트레이너의 조립에 재사용되었습니다.
3D 모델링에 사용된 환자의 왼쪽 무릎 관절에 대한 CT 스캔은 무릎 아래 경골과 비골의 6-7cm, 무릎 위의 대퇴골 2-3cm, 슬개골로 구성되었습니다. 이 프로토콜이 실행되는 동안 서로 다른 해부학적 세그먼트 간의 겹침으로 인한 CT 스캔에서 볼 수 있는 아티팩트는 각 세그먼트를 STL로 내보내고 '플립 노멀...

컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔을 충실도가 높고 회수 가능하며 저렴한 절차 작업 트레이너로 처리하는 절차를 설명합니다. CT 스캔 식별 프로세스, 내보내기, 분할, 모델링 및 3D 프린팅이 모두 프로세스에서 배운 문제 및 교훈과 함께 설명됩니다.

3D 프린팅을 통한 고충실도, 저비용, 골내 라인 배치 작업 트레이너 생성

The description of procedural task trainers includes their use as a training tool to hone technical skills through repetition and rehearsal of procedures ...

여기에서 우리는 정상적인 인체 해부학의 CT 스캔에서 파생 된 고 충실도 3D 인쇄 작업 트레이너를 만들었습니다.이 프로토콜을 사용하여 만든 작업 트레이너는 선택한 작업 또는 절차의 모든 중요한 측면을 수행하는 데 도움이되며이 프로토콜로 다양한 해부학 적으로 올바른 모델을 만들 수 있습니다. 우리가 만들고 있는 모델에 대해 원하는 해부학적 단면이 포함된 CT 스캔을 찾는 것이 중요하며, 해부학적 스캔을 3D 모델로 변환하는 데 사용되는 프로세스의 일부로 뼈의 자연 구멍을 닫아 뼈를 올바른 방향으로 고정하고 시뮬레이션된 골수를 위한 공간을 가질 수 있는 기능을 추가할 수 있는 최종 제품을 만드는 것이 중요합니다. 시작하려면 가져온 SDL 파일의 올바른 삼각형 법선 방향을 확인하고, 삼각형 방향이 올바르지 않으면 선택, 수정 및 모두 선택을 클릭하여 삼각형 법선을 뒤집습니다.그런 다음 선택을 클릭 한 다음 모델을 편집하고 뒤집어 원하지 않는 구조를 제거하고 모델을 구체화하고, 작업 트레이너를 만들려면 선택을 클릭 한 다음 원하지 않는 구조에서 삼각형을 선택하고 편집 및 폐기를 클릭합니다. 편집 및 평면 카드 도구를 선택하여 3D 프린터 제작 볼륨의 범위 내에 맞게 모델을 자릅니다. 선택을 클릭하고 메시의 아무 곳이나 두 번 클릭하여 전체 메시를 선택한 다음 편집 및 축소를 선택하여 계산 오버헤드를 줄입니다.목표를 줄이려면 삼각형 예산을 약 10, 000면 미만으로 줄입니다. 결함 주위의 메쉬 삼각형이 선택되면 선택을 클릭한 다음 편집 및 지우기 및 채우기를 선택하여 표면 구멍과 불규칙성을 개선합니다. SDL 파일 형식을 사용하여 완성된 모델을 내보내고 저장한 다음 Autodesk Fusion 360 소프트웨어 선택 삽입을 선택한 다음 메쉬 삽입 명령을 열어 작업공간에 있는 뼈 및 조직 모델의 SDL 파일을 메쉬로 가져옵니다.가져온 메쉬를 B-rep 솔리드로 변환하려면 Fusion 360 타임 라인을 비활성화하고 대상 메쉬의 삼각형 수를 10, 000 미만으로 줄이고 가져온 메쉬 본체를 선택한 다음 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 메뉴를 열고 메쉬를 B 줄 바꿈 옵션을 선택하십시오. 메쉬가 B 랩 솔리드로 변환된 후 퓨전 360 타임라인을 재개하고 솔리드 수정하여 B 랩 조직의 장축을 따라 직사각형 솔리드를 분할하여 태스크 트레이너 몰드를 만듭니다. 지지 핀을 위한 2-3개의 위치를 선택하고 사전 설계된 어셈블리 그룹 구성 요소를 배치하여 작업 트레이너의 뼈를 고정하고 뼈 B 담당자의 열린 골수 공간에 뼈 플러그를 가져와 배치하여 조직 배지가 골수 공간으로 들어가 시뮬레이션된 골수를 배수하는 것을 방지합니다.액체 조직 매체를 몰드 내로 붓는 고체 조직 B 렙으로 표현되는 공간에서 주형을 통해 4 내지 6 센티미터의 개구부를 생성하고, 물체의 거울을 수행하여 등측면에 대한 작업 트레이너를 만든다. 사전 설계된 조립품 그룹의 구성요소가 공간에 뼈대를 고정하도록 배치되면 클릭 금괴가 결합되어 모델의 다양한 조립 그룹을 추가하거나 절단합니다. 작업 공간 내에서 원하는 본체를 선택하고 마우스 오른쪽 버튼을 클릭한 다음 STL로 저장을 선택하여 인쇄를 위해 최종 구성 요소를 내보내고 STL 파일을 3D 프린터의 베드에 놓고 뼈의 방향을 수직으로 지정합니다.인쇄 사용자 뗏목 전체 지원 재료의 경우 0.4mm의 노즐 층 높이 0.2mm, 4 개의 상단 및 하단 층, 3 개의 주변 쉘이 20 %로 채워지고 섭씨 210 도의 핫 엔드 온도가 있습니다. 조직 표면이 위를 향하도록 금형 구성 요소의 방향을 지정하고 뗏목 없이 인쇄하고 레이어 높이를 0.3mm 충전재로 15%로 설정하고 전체 지지 재료를 사용합니다. 지지 핀 및 기타 구성 요소를 배열하여 지지 재료를 최소화하고 모든 핀 지지 부품을 뗏목으로 인쇄하고 레이어 높이를 0.2mm로 설정하고 채우기를 20%로 설정합니다.지지 재료가 없는 나사산 구성 요소를 감소된 속도로 인쇄하면 각 구성 요소의 매개변수가 선택되면 소프트웨어에서 생성된 G 코드 파일을 준비하고 SD 카드로 내보냅니다.3D 프린터 소프트웨어를 열고 SD 카드에서 저장된 G 코드 파일과 인쇄 용 1.75mm 폴리 락트산 3D 프린터 미디어 필라멘트를 선택합니다. 젤라틴 섬모 껍질 섬유 클로르헥시딘 용액과 차아염소산나트륨을 측정하고, 조직 배지를 준비하고, 물 1리터를 섭씨 85도까지 가열합니다. 가열 된 물을 재료의 부피보다 몇 배 큰 혼합 용기에 넣고 조직 배지 용액을 격렬하게 흔들면서 측정 된 성분을 하나씩 첨가하십시오.거품을 분산시키기 위해 섭씨 71도의 수조에서 최소 4시간 동안 혼합물을 가열하고 냉수 100g, 초음파 젤 100g 및 빨간색 식용 색소 5ml를 측정하여 시뮬레이션된 골수 용액을 준비한 다음 재료를 완전히 혼합합니다. 몰드의 내부 표면에 비 실리콘 기반 이형제를 뿌리고지지 핀을 사용하여 뼈를 고정하여 조직 공간 내에서 올바른 위치를 유지하십시오. 그런 다음 뼈를 금형 바닥에 고정하고 금형을 조립하고 쏟아지는 동안 조직 배지가 골수 공간으로 들어가는 것을 방지하기 위해 뼈 플러그의 위치를 확인합니다.개구부가 위를 향하도록 금형을 놓고 섭씨 46도의 따뜻한 티슈 매체를 금형 캐비티에 붓습니다. 거꾸로 된 공기 살포기 캐니스터를 스프레이하여 금형에서 조직 배지의 누출을 고정하고 채워진 금형을 최소 6시간 동안 또는 조직 배지가 설정될 때까지 섭씨 4도로 옮깁니다. 금형을 분해하고 작업 트레이너와 지지 핀을 제거하여 뼈 플러그를 제거하고 골수 공간에 시뮬레이션된 골수 용액을 채우고 뼈 플러그를 교체합니다.작업 트레이너는 사용할 때까지 섭씨 4도 또는 섭씨 영하 20도의 비닐 봉지에 보관하십시오. 작업 트레이너가 실온에 도달하면 교육생에게 IO 바늘을 놓고 시뮬레이션된 골수 용액을 흡입하도록 지시합니다. 다음으로, 작업 트레이너를 분해하여 조직 배지와 뼈를 회수하고, 작업 트레이너를 분해하고 젤라틴을 용기에 넣어 추가 사용을 위해 재용융하고, 모델을 개질하고 일단 녹은 겔을 재사용하여 다른 모델을 만들 수 있습니다.이 프로토콜은 골격 요소를 둘러싼 3차원 조직 주형 및 조직 구조를 모델링하고 인쇄하는 데 사용되었으며, 환자의 왼쪽 무릎 관절의 CT 스캔을 사용하여 설계된 경골이 인쇄 후 매우 가까운 복제물을 생성했습니다. 조직 공동을 노출시키기 위해 만들어진 개구부는 조직 매질의 주입을 용이하게 했고, 주형은 조직 공동 내의 뼈 구조를 지지하고 현탁시키기 위해 2개의 지지 핀 조립체로 설계되었다. 작업 트레이너는 골격 구조 또는 랜드마크의 다양한 수준의 시각화를 허용하는 불투명하고 투명한 조직 매체를 사용하여 유머러스하고 경골에 맞게 맞춤화되었습니다.해부학 적 유사성은 작업 트레이너를 만드는 데 사용 된 CT 스캔 데이터와 완전히 조립 된 유머러스 한 작업 트레이너 사이에 달성되었으며, 뼈 두께, 피부 깊이 및 힘줄 홈과 관련하여 금형의 상단을 인쇄하는 데 필요한 시간과 비용이 가장 높았으며 금형의 바닥, 뼈 및 하드웨어가 그 뒤를이었습니다. 금형을 3D 프린팅할 때 베이스의 뒤틀림을 방지하기 위해 강력한 접착제를 사용하는 것이 중요하다는 것을 알게 되었습니다. 또 다른 중요한 측면은 젤을 추가하기 전에 금형의 내부 서비스에 적용된 방출 스프레이를 사용하는 것입니다.이렇게하면 젤이 3D 인쇄 재료에 달라 붙는 것을 방지 할 수 있습니다. 이 트레이너는 환자와의 해부학 적 유사성으로 인해 교육 환경에서 임상 환경으로의 기술 이전을 허용하며, 반복은 학습자가 절차의 중요한 단계를 수행하는 데 도움이됩니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

현대 플라스틱 압출 및 인쇄 기술을 사용하면, 신속하고 저렴한 비용으로 실험실에서 촬영 X-선 중부 표준시 데이터의 물리적 모델을 생성하기 위해 지금이 가능합니다. 단층 데이터의 3 차원 인쇄 강력한 시각화, 연구, 지금은 잠복기 이미징 커뮤니티에 액세스 할 수 있습니다 교육 도구입니다.

잠복기 X-선 계산 된 단층 데이터의 3D 인쇄 설정

이 프로토콜은 뼈 결함의 재건을 위한 3D 계획 및 인쇄의 사용을 설명합니다. 당사는 세분화 도구를 사용하여 3D 모델을 만든 다음 3D 설계 소프트웨어를 사용하여 복종 수술또는 제2단계와 수반되는 재건 목적으로 환자 특정 임플란트를 만듭니다.

뼈 결함의 재건을위한 환자 특정 임플란트의 3D 계획 및 인쇄

기술이 발전하고 사용자 친화적이됨에 따라 외과 의사가 수술 및 환자 별 수술 가이드 및 고정 플레이트를 계획해야합니다. 우리는 정형 외과 골격 운동의 3D 계획 및 환자 특정 고정 플레이트 및 수술 가이드의 3D 계획 및 인쇄를위한 프로토콜을 제시합니다.

환자 별 임플란트의 3D 계획 및 인쇄를 이용한 안면 기형 치료

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

복잡한 수정 고관절 치환술은 맞춤형 임플란트와 혼합 현실 기술을 사용하여 수행되었습니다. 저자의 지식에 따르면, 이것은 문헌에 설명 된 그러한 절차에 대한 첫 번째 보고서입니다.<br...

맞춤형 개정 고관절 치환술에서 혼합 현실 사용: 첫 번째 사례 보고서

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