Multimodale 3D-printen van Phantoms om biologisch weefsel te simuleren

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

Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Multimodale 3D-printen van Phantoms om biologisch weefsel te simuleren

7.1K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/60563

⸱

11 januari 2020

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

In dit artikel

Samenvatting

Spin coating, polyjet Printing, en gesmolten afzetting Modeling zijn geïntegreerd om gelaagde heterogene Phantoms te produceren die structurele en functionele eigenschappen van biologisch weefsel simuleren.

Samenvatting

Biomedische optische beeldvorming speelt een belangrijke rol bij de diagnose en behandeling van verschillende ziekten. De nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van een optisch beeldvormings apparaat worden echter sterk beïnvloed door de prestatiekenmerken van de componenten, de testomgeving en de bewerkingen. Daarom is het noodzakelijk om deze apparaten te kalibreren door traceerbare Phantom-normen. De meeste van de momenteel beschikbare Phantoms zijn echter homogene Phantoms die multimodale en dynamische kenmerken van biologisch weefsel niet kunnen simuleren. Hier tonen we de fabricage van heterogene weefselsimulerende fantoms met behulp van een productielijn die een spin coating module, een polyjet module, een Fused depositie Modeling (FDM) module en een automatisch controlekader integreert. De structurele informatie en de optische parameters van een "digitale optische Phantom" zijn gedefinieerd in een prototype bestand, geïmporteerd naar de productielijn, en gefabriceerd laag-voor-laag met sequentiële schakelaar tussen verschillende druk modaliteiten. Technische bekwaamheid van een dergelijke productielijn wordt geïllustreerd door het automatisch printen van huid simulerende Phantoms die bestaan uit de epidermis, dermis, subcutaan weefsel en een ingesloten tumor.

Inleiding

Biomedische optische beeldvorming vertegenwoordigt een familie van medische beeldvormings hulpmiddelen die ziekten en weefsel anomalieën detecteren op basis van lichte interacties met biologisch weefsel. In vergelijking met andere beeldvormings modaliteiten, zoals magnetische resonantie imaging (MRI) en computertomografie (CT), neemt biomedische optische beeldvorming het voordeel van niet-invasieve meting van weefsel structurele, functionele en moleculaire kenmerken met behulp van goedkope en draagbare apparaten¹^,²^,³^,⁴. Ondanks haar superior....