Een gepersonaliseerd 3D-geprint model voor preoperatieve evaluatie bij schildklierchirurgie
17 februari 2023
Hier wordt een nieuwe methode voorgesteld om een gepersonaliseerd 3D-geprint model voor preoperatieve evaluatie van schildklierchirurgie op te stellen. Het is bevorderlijk voor preoperatieve discussie, waardoor de moeilijkheid van schildklierchirurgie wordt verminderd.
In deze studie willen we de preoperatieve beoordeling, patiëntcommunicatie en de chirurgische zekerheid van schildklierchirurgie verbeteren door middel van gepersonaliseerde 3D-schildkliermodellen. Deze techniek kan zeer dapper de relatie tussen de schildklier en de omliggende structuren herstellen met minder tijd en kosten. Als we kunnen verkrijgen hoge precisie 3D-beelden of gepersonaliseerde 3D-model kan worden voldaan.
Bijvoorbeeld leverchirurgie. Om te beginnen met het scannen van de schildklier van de patiënt door verbeterde computertomografie om de beeldgegevens in DICOM-formaat te verkrijgen. Importeer de gescande afbeeldingsgegevens in de software en stel de juiste drempel in op basis van het verschil in grijswaarde tussen de schildklier en de omliggende weefsels of organen.
Omdat verschillende grijswaarden verschillen in de intensiteit van verschillende delen van het menselijk lichaam weerspiegelen, stelt u de grijsschaaldrempel in op 226 tot 1500 om het botbeeld te presenteren, stelt u de drempel in op min 200 tot 226 om het schildklierbeeld weer te geven. Laat de software automatisch het verpakte gebied identificeren of handmatig de grens van het doelgebied schetsen als de herkenning niet bevredigend is. Genereer STL-bestanden op basis van het gereconstrueerde gegevensmodel.
Nadat u de goedkeuring van de arts hebt gekregen voor het gereconstrueerde 3D-model, brengt u de STL-bestandsgegevens over naar de kleurrijke 3D-printer van het materiaal om de parametervoorinstellingen in te stellen via de ondersteunende 3D-printsnijsoftware. Selecteer het afdrukmodel op basis van het type eindproduct. Kleurenafdrukmodellen maken meestal gebruik van witstraalprocestechnologie.
Terwijl lichtgevoelige hars gebruik maakt van digitale lichtprocessie. Selecteer de parameter voor de dikte van de segmentlijn op basis van de dikte van de producten. Hier 23 tot 36 micrometer.
Kies de ondersteuningsmethode op basis van de fijnheid van het afdrukmodel, ofwel algemene ondersteuning voor betere bescherming en minder schade aan fijne details, ofwel gedeeltelijke ondersteuning die materialen bespaart. Selecteer vervolgens modelkleuren met behulp van de kleurenpaletfunctie op de printer. Verenig de slagaders met rode kleur 255 en de aderen met blauwe kleur 255.
Vul hardlichthardende hars in de 3D-printer in. Debug het afdrukplatform en druk af met behulp van white jet-procestechnologie. Verwijder na het afdrukken het voorlopig afgedrukte schildkliermodel.
Trek de draagstructuur af door de steunen uit elkaar te halen en met gehandschoende handen om het voorlopige model te wikkelen en verwijder het grootste deel van het hoofdgedeelte van de ondersteunende structuur. Plaats het model in een ultrasone reiniger met calciumhydroxide alkalische oplossing voor een reiniging van 15 minuten. Plaats het model in een natte zandstraalmachine en spoel het af totdat de rest van de draagstructuur op het oppervlak is weggespoeld.
Slijp vervolgens het model met een elektrische slijpvijl of slijpschijf. Spuit na het slijpen de vernis in grote kleurblokken op de helft van het oppervlak van het model. Schilder vervolgens handmatig de kleurblokken van het kleine gebied met vernis.
Plaats het model vervolgens in een UV-uithardingsmachine voor 30 seconden uitharding. Haal vervolgens het model eruit en maak het schoon met 95% alcohol. Pak het voltooide schildkliermodel in en voltooi de levering aan de chirurgen vóór de operatie.
Volgens deze aanpak werd een compleet 3D-geprint model van het schildkliergebied geconstrueerd door middel van verbeterde computertomografie vóór de operatie voor een schildklierkankerpatiënt. 3D-beelden van hoge kwaliteit vormen de basis voor het printen. De WGP-printtechnologie is een belangrijk punt voor 3D-modellen van hoge kwaliteit.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een nieuwe aanpak om de preoperatieve beoordeling voor schildklierchirurgie te verbeteren door gebruik te maken van gepersonaliseerde 3D-geprinte modellen. De methode heeft als doel de communicatie met de patiënt en de chirurgische zekerheid te verbeteren, terwijl tijd en kosten worden verminderd.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Biologie
- Chirurgische technieken
Achtergrond
- Schildklierchirurgie kan complex zijn vanwege de relatie van de klier met omliggende structuren.
- Preoperatieve evaluatie is cruciaal voor het succes van de operatie.
- 3D-beeldtechnologieën worden steeds belangrijker in chirurgische planning.
- Gepersonaliseerde modellen kunnen helpen bij het visualiseren van anatomische relaties.
Doel van het onderzoek
- Om de preoperatieve beoordeling voor schildklierchirurgie te verbeteren.
- Om de communicatie met de patiënt over chirurgische procedures te verbeteren.
- Om de chirurgische zekerheid te verhogen door middel van betere visualisatie.
Gebruikte methoden
- Verbeterde computertomografiescans van de schildklier van de patiënt.
- Beeldgegevens verkregen in DICOM-formaat.
- Software gebruikt om gescande beelden te importeren en te verwerken.
- Drempelinstellingen aangepast op basis van grijstintenverschillen tussen weefsels.
Belangrijkste resultaten
- Hoge precisie 3D-beelden kunnen worden gegenereerd voor chirurgische planning.
- Gepersonaliseerde 3D-modellen illustreren effectief de relatie van de schildklier met omliggende structuren.
- De methode vermindert de tijd en kosten geassocieerd met preoperatieve evaluaties.
- Verbeterd begrip en communicatie van de patiënt over de chirurgie.
Conclusies
- Gepersonaliseerde 3D-geprinte modellen zijn nuttig voor de planning van schildklierchirurgie.
- Deze aanpak verbetert chirurgische resultaten door middel van betere preoperatieve beoordelingen.
- Toekomstige toepassingen kunnen zich uitstrekken tot andere soorten operaties.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Personalized 3D-printed anatomical models derived from patient CT data enable precise preoperative evaluation in complex surgical fields such as thyroid cancer. This capability enhances surgical planning, reduces intraoperative uncertainty, and supports risk mitigation for critical structures. Integrating such models into R&D pipelines can inform device development, imaging validation, and translational research on surgical outcomes.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Supports anatomical hypothesis testing for device or imaging innovation.
- Enables functional mapping of critical structures for mechanistic de-risking.
- Facilitates validation of imaging thresholds and segmentation algorithms.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, patient-specific models for evaluating imaging agents or surgical tools.
- Enables reproducible assessment of device-tissue interactions in a controlled setting.
- Supports quantitative benchmarking of preclinical imaging or navigation systems.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical device or imaging studies with human anatomical variability.
- Improves translational continuity by modeling patient-specific surgical challenges.
- Enables risk-adjusted evaluation of new surgical technologies or interventions.
Pipeline & Workflow Integration
Personalized 3D-printed models bridge imaging data and surgical planning, supporting workflows from discovery imaging validation to preclinical device testing and translational research.
- Discovery Biology: Enables hypothesis-driven evaluation of anatomical relationships and device targeting.
- Screening: Provides reproducible, quantitative models for device or imaging agent assessment.
- Analytics: Delivers measurable outputs for comparing segmentation, printing fidelity, and anatomical accuracy.
- Translational Research: Facilitates alignment of preclinical models with patient-specific surgical scenarios.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable platform for anatomical modeling across multiple indications and device programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device or imaging performance through anatomical fidelity.
- Operational Value: Standardizes preoperative evaluation and model production for reproducibility.
- Strategic Value: Reduces late-stage risk by clarifying anatomical challenges before clinical implementation.
- Portfolio Impact: Informs prioritization of device, imaging, or surgical innovation programs based on anatomical feasibility.
Implementation Considerations
- Requires expertise in medical imaging, segmentation, and 3D printing technologies.
- Demands access to high-resolution CT imaging and compatible DICOM processing software.
- Necessitates cross-team standardization of segmentation thresholds and printing parameters.
- Adaptation may be needed for different anatomical regions or surgical indications.
- Model fidelity and material selection must align with intended preclinical or translational use.
