Tutaj prezentujemy protokół demonstrujący druk 3D w budowie implantów do głębokiej stymulacji mózgu.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj prezentujemy protokół demonstrujący druk 3D w budowie implantów do głębokiej stymulacji mózgu.
Druk 3D jest szeroko stosowany w medycynie od lat 80., szczególnie w chirurgii, takiej jak symulacja przedoperacyjna, nauka anatomiczna i szkolenie chirurgiczne. Stwarza to możliwość wykorzystania druku 3D do budowy implantu neurochirurgicznego. Nasze poprzednie prace opierały się na budowie pierścienia do otworów zadziorów, opisywały proces wykorzystania oprogramowania takiego jak projektowanie wspomagane komputerowo (CAD), Pro/Engineer (Pro/E) i drukarka 3D do konstruowania fizycznych produktów. Oznacza to, że wymagane są w sumie trzy kroki, rysunek obrazu 2D, budowa obrazu 3D pierścienia otworu zadziorów i użycie drukarki 3D do wydrukowania fizycznego modelu pierścienia otworu zadziorowego. Protokół ten pokazuje, że pierścień otworu zadziorowego wykonany z włókna węglowego można szybko i dokładnie uformować za pomocą druku 3D. Wskazano, że zarówno oprogramowanie CAD, jak i Pro/E mogą być wykorzystywane do konstruowania pierścienia otworu zadziorowego poprzez integrację z danymi obrazowania klinicznego i dalsze zastosowanie druku 3D w celu wytworzenia poszczególnych materiałów eksploatacyjnych.
Druk 3D jest stosowany w medycynie od lat 80., szczególnie w chirurgii do symulacji przedoperacyjnej, nauki anatomicznej i szkolenia chirurgicznego1. Na przykład w operacjach naczyniowo-mózgowych symulację przedoperacyjną można przeprowadzić przy użyciu wydrukowanych w 3D modeli naczyniowych2. Wraz z rozwojem druku 3D tekstura, temperatura, struktura i waga naczyń krwionośnych mózgu mogą być symulowane w największym stopniu scenariuszy klinicznych. Praktykanci mogą wykonywać operacje chirurgiczne, takie jak cięcie i zaciskanie na takich modelach. To szkolenie jest bardzo ważne dla chirurgów3,4,5. Obecnie stopniowo stosuje się również tytanowe łaty utworzone przez druk 3D6, ponieważ protezy czaszki opracowane przez druk 3D po obrazowaniu i rekonstrukcji są wysoce konforemne. Jednak rozwój i zastosowanie druku 3D w neurochirurgii jest wciąż ograniczone.
Pierścień otworu na zadziory, jako część urządzenia do mocowania przewodów, jest szeroko stosowany w głębokiej stymulacji mózgu (DBS)7,8,9,10. Jednak obecne pierścienie do otworów zadziorów są produkowane przez producentów urządzeń medycznych zgodnie ze zunifikowanymi specyfikacjami i wymiarami. Ten standardowy pierścień do otworów na zadziory nie zawsze nadaje się do wszystkich warunków, takich jak malformacje czaszki i atrofia skóry głowy. Może to zwiększyć niepewność operacji i zmniejszyć atrakcyjność. Pojawienie się druku 3D umożliwia opracowanie zindywidualizowanych pierścieni otworów na zadziory dla pacjentów w scenariuszach klinicznych5. Jednocześnie pierścień z otworem na zadziory, który nie jest łatwy do zdobycia, nie sprzyja obszernym demonstracjom przedoperacyjnym i szkoleniom chirurgicznym1.
Aby rozwiązać powyższe problemy, zaproponowaliśmy skonstruowanie pierścienia z otworami na zadziory za pomocą druku 3D. Poprzednie badanie w naszym laboratorium opisało innowacyjny pierścień do otworów na zadziory dla DBS11. W tym badaniu ten innowacyjny pierścień do otworów zadziorów zostanie uznany za doskonały przykład do zaprezentowania szczegółowego procesu produkcyjnego. Dlatego celem tego badania jest przedstawienie procesu modelowania i szczegółowego procesu technicznego budowy solidnego pierścienia do otworów zadziorowych przy użyciu druku 3D.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Rysowanie dwuwymiarowego (2D) obrazu pierścienia z otworem w zadziorach
2. Budowa obrazu 3D pierścienia otworu na zadziory
3. Używanie drukarki 3D do wydrukowania fizycznego modelu pierścienia z otworem w zadziorach
4. Pomiar błędu bezwzględnego
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Trzy widoki obrazów 2D zostały zbudowane za pomocą komercyjnego oprogramowania CAD (patrz Tabela Materiałów). Na tych obrazach dodano również praktyczny rozmiar i wymagania techniczne (Rysunek 1). Ponadto trójwymiarowe dane zostały skonstruowane w (Rysunek 2) i zapisane w formacie STL (Rysunek 3). Jak pokazano w Rysunek 4, solidne części zostały zbudowane na platformie druk...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki te pokazały, że użyte oprogramowanie jest praktyczne do budowania modeli 3D pierścieni otworów zadziorów (Rysunek 1 i Rysunek 2), a druk 3D może być używany do budowania modeli bryłowych z wyznaczonych materiałów (Rysunek 4). Jeśli chodzi o rozmiar modelu bryłowego, wystąpił błąd bezwzględny od 0 do 0,59 mm wyznaczony na podstawie pomiaru wykonanego przez suwmiarki z noniuszem (rysunek 6). Do pew...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca jest wspierana przez granty z Funduszu Nauk Przyrodniczych prowincji Guangdong (nr 2017A030313597) i Południowego Uniwersytetu Medycznego (nr 2017). LX2016N006, nie. KJ20161102).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Adobe Photoshop w wersji 14.0 | System Adobe? US_ | Dostępne tylko z płatną subskrypcją. | |
| Drukarka 3D | Allcct technologia Allcct co., LTD, WuHan, Chiny | 201807A794124CN | |
| Allcct_YinKe_V1.1 | Allcct technology co., LTD, WuHan, Chiny | Oprogramowanie jest dostarczane przez producenta drukarki 3D i nie jest z nim powiązany numer katalogowy | |
| AutoCAD 2004 | Autodesk co., LTD? US | 666-12345678 | Oprogramowanie do modeli 2D |
| Carbon Fibre | Allcct technology co., LTD, WuHan, Chiny | PLA175 i Oslash; 5181 i Oslash; 3 i Oslash; B | Materiał jest dostarczany przez producenta drukarek 3D |
| Netfabb Studio Basic 4.9 | Autodesk co., LTD? US-Oprogramowanie | jest dostarczane przez producenta drukarek 3D i jest dostępne do wglądu | |
| Pro/E 2001 | Parametric Technology Corporation, PTC, US_ | Software dla modeli 3D; Dostępne tylko z płatną subskrypcją. | |
| Suwmiarka z noniuszem | Beijing Blue Light Machinery Electricity Instrument Co,. LTD, Chiny | GB/T 1214.1-1996 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie