Name: Zastosowanie druku 3D w budowie pierścienia z otworami zadziorowymi do implantów do głębokiej stymulacji mózgu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 2 s
Description: Poznaj zastosowanie druku 3D w tworzeniu spersonalizowanych pierścieni z otworami zadziorowymi do implantów głębokiej stymulacji mózgu. Protokół obejmuje projektowanie CAD, przygotowanie modeli i drukowanie z wysoką precyzją oraz niskimi kosztami produkcji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca jest wspierana przez granty z Funduszu Nauk Przyrodniczych prowincji Guangdong (nr 2017A030313597) i Południowego Uniwersytetu Medycznego (nr 2017). LX2016N006, nie. KJ20161102).

1. Rysowanie dwuwymiarowego (2D) obrazu pierścienia z otworem w zadziorach
<ol>
	<li>Otwórz oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) 2D, a następnie utwórz dokument graficzny.</li>
	<li>Kliknij Rysuj | Wyrównaj linię i narysuj punkt odniesienia linią ciągłą na rysunku. Kliknij Modyfikuj | Przesunięcie i wpisz określoną odległość odsunięcia w wierszu polecenia.</li>
	<li>Kliknij na obiekt i naciśnij lewym przyciskiem myszy, aby utworzyć ciągłą linię. Kliknij Modyfikuj | Przytnij, wybierz obszar do przycięcia i kliknij dodatkową linię.</li>
	<li>Weźmy na przykład wewnętrzny pierścień otworu zadziorowego, narysuj trzy różne widoki pierścienia wewnętrznego na podstawie wstępnie określonego rozmiaru w oprogramowaniu CAD. Najpierw narysuj widok z przodu i ostrożnie zmodyfikuj wykres, aż będzie pasował do oczekiwanej struktury (Rysunek 1d).</li>
	<li>Narysuj widok z góry, klikając przycisk Rysuj | Linia, aby najpierw skonstruować punkt odniesienia, a następnie kliknij Rysuj | Okrąg | Wyśrodkuj, Średnica i wprowadź wartość ilościową określonego promienia okręgu lub średnicy w oknie poleceń. Kliknij na środek punktu odniesienia, aby utworzyć okrąg (<silna klasa="xfig">Rysunek 1f).</li>
	<li>Narysuj lewy widok wewnętrznego pierścienia otworu zadzioru w taki sam sposób, jak w widoku z przodu (<silna klasa="xfig">Rysunek 1e).</li>
	<li>Kliknij na Wymiar | Średnica, a następnie kliknij na obwód, aby zaznaczyć średnicę koła (<silna klasa="xfig">Rysunek 1f).</li>
	<li>Kliknij na Wymiar | Liniowo i zaznacz długość i grubość wszystkich powiązanych struktur (<silna klasa="xfig">Rysunek 1d,e). Kliknij opcję Wymiar | Promień do oznaczenia kąta komory (<silna klasa="xfig">Rysunek 1d).</li>
	<li>Korzystając z tego samego protokołu, skonstruuj dwuwymiarowe rysunki zewnętrznego pierścienia otworu zadziorów i zaznacz rzeczywisty rozmiar oraz etykietę (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 1a - c).</li>
	<li>Do tego dochodzą wymagania techniczne procesu produkcyjnego, w tym wytrzymałość, wytrzymałość i brak pęknięć. Ponadto konieczne jest wygładzenie ściany zewnętrznej.</li>
	<li>Kliknij przycisk Zapisz, aby zapisać obraz 2D pierścienia otworu na zadziory. 
	UWAGA: Wszystkie wymienione powyżej struktury są podane w milimetrach (mm).</li>
</ol>
2. Budowa obrazu 3D pierścienia otworu na zadziory
<ol>
	<li>Uruchom oprogramowanie do rysowania 3D (patrz Tabela materiałów). Wybierz pozycję Nowy | Część | Solid i odznacz przy użyciu domyślnego szablonu. Wybierz part_solid w opcjach nowego pliku i kliknij OK, aby utworzyć nowy interfejs do ustawiania modelu części fizycznej.</li>
	<li>Kliknij na Funkcja części w menedżerze menu po prawej stronie i wybierz Utwórz | Solidny | Dodaj arkusz. Z menu rozwijanego SOLID wybierz opcję Obróć | Gotowe. Kliknij na ślad wstępnego szkicu. Wybierz płaszczyznę "przednią" jako płaszczyznę szkicu, a następnie kliknij opcję domyślna w obszarze WIDOK SKET.</li>
	<li>Wybierz kropkowaną linię na prawym pasku narzędzi okna i narysuj górną część części w szkicu dwuwymiarowym. Konkretny rozmiar podlega rysowaniu dwuwymiarowemu. Następnie kliknij przycisk Dopasuj i wybierz opcję Gotowe w oknie Występ występu. Kliknij ikonę Płaszczyzna odniesienia.</li>
	<li>W menedżerze menu wybierz pozycję Utwórz | Solidny | Dodaj arkusz i Obróć | Gotowe. Kliknij opcję Dwustronne w menu właściwości i kliknij przycisk Gotowe.</li>
	<li>Kliknij na Przód | Naprzód | Domyślnie, a następnie Płaszczyzna odniesienia | Linia przerywana, aby skonstruować przekrój haka zewnętrznego pierścienia otworu zadziorów. Następnie kliknij Dopasuj, a następnie Gotowe w menedżerze menu. Wprowadź "50" w Kąt we wskazanym kierunku [45.0000], a następnie kliknij Gotowe w oknie Występ i na koniec kliknij przycisk Kolorowanie. 
	UWAGA: Jednostką kąta jest stopień (°).</li>
	<li>Wybierz opcję Przedefiniuj w elemencie części i kliknij strukturę liniową haka. Wprowadź polecenie Sekcja | Definiowanie | Szkic.</li>
	<li>Kliknij ikonę linii przerywanej, utwórz dwa kwadratowe wytłoczenia w sekcji haka, a następnie wprowadź polecenie OK | Gotowe | Kolorystyka.</li>
	<li>Kliknij ikonę Oś odniesienia, a następnie wprowadź polecenie Wstaw odniesienie | Na krzyż kliknij oś środkową struktury linii, kliknij opcję Kąt w płaszczyźnie odniesienia, a następnie kliknij płaszczyznę "przód" w widoku struktury linii. Kliknij opcję Wprowadź wartość w menu przesunięcia. Wprowadź "-45" w "Kąt we wskazanym kierunku[45.0000]. 
	UWAGA: Jednostką kąta jest stopień (°).</li>
	<li>Kliknij na Funkcje | Kopiowanie | Lustro. Kliknij na hak jako obiekt i polecenie wejściowe Gotowe wybierz | Gotowe. Kliknij płaszczyznę odniesienia, aby zakończyć kopiowanie. Podobnie, pozostałe dwa hooki są kopiowane w ten sposób. Kliknij Utwórz okrąg koncentryczny, aby skonstruować okrąg o promieniu 7,23 mm, kliknij ikonę Segmentacja prymitywów w wybranych punktach, aby usunąć zbędne linie okręgu.</li>
	<li>Kliknij przycisk Linia ciągła na prawym pasku narzędzi, aby utworzyć kompletny przekrój ściany zewnętrznej. Następnie wprowadź polecenie OK | Gotowe. 
	UWAGA: Jednostką promienia jest milimetr (mm).</li>
	<li>Wprowadź "4" w polu Wprowadź głębokość, a następnie kliknij Kolorowanie. Wprowadź polecenie Lustro | Gotowe. Następnie kliknij na obiekt i kliknij Gotowe. Kliknij płaszczyznę odniesienia, aby zakończyć kopiowanie.</li>
	<li>Wprowadź polecenie Kopiuj | Lustro | Gotowe i wybierz dwie ściany zewnętrzne w różnych kierunkach, kliknij przycisk Gotowe, aby dostosować. Kliknij płaszczyznę odniesienia, aby zakończyć kopiowanie.</li>
	<li>Wprowadź polecenie Widok | Ustawienia modelu | Kolor i wygląd | Dodaj. Dostosuj suwak koloru RGB i dostosuj kolor do brązowego, aby bardziej wizualnie pokazać szczegóły grafiki. Następnie wprowadź polecenie Zamknij | Ustawienia | Dobrze.</li>
	<li>Kliknij przycisk Eliminowanie ukrytych linii, kliknij przycisk Utwórz koncentryczny okrąg, kontynuuj tworzenie zewnętrznej krawędzi na ścianie zewnętrznej, kliknij przycisk Segmentacja prymitywów w wybranych punktach, aby usunąć nadmiarowe linie, a następnie kliknij przycisk Linia ciągła, aby połączyć nowo dodaną krawędź zewnętrzną w cały przekrój. Kliknij przycisk OK.</li>
	<li>Wprowadź wartość "0,8" w głębokości międzyzębowej. Kliknij przycisk OK w oknie Występ. W menedżerze menu wprowadź polecenie Kopiuj | Lustro | Gotowe. Kliknij obiekt, a następnie kliknij przycisk Gotowe. Wprowadź polecenie Generuj test porównawczy | Przesunięcie. 
	UWAGA: Jednostką głębokości jest milimetr (mm).</li>
	<li>Kliknij wartość wejściową w polu Przesunięcie i wprowadź wartość "0.4" jako wartość izometryczną określonego kierunku, a następnie kliknij przycisk Gotowe. 
	UWAGA: Jednostką przesunięcia jest milimetr (mm).</li>
	<li>Wprowadź polecenie Kopiuj | Lustro | Gotowe, kliknij ścianę zewnętrzną. Wprowadź polecenie Gotowe wybierz | Gotowe. Kliknij Gotowe, wybierz i kliknij Gotowe. Kliknij odniesienie obrazu, aby zakończyć kopiowanie. W ten sposób zakończona jest odpowiednio operacja odbicia lustrzanego ściany zewnętrznej i kwadratowego przetłoczenia.</li>
	<li>Wprowadź polecenie Plik | Skopiuj, wybierz zapisz format jako STL (*stl) z menu rozwijanego typu części, wprowadź numer części i kliknij OK.</li>
	<li>W oknie dialogowym Output STL (Wyjdź STL) dostosuj wysokość cięciwy do 0,006, a regulator kąta do 0,00001. Wprowadź polecenie Zastosuj | Dobrze.</li>
	<li>Użyj tych samych metod, co powyżej, aby zbudować obraz 3D pierścienia wewnętrznego.</li>
</ol>
3. Używanie drukarki 3D do wydrukowania fizycznego modelu pierścienia z otworem w zadziorach
<ol>
	<li>Otwórz oprogramowanie wykrywające model, wprowadź polecenie Projekt | Otwórz, wybierz jeden plik STL w wyskakującym oknie dialogowym Otwórz plik, a następnie kliknij przycisk Otwórz. W tym oprogramowaniu pojawi się ostrzeżenie, jeśli w tym modelu zostaną wykryte defekty (<silna klasa="xfig">Rysunek 3). Jeśli zostanie znaleziony, napraw model przed drukowaniem. Jeśli nie ma żadnych defektów, kliknij przycisk Wyjście.</li>
	<li>Po upewnieniu się, że pierścień zewnętrzny jest kompletny, wprowadź polecenie Część | Część eksportowa | jako STL | Zapisz. Skorzystaj z powyższych instrukcji, aby wykryć wady pierścienia wewnętrznego.</li>
	<li>Po wykryciu modelu należy zaprojektować drukowaną ścieżkę. Otwórz oprogramowanie do krojenia, kliknij Plik | Załaduj plik modelu, kliknij jeden plik STL i kliknij Otwórz, aby zaimportować.</li>
	<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy, aby wybrać ruchomą ścieżkę części, dostosować położenie części. Po lewej stronie ekranu ustaw prędkość drukowania na 30 mm/s, temperaturę druku na 210 °C, a temperaturę stołu na 80 °C (<silna klasa="xfig">Rysunek 4).</li>
	<li>Kliknij Ścieżka narzędzia do SD, aby zapisać plik w formacie Gcode w celu wygenerowania wydrukowanej ścieżki (Rysunek 3).</li>
	<li>Uruchom drukarki 3D, kliknij przycisk Podgrzewanie na głównym interfejsie, ustaw temperaturę podgrzewania stołu na 80 °C, a temperaturę dyszy na 210 °C. Kliknij Drukuj, gdy temperatura wzrośnie do ustawionej wartości, wybierz plik docelowy i kliknij Potwierdź, aby rozpocząć drukowanie.</li>
	<li>Pierścień zewnętrzny zostanie wydrukowany jako pierwszy (<silna klasa="xfig">Rysunek 5a). Po skonstruowaniu dolnej siatki nośnej, dysza drukująca zaczyna konstruować zewnętrzny pierścień pionowo warstwa po warstwie (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 5b - d). Proces ten trwa około 13 minut.</li>
	<li>Po uformowaniu pierścienia zewnętrznego dysza drukarki kontynuuje tworzenie pierścienia wewnętrznego po prawej stronie (<silna klasa="xfig">Rysunek 5c,d), co zajmuje około 8 minut.</li>
	<li>Wyjmij obie części z platformy po schłodzeniu i uformowaniu (<silna klasa="xfig">Rysunek 5e,f).</li>
</ol>
4. Pomiar błędu bezwzględnego
<ol>
	<li>Aby zmierzyć błąd bezwzględny, wybierz losowo pięć drukowanych części. Zmierz i zapisz parametry każdej części za pomocą suwmiarki. Wybierz dokładność pomiaru na 0,02 mm.</li>
	<li>Oblicz średni błąd każdej części i zakres błędu bezwzględnego (<silna klasa="xfig">Rysunek 6a,b).</li>
</ol>

<ol><li>Pucci, J. U., Christophe, B. R., Sisti, J. A., Connolly, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing%3A+technologies%2C+applications%2C+and+limitations+in+neurosurgery%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Advances%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing: technologies, applications, and limitations in neurosurgery.</a> Biotechnology Advances. 35 (5), 521-529 (2017).</li>
<li>Mashiko, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+three-dimensional+hollow+elastic+model+for+cerebral+aneurysm+clipping+simulation+enabling+rapid+and+low+cost+prototyping%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Development of three-dimensional hollow elastic model for cerebral aneurysm clipping simulation enabling rapid and low cost prototyping.</a> World Neurosurgery. 83 (3), 351-361 (2015).</li>
<li>Chae, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+Applications+of+Bedside+3D+Printing+in+Plastic+Surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Surgery%22%5BJournal%5D)">Emerging Applications of Bedside 3D Printing in Plastic Surgery.</a> Frontiers in Surgery. 2, 25(2015).</li>
<li>Doyle, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+assessment+and+treatment+of+abdominal+aortic+aneurysms%3A+the+use+of+3D+reconstructions+as+a+surgical+guidance+tool+in+endovascular+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Irish+Journal+of+Medical+Science%22%5BJournal%5D)">Improved assessment and treatment of abdominal aortic aneurysms: the use of 3D reconstructions as a surgical guidance tool in endovascular repair.</a> Irish Journal of Medical Science. 178 (3), 321-328 (2009).</li>
<li>Kimura, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+of+and+training+for+cerebral+aneurysm+clipping+with+3-dimensional+models%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Simulation of and training for cerebral aneurysm clipping with 3-dimensional models.</a> Neurosurgery. 65 (4), 719-725 (2009).</li>
<li>Park, E. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cranioplasty+Enhanced+by+Three-Dimensional+Printing%3A+Custom-Made+Three-Dimensional-Printed+Titanium+Implants+for+Skull+Defects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Craniofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Cranioplasty Enhanced by Three-Dimensional Printing: Custom-Made Three-Dimensional-Printed Titanium Implants for Skull Defects.</a> Journal of Craniofacial Surgery. 27 (4), 943-949 (2016).</li>
<li>Ray, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Burr-hole+ring-cap+and+electrode+anchoring+device.+Technical+note%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Burr-hole ring-cap and electrode anchoring device. Technical note.</a> Journal of Neurosurgery. 55 (6), 1004-1006 (1981).</li>
<li>Yamamoto, T., Katayama, Y., Kobayashi, K., Oshima, H., Fukaya, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-floor+burr+hole+adjusted+to+burr-hole+ring+and+cap+for+implantation+of+stimulation+electrodes.+Technical+note%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Dual-floor burr hole adjusted to burr-hole ring and cap for implantation of stimulation electrodes. Technical note.</a> Journal of Neurosurgery. 99 (4), 783-784 (2003).</li>
<li>Wharen, R. E., Putzke, J. D., Uitti, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+lead+fixation%3A+a+comparative+study+of+the+Navigus+and+Medtronic+burr+hole+fixation+device%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurology+and+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation lead fixation: a comparative study of the Navigus and Medtronic burr hole fixation device.</a> Clinical Neurology and Neurosurgery. 107 (5), 393-395 (2005).</li>
<li>Patel, N. V., Barrese, J., Ditota, R. J., Hargreaves, E. L., Danish, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+lead+fixation+after+Stimloc+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation lead fixation after Stimloc failure.</a> Journal of Clinical Neuroscience. 19 (12), 1715-1718 (2012).</li>
<li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3-D+printing+for+constructing+the+burr+hole+ring+of+lead+fixation+device+in+deep+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">3-D printing for constructing the burr hole ring of lead fixation device in deep brain stimulation.</a> Journal of Clinical Neuroscience. 58, 229-233 (2018).</li>
<li>Hoang, D., Perrault, D., Stevanovic, M., Ghiassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+applications+of+three-dimensional+printing%3A+a+review+of+the+current+literature+%26+how+to+get+started%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature & how to get started.</a> Annals of Translational Medicine. 4 (23), (2016).</li>
<li>Bustamante, S., Bose, S., Bishop, P., Klatte, R., Norris, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+application+of+rapid+prototyping+for+simulation+of+bronchoscopic+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiothoracic+and+Vascular+Anesthesia%22%5BJournal%5D)">Novel application of rapid prototyping for simulation of bronchoscopic anatomy.</a> Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 28 (4), 1122-1125 (2014).</li>
<li>Lan, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Three-Dimensional+Printed+Craniocerebral+Models+for+Simulated+Neurosurgery%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Development of Three-Dimensional Printed Craniocerebral Models for Simulated Neurosurgery.</a> World Neurosurgery. 91, 434-442 (2016).</li>
<li>Li, W. Z., Zhang, M. C., Li, S. P., Zhang, L. T., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+computer-aided+three-dimensional+skull+model+with+rapid+prototyping+technique+in+repair+of+zygomatico-orbito-maxillary+complex+fracture%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Journal+of+Medical+Robotics%22%5BJournal%5D)">Application of computer-aided three-dimensional skull model with rapid prototyping technique in repair of zygomatico-orbito-maxillary complex fracture.</a> The International Journal of Medical Robotics. 5 (2), 158-163 (2009).</li>
<li>Wang, L., Cao, T., Li, X., Huang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+titanium+ribs+for+complex+reconstruction+after+extensive+posterolateral+chest+wall+resection+in+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing titanium ribs for complex reconstruction after extensive posterolateral chest wall resection in lung cancer.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 152 (1), e5-e7 (2016).</li>
<li>Xu, N. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstruction+of+the+Upper+Cervical+Spine+Using+a+Personalized+3D-Printed+Vertebral+Body+in+an+Adolescent+With+Ewing+Sarcoma%5BTitle%5D)+AND+%22Spine%22%5BJournal%5D)">Reconstruction of the Upper Cervical Spine Using a Personalized 3D-Printed Vertebral Body in an Adolescent With Ewing Sarcoma.</a> Spine. 41 (1), E50-E54 (2016).</li>
<li>Brozova, H., Barnaure, I., Alterman, R. L., Tagliati, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STN-DBS+frequency+effects+on+freezing+of+gait+in+advanced+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease.</a> Neurology. 72 (8), 770(2009).</li>
<li>Moreau, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STN-DBS+frequency+effects+on+freezing+of+gait+in+advanced+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease.</a> Neurology. 71 (2), 80-84 (2008).</li>
<li>Oyama, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unilateral+GPi-DBS+as+a+treatment+for+levodopa-induced+respiratory+dyskinesia+in+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurologist%22%5BJournal%5D)">Unilateral GPi-DBS as a treatment for levodopa-induced respiratory dyskinesia in Parkinson disease.</a> Neurologist. 17 (5), 282-285 (2011).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

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...

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.

<table><tbody><tr><td>Adobe Photoshop w wersji 14.0</td><td>System Adobe? US_</td><td></td><td>Dostępne tylko z płatną subskrypcją.</td></tr><tr><td>Drukarka 3D</td><td>Allcct technologia Allcct co., LTD, WuHan, Chiny</td><td>201807A794124CN</td><td></td></tr><tr><td>Allcct_YinKe_V1.1</td><td>Allcct technology co., LTD, WuHan, Chiny</td><td></td><td>Oprogramowanie jest dostarczane przez producenta drukarki 3D i nie jest z nim powiązany numer katalogowy</td></tr><tr><td>AutoCAD 2004</td><td>Autodesk co., LTD? US</td><td>666-12345678</td><td>Oprogramowanie do modeli 2D</td></tr><tr><td>Carbon Fibre</td><td>Allcct technology co., LTD, WuHan, Chiny</td><td>PLA175 i Oslash; 5181 i Oslash; 3 i Oslash; B</td><td>Materiał jest dostarczany przez producenta drukarek 3D</td></tr><tr><td>Netfabb Studio Basic 4.9</td><td>Autodesk co., LTD? US-Oprogramowanie</td><td></td> <td>jest dostarczane przez producenta drukarek 3D i jest dostępne do wglądu</td></tr><tr><td>Pro/E 2001</td><td>Parametric Technology Corporation, PTC, US_</td><td></td><td>Software dla modeli 3D; Dostępne tylko z płatną subskrypcją.</td></tr><tr><td>Suwmiarka z noniuszem&nbsp;</td><td>&nbsp; Beijing Blue Light Machinery Electricity Instrument Co,. LTD, Chiny</td><td>GB/T&ensp; 1214.1-1996&ensp;</td><td></td></tr></tbody></table>

zastosowanie druku 3d w budowie pierścienia z otworami zadziorowymi do implantów do głębokiej stymulacji mózgu

Application of 3D Printing in the Construction of Burr Hole Ring for Deep Brain Stimulation Implants

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.

Trzy rzuty obrazów 2D zostały stworzone przy użyciu komercyjnego oprogramowania CAD (patrz na Tabela materiałów). Na obrazach tych dodano również wymiary praktyczne oraz wymagania techniczne (Rysunek 1). Ponadto, dane trójwymiarowe zostały skonstruowane w (Rysunek 2) i zapisano w formacie STL (Rycina 3). Jak przedstawiono w Rycina 4, części lite zostały ...

Tutaj prezentujemy protokół demonstrujący druk 3D w budowie implantów do głębokiej stymulacji mózgu.

Zastosowanie druku 3D w budowie pierścienia z otworami zadziorowymi do implantów do głębokiej stymulacji mózgu

3D printing has been widely applied in the medical field since the 1980s, especially in surgery, such as preoperative simulation, anatomical learning and ...

Druk 3D umożliwia opracowanie zindywidualizowanych pierścieni otworów na zadziory dla pacjentów. Nasz protokół zawiera szczegółowe procedury korzystania z programu do tworzenia modeli 3D do budowy tych implantów. Obiekty do druku 3D charakteryzują się wysoką wydajnością produktu, niskim kosztem i można je dostosowywać.Za pomocą druku 3D pacjenci mogą uzyskać implanty, które są bardzo dostosowane do ich indywidualnych potrzeb. Aby narysować obraz 2D pierścienia z otworem na zadziory, otwórz nowy dokument graficzny w oprogramowaniu CAD 2D. Kliknij przycisk Rysuj i linia, a następnie narysuj na rysunku punkt odniesienia z linią ciągłą.Następnie kliknij Modyfikuj i odsuń i wpisz określoną odległość odsunięcia w wierszu polecenia. Aby zaznaczyć obszar do przycięcia, kliknij przycisk Modyfikuj i przytnij, a następnie kliknij dodatkową linię. Aby narysować widok z góry, kliknij przycisk Rysuj i linia, aby skonstruować punkt odniesienia, a następnie kliknij Daw, Okrąg i Średnica środka, aby wprowadzić wartość ilościową określonego promienia okręgu lub średnicy w oknie poleceń.Następnie kliknij środek punktu odniesienia, aby utworzyć okrąg. Następnie narysuj lewy widok wewnętrznego pierścienia otworu zadziorów, stosując takie samo podejście, jak w przypadku widoku z przodu. Kliknij Wymiar i średnica, a następnie kliknij obwód, aby zaznaczyć średnicę koła.Kliknij Wymiar i Liniowy, aby zaznaczyć długość i grubość wszystkich powiązanych konstrukcji. Następnie kliknij Wymiar i Promień, aby zaznaczyć kąt komory. Korzystając z tego samego protokołu, skonstruuj rysunki 2D zewnętrznego pierścienia otworu zadziorów i zaznacz rzeczywisty rozmiar i etykietę.Następnie kliknij przycisk Zapisz, aby zapisać obraz 2D pierścienia otworu na zadziory. Aby narysować obraz 3D pierścienia otworu zadziorowego, otwórz program do rysowania 3D i wybierz płaszczyznę przednią jako płaszczyznę szkicu. Kliknij opcję Domyślne w obszarze Widok sketu i wybierz narzędzie linii kropkowanej, aby narysować górną część części w szkicu dwuwymiarowym.Kliknij opcję Dopasuj i gotowe, a następnie kliknij ikonę płaszczyzny odniesienia. W menedżerze menu wybierz Utwórz, Bryła, Dodaj arkusz, Obróć i Gotowe. Następnie kliknij Dwustronny w menu Właściwości i kliknij Gotowe.Aby skonstruować przekrój poprzeczny haka zewnętrznego pierścienia otworu zadzioru, kliknij Przód, Naprzód, Domyślnie, Płaszczyzna odniesienia i Linia kropkowana. Kliknij Potwierdź i gotowe i wprowadź 50 pod kątem i wskazanym kierunkiem 45, a następnie kliknij Gotowe w występie. Następnie kliknij przycisk kolorowania.Następnie wybierz opcję Przedefiniuj w elemencie części i kliknij strukturę liniową haka. Wybierz Przekrój, Zdefiniuj i Naszkicuj. Kliknij ikonę linii przerywanej.Utwórz dwa kwadratowe płaskorzeźby w sekcji haka, kliknij OK, Gotowe i Kolorowanie. Kliknij ikonę dostępu do bazy pomiarowej, a następnie kliknij opcję Wstaw odniesienie i krzyżyk. Kliknij oś środkową struktury linii.Kliknij kąt w płaszczyźnie odniesienia i kliknij płaszczyznę czołową w widoku struktury linii. Następnie kliknij Wprowadź wartość w menu Przesunięcie i wprowadź minus 45 w kącie i wskazanym kierunku 45. Kliknij Funkcje, Kopiuj i Dubluj.Kliknij punkt zaczepienia jako obiekt, a następnie kliknij przycisk Gotowe, Zaznacz i Gotowe. Kliknij płaszczyznę odniesienia, aby zakończyć kopiowanie i skopiować pozostałe dwa punkty zaczepienia w ten sam sposób. Następnie kliknij Utwórz koncentryczny okrąg, aby skonstruować okrąg o promieniu 7,23 milimetra i kliknij ikonę segmentacji prymitywów w wybranych punktach, aby usunąć zbędne linie okręgu.Aby utworzyć kompletny przekrój ściany zewnętrznej, kliknij przycisk linii ciągłej, a następnie kliknij przycisk OK i Gotowe. Wprowadź cztery jako głębokość wprowadzania i kliknij Kolorowanie. Kliknij Odbicie lustrzane i gotowe.Kliknij obiekt i Gotowe. Następnie kliknij płaszczyznę odniesienia, aby zakończyć kopiowanie. Aby potwierdzić, kliknij Kopiuj, Lustro i Gotowe i wybierz dwie ściany zewnętrzne w różnych kierunkach.Następnie kliknij przycisk Gotowe i kliknij płaszczyznę odniesienia, aby zakończyć kopiowanie. Aby poprawić szczegóły grafiki, kliknij Widok, Ustawienia modelu, Kolor i wygląd, Dodaj i dostosuj suwak koloru RGB do brązowego. Następnie kliknij Zamknij, Ustawienia i OK. Kliknij przycisk Eliminowanie ukrytych linii, a następnie kliknij przycisk Utwórz koncentryczny okrąg.Kontynuuj tworzenie zewnętrznej krawędzi na ścianie zewnętrznej i kliknij przycisk Segmentacja prymitywów w wybranych punktach, aby usunąć nadmiarowe linie. Kliknij przycisk Linia ciągła, aby połączyć nowo dodaną krawędź zewnętrzną w pełny przekrój, a następnie kliknij przycisk OK. Wprowadź 0,8 jako głębokość wejściową i kliknij OK w oknie występu. W menedżerze menu kliknij Kopiuj, Lustro, Gotowe, kliknij obiekt i kliknij Gotowe.Kliknij opcję Generuj test porównawczy i odsunięcie, a następnie kliknij wartość wejściową w polu Przesunięcie. Następnie wprowadź 0,4 jako izometrię określonego kierunku i kliknij przycisk Gotowe. Kliknij opcję Kopiuj, Lustro i Gotowe, a następnie kliknij ścianę zewnętrzną.Aby zakończyć operację odbicia lustrzanego ściany zewnętrznej i płaskorzeźby kwadratowej, kliknij przycisk Gotowe Zaznacz i Gotowe, a następnie kliknij odniesienie obrazu, aby zakończyć kopiowanie. Wybierz Plik i Kopiuj i zapisz plik w formacie stl. Wprowadź numer części i kliknij przycisk OK. Następnie w oknie dialogowym wyjściowym STL ustaw wysokość przewodu na 006 i regulator kąta na 0,00001, kliknij Zastosuj i OK.To wydrukuj pierścienie, otwórz plik projektu w oprogramowaniu do wykrywania modelu.Upewnij się, że pierścień zewnętrzny jest kompletny i kliknij Część, Eksportuj część jako STL i Zapisz. Po wykryciu modelu otwórz oprogramowanie do krojenia i kliknij Plik i Załaduj plik modelu i otwórz jeden plik stl. Kliknij lewym przyciskiem myszy, aby wybrać ruchomą ścieżkę części i dostosować położenie części.Ustaw prędkość drukowania na 30 milimetrów na sekundę, temperaturę druku na 210 stopni Celsjusza, a temperaturę stołu na 80 stopni Celsjusza. Następnie kliknij Tool Path to SD (Ścieżka narzędzia do SD), aby zapisać plik w formacie G-code i wygenerować wydrukowaną ścieżkę. Gdy temperatura wzrośnie do ustawionej wartości, kliknij przycisk Drukuj i wybierz plik docelowy, a następnie potwierdź, aby rozpocząć drukowanie.Po skonstruowaniu dolnej siatki nośnej dysza drukarska zacznie konstruować zewnętrzny pierścień pionowo, warstwa po warstwie. Po uformowaniu pierścienia zewnętrznego dysza drukarki wydrukuje pierścień wewnętrzny po prawej stronie. Po ostygnięciu obu pierścieni zdejmij modele z platformy.W tym przypadku obliczono błąd bezwzględny i zakres błędów dla pięciu grup części, które zostały wyprodukowane zgodnie z demonstracją. Wyniki wskazują, że w pierścieniu zewnętrznym maksymalny błąd bezwzględny i minimalny błąd bezwzględny stwierdzono odpowiednio w zewnętrznej średnicy talii i w grubości wierzchu. W pierścieniu wewnętrznym maksymalny błąd bezwzględny i minimalny błąd bezwzględny stwierdzono odpowiednio w średnicy wewnętrznej i grubości wierzchołka.Całkowity zakres błędu wynosił 0,00, 0.59.3D a dane MR mogą być wykorzystane do budowy rzeczywistego obrazowania pierścieni otworów zadziorów, jeśli grubość można wyodrębnić z obrazów. Nasz protokół zapewnia szybką i dokładną metodę konstruowania implantów głębokiej stymulacji mózgu poprzez integrację danych obrazowania klinicznego i drukowania 3D.

application-3d-printing-construction-burr-hole-ring-for-deep-brain

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

W tym filmie opisujemy zabieg chirurgiczny polegający na wszczepieniu zespołu pierścienia czaszkowego na odsłoniętą kość czaszki i dalszym unieruchomieniu głowy myszy w celu obrazowania mózgu w wysokiej rozdzielczości na długi czas.

Instalacja zespołu pierścienia czaszkowego w modelu mysim: zabieg chirurgiczny do montażu okna wizualizacji implantu na czaszce myszy w celu obrazowania szpiku kostnego czaszki w wysokiej rozdzielczości

Zrozumienie neuronalnych substratów zachowania wymaga nagrania zespołu obwodów mózgowych. Ze względu na swoją podatność genetyczną, mysz oferuje model do rozwarstwiania obwodów i mimikry choroby. W tym miejscu opisano metodę projektowania i wytwarzania zminiaturyzowanych sond, która jest odpowiednia do celowania w głęboką strukturę mózgu u myszy.

Projektowanie i produkcja ultralekkich, regulowanych sond wieloelektrodowych do zapisów elektrofizjologicznych u myszy

Ten protokół opisuje platformę do produkcji samodzielnie składających się pierścieni tkankowych w różnych rozmiarach przy użyciu dostosowanej formy z tworzywa sztucznego wydrukowanej w 3D. Negatywy PDMS są utwardzane w formie wydrukowanej w 3D; następnie agaroza jest odlewana w utwardzonych negatywach PDMS. Komórki są wysiewane do powstałych studzienek agarozowych, gdzie agregują się w pierścienie tkankowe.

Wytwarzanie niestandardowych studzienek agarozowych do wysiewu komórek i samomontażu pierścieni tkankowych przy użyciu form drukowanych w 3D

Celem tego projektu jest opracowanie interaktywnego, specyficznego dla pacjenta procesu modelowania, aby symulować efekty głębokiej stymulacji mózgu w czasie zbliżonym do rzeczywistego i dostarczyć istotnych informacji zwrotnych na temat tego, jak te urządzenia wpływają na aktywność neuronalną w mózgu.

Celowanie w szlaki włókien nerwowych w celu terapii głębokiej stymulacji mózgu przy użyciu interaktywnych, specyficznych dla pacjenta modeli

Protokół opisuje wytwarzanie w pełni kolorowych, trójwymiarowych odbitek anatomicznych modeli czaszki specyficznych dla pacjenta, które mają być używane do symulacji chirurgicznej. Wyjaśniono kluczowe etapy łączenia różnych modalności obrazowania, segmentacji obrazu, ekstrakcji modelu trójwymiarowego i produkcji odbitek.

Wielokolorowy druk 3D złożonych guzów wewnątrzczaszkowych w neurochirurgii

Ten protokół opisuje wykorzystanie planowania i drukowania 3D do rekonstrukcji wad kostnych. Używamy narzędzi do segmentacji do tworzenia modeli 3D, a następnie oprogramowania do projektowania 3D, aby stworzyć implanty dostosowane do potrzeb pacjenta do celów rekonstrukcyjnych równolegle z zabiegiem ablacyjnym lub jako drugi etap.

Planowanie 3D i drukowanie implantów dostosowanych do potrzeb pacjenta w celu rekonstrukcji ubytków kostnych

Ten artykuł przedstawia zautomatyzowane procesy planowania neurochirurgicznego u naczelnych na podstawie skanów rezonansu magnetycznego (MRI). Techniki te wykorzystują etapy proceduralne w programowaniu i projektowaniu platform w celu wspierania niestandardowego projektowania implantów dla NHP. Ważność każdego komponentu można następnie potwierdzić za pomocą trójwymiarowych (3D) wydrukowanych modeli anatomicznych naturalnej wielkości.

Zestaw narzędzi do projektowania implantów neuronowych dla naczelnych

Tutaj przedstawiamy lekki, opłacalny system implantacji sond dla przewlekłej elektrofizjologii u gryzoni, zoptymalizowany pod kątem łatwości użycia, odzyskiwania sondy, wszechstronności eksperymentalnej oraz zgodności z zachowaniem.

Implant DREAM: lekki, modułowy i opłacalny system implantów do przewlekłej elektrofizjologii u myszy zamocowanych na głowie i swobodnie zachowujących się

Nasz opatentowany, spersonalizowany nakrycie głowy drukowane w 3D zapewnia szybkie i niezawodne dostarczanie wieloelektrodowej przezczaszkowej stymulacji elektrycznej (ME-tES) w gabinecie oraz zdalnie.

Spersonalizowany nakrycie głowy drukowane w 3D do wieloelektrodowej stymulacji przezczaszkowej elektrycznej

MikroRNA odgrywają znaczącą rolę w strukturze i funkcjonowaniu mózgu. Tutaj opisujemy metodę wymuszania nadmiernej ekspresji miRNA w hipokampie za pomocą stereotaktycznego wstrzykiwania zmodyfikowanego lentiwirusa wykazującego ekspresję miRNA. Podejście to może służyć jako stosunkowo szybki sposób oceny skutków in vivo nadmiernej ekspresji miRNA w określonych regionach mózgu.

Stereotaktyczne wstrzyknięcie lentiwirusów eksprymujących mikroRNA do regionu CA1 hipokampa myszy i ocena wyniku behawioralnego

Poznaj zastosowanie druku 3D w tworzeniu spersonalizowanych pierścieni z otworami zadziorowymi do implantów głębokiej stymulacji mózgu. Protokół obejmuje projektowanie CAD, przygotowanie modeli i drukowanie z wysoką precyzją oraz niskimi kosztami produkcji.

Zastosowanie druku 3D w budowie pierścienia z otworami zadziorowymi do implantów do głębokiej stymulacji mózgu

Przeglądaj więcej filmów