Desenvolvimento e Avaliação de Fantasmas Cardiovasculares Impressos em 3D para Planejamento e Treinamento Intervencionista

Resumo

Aqui apresentamos o desenvolvimento de uma configuração de circulação simulada para avaliação de terapia multimodal, planejamento pré-intervencional e treinamento médico em anatomias cardiovasculares. Com a aplicação de exames tomográficos específicos do paciente, essa configuração é ideal para abordagens terapêuticas, treinamento e educação em medicina individualizada.

Resumo

Intervenções baseadas em cateter são opções de tratamento padrão para patologias cardiovasculares. Portanto, modelos específicos do paciente podem ajudar a treinar as habilidades de fio dos médicos, bem como melhorar o planejamento de procedimentos intervencionais. O objetivo deste estudo foi desenvolver um processo de fabricação de modelos impressos em 3D específicos do paciente para intervenções cardiovasculares.

Para criar um fantasma elástico impresso em 3D, diferentes materiais de impressão 3D foram comparados com tecidos biológicos suínos (ou seja, tecido aórtico) em termos de características mecânicas. Foi selecionado um material de montagem com base em testes comparativos de tração e espessuras específicas do material. Os conjuntos de dados ct-aprimorados por contraste anonimizados foram coletados retrospectivamente. Os modelos volumosos específicos do paciente foram extraídos desses conjuntos de dados e, posteriormente, impressos em 3D. Um laço de fluxo pulsante foi construído para simular o fluxo sanguíneo intraluminal durante as intervenções. A adequação dos modelos para imagem clínica foi avaliada por imagem de raio-x, tomografia computadorizada, 4D-MRI e (Doppler). O meio de contraste foi utilizado para aumentar a visibilidade em imagens baseadas em raios-X. Diferentes técnicas de cateterismo foram aplicadas para avaliar os fantasmas impressos em 3D na formação de médicos, bem como para o planejamento da terapia pré-intervencional.

Os modelos impressos apresentaram alta resolução de impressão (~30 μm) e as propriedades mecânicas do material escolhido foram comparáveis à biomecânica fisiológica. Os modelos físicos e digitais apresentaram alta precisão anatômica quando comparados com o conjunto de dados radiológicos subjacentes. Os modelos impressos foram adequados para imagens ultrassônicas, bem como raios-x padrão. A ultrassonografia doppler e a ressonância magnética 4D-mri apresentaram padrões de fluxo e características de marco (ou seja, turbulência, estresse de cisalhamento de parede) combinando dados nativos. Em um ambiente de laboratório baseado em cateter, fantasmas específicos do paciente eram fáceis de cateterizar. O planejamento terapêutico e o treinamento de procedimentos intervencionais em anatomias desafiadoras (por exemplo, doença cardíaca congênita (ACS)) foram possíveis.

Os fantasmas cardiovasculares específicos do paciente flexíveis foram impressos em 3D, e a aplicação de técnicas de imagem clínica comum foi possível. Este novo processo é ideal como uma ferramenta de treinamento para intervenções à base de cateter (eletrofisiológicas) e pode ser usado no planejamento terapêutico específico do paciente.

Introdução

As terapias individualizadas estão ganhando cada vez mais importância na prática clínica moderna. Essencialmente, eles podem ser classificados em dois grupos: abordagens genéticas e morfológicas. Para terapias individualizadas baseadas em DNA pessoal único, seja o sequenciamento do genoma ou a quantificação dos níveis de expressão genética são^{necessários 1}. Pode-se encontrar esses métodos na oncologia, por exemplo, ou no tratamento da desordem metabólica². A morfologia única (ou seja, anatomia) de cada indivíduo desempenha um papel importante na medicina intervencionista, cirúrgica e protética. O desenvolvimento de próteses individualizadas e o planejamento terapêutico pré-intervencionista/operatório representam focos centrais dos grupos de pesquisa hoje^3,4,5.

Vindo da produção de protótipos industriais, a impressão 3D é ideal para este campo de medicina personalizada⁶. A impressão 3D é classificada como um método de fabricação aditiva e normalmente baseada em uma deposição camada por camada de material. Atualmente, uma ampla variedade de impressoras 3D com diferentes técnicas de impressão está disponível, possibilitando o processamento de materiais poliméricos, biológicos ou metálicos. Devido ao aumento das velocidades de impressão, bem como à contínua disponibilidade generalizada de impressoras 3D, os custos de fabricação estão se tornando progressivamente mais baratos. Portanto, o uso da impressão 3D para o planejamento pré-intervencional nas rotinas diárias tornou-se economicamente viável⁷.

O objetivo deste estudo foi estabelecer um método de geração de fantasmas específicos do paciente ou específicos para doenças, utilizáveis no planejamento de terapia individualizada na medicina cardiovascular. Esses fantasmas devem ser compatíveis com métodos comuns de imagem, bem como para diferentes abordagens terapêuticas. Outro objetivo foi o uso das anatomias individualizadas como modelos de formação para médicos.

Protocolo

A aprovação ética foi considerada pelo comitê ético da Ludwig-Maximilians-Universität München e foi dispensada, uma vez que os conjuntos de dados radiológicos utilizados neste estudo foram coletados retrospectivamente e totalmente anonimizados.

Consulte as diretrizes de segurança de ressonância magnética do instituto, especialmente no que se refere aos componentes de ventrículo e metal LVAD usados da alça de fluxo.

1. Aquisição de dados

1. Antes de criar os fantasmas anatômicos, selecione um conjunto de dados radiológicos adequado, de preferência de pacientes em disciplinas cardiovasculares. O modelo 3D virtual pode ser derivado de ambos os conjuntos de dados de tomografia computadorizada (TC) ou ressonância magnética (RM).
2. Selecione o tamanho do pixel e a espessura da fatia (ST) do conjunto de dados para se adaptar ao tamanho das estruturas destinadas a serem representadas no modelo 3D. Este experimento utilizou um ST de 0,6 mm com um tamanho de matriz de 512 x 512 e um campo de visão de 500 mm levando a um tamanho de pixel de 0,98 mm. Certifique-se de que o valor tanto do tamanho do pixel quanto do ST deve estar abaixo do tamanho do menor recurso que deve ser visível nas imagens e no modelo 3D, por exemplo, <0,3 mm para conjuntos de dados de bebês ou representação de coronárias, <0,6 mm para as principais estruturas cardiovasculares de um paciente adulto.
3. Realizar aquisição padrão para angiografia de tomografia computadorizada (TC) em técnica espiral de dupla fonte com um ST de 0,6 mm para pacientes adultos. Para adultos, injete 80 mL de agente de contraste de iodo a uma velocidade de 4 mL/s e comece a aquisição 11 s após o rastreamento de bolus na aorta ascendente a um limiar de 100 HU. A tensão do tubo e a corrente do tubo são selecionadas automaticamente pelo scanner de acordo com o tipo de corpo do paciente. Realizar a reconstrução em um núcleo de tecido mole usando um alto grau de reconstrução iterativa.
   NOTA: Os parâmetros e protocolos de aquisição da CTA são altamente dependentes do scanner de tomografia disponível, do tamanho do paciente e da circunferência do paciente. Os parâmetros apresentados são baseados em experiência e devem ser tomados como ponto de partida para o ajuste, em vez de um requisito fixo.
4. Para a angiografia mr (MRA), realize mra não aprimorada de contraste (não-CE) utilizando uma sequência modificada interna que utiliza uma forma de onda gradiente totalmente equilibrada, utilizando eCG- e desencadeamento respiratório (TE 3.59, TR 407.40, tamanho da matriz 224x224). Obtenha a aquisição acelerada de dados de ressonância magnética usando sensoriamento comprimido que combina imagens paralelas, amostragem esparsa e reconstrução iterativa. Como exemplo, são possíveis tempos de aquisição de cerca de 5 minutos para a aorta torácica.
   NOTA: Certifique-se de selecionar um conjunto de dados livre de artefatos de movimento. Para reduzir os artefatos de movimento, realize a aquisição de imagens usando o acionamento potencial do ECG e o acionamento respiratório adicional para mra não-CE. Além disso, ao selecionar um modelo para uso geral, certifique-se de que não há implantes metálicos, pois isso pode melhorar a qualidade do modelo acabado.
5. Para a segmentação e impressão 3D de anatomias cardiovasculares, utilize conjuntos de dados aprimorados por contraste. O uso de conjuntos de dados cardiovasculares nativos dificulta a separação de estruturas anatômicas ocas (por exemplo, vasos ou ventrículos) do sangue, devido a valores hounsfield comparáveis de aproximadamente 30 HU⁸.
   NOTA: Um gradiente de valor hounsfield mais alto entre o volume sanguíneo e o tecido mole circundante permitirá uma separação mais fácil no processo de segmentação. Se o gradiente for muito pequeno, partes do tecido mole serão exibidas como parte do volume sanguíneo, resultando em uma má qualidade do modelo e pós-processamento adicional.
6. Ao exportar o conjunto de dados, certifique-se de selecionar uma espessura de fatia razoavelmente baixa (aproximadamente 0,3 - 0,6 mm para CTA e 0,8 - 1,0 mm para MRA), uma vez que a resolução e a qualidade da superfície do modelo impresso dependem muito deste parâmetro.
   NOTA: Se a espessura da fatia for muito fina, o poder de computação necessário para modelagem aumentará substancialmente, o que retarda o processo em conformidade. Por outro lado, a espessura excessiva da fatia pode resultar na perda de pequenos detalhes na anatomia dos pacientes.

Criação de modelo .3D 2

NOTA: A criação de um modelo 3D a partir de um conjunto de dados radiológico é chamada de processo de segmentação, e um software especial é necessário. A segmentação de imagens médicas baseia-se nas unidades hounsfield, para formar modelos tridimensionais⁹. Este estudo utiliza um software de segmentação comercial e modelagem 3D (ver Tabela de Materiais),mas resultados semelhantes podem ser alcançados usando freeware disponível. As seguintes etapas serão descritas para modelagem a partir de um conjunto de dados CT aprimorado por contraste.

1. Após importar o conjunto de dados para o software de segmentação, corte o conjunto de dados para limitar a área de interesse, ou seja, arco de coração e aórtico. Consegui isso selecionando a ferramenta Crop Images e movendo as bordas do ROI clicando e movendo as laterais do quadro. Isso pode ser feito nas três orientações. Portanto, um foco no ROI, juntamente com uma diminuição do tamanho do arquivo é obtido, o que permite maior velocidade de computação, levando à redução do tempo de trabalho geral.
2. Defina uma gama de valores unitários hounsfield (aproximadamente 200-800 HU) abrindo a ferramenta Threshold, resultando em uma máscara combinada do volume sanguíneo e estruturas ósseas aumentadas pelo contraste(Figura 1A, por exemplo, esterno, partes da caixa torácica e coluna vertebral).
3. Remova todas as partes ósseas que são indesejáveis no modelo 3D final usando a ferramenta Split Mask que permite a marcação e separação de múltiplas áreas e fatias gerais, com base nos valores e localização de Hounsfield.
4. Após esta separação, certifique-se de que uma máscara contendo o volume sanguíneo aumentado de contraste permanece. Isso pode ser feito, percorrendo os planos coronal e axial e combinando a máscara criada com o conjunto de dados subjacente. A partir desta máscara, calcule um modelo de superfície de polígono 3D renderizado (o chamado STL) (Figura 1B).
   NOTA: Os nomes das ferramentas podem diferir em outros programas de segmentação.
5. Para maior adaptação e manipulação, transfira o modelo 3D para um software de modelagem 3D (ver Tabela de Materiais). Para exportar o modelo 3D, clique na Ferramenta de Exportaçãoe selecione o software de modelagem 3D ou um formato de dados adequado para o arquivo exportado. Posteriormente, confirme sua seleção e o processo de exportação será realizado.
6. Use a ferramenta Trim para cortar o volume sanguíneo para a área específica de interesse (por exemplo, removendo partes da aorta ou algumas das cavidades cardíacas). Clique na ferramenta e desenhe um contorno em torno das peças que precisam ser removidas.
   NOTA: Dependendo da qualidade do conjunto de dados e da precisão da segmentação, alguns pequenos reparos e modificações de superfície podem ser necessários neste momento. Outras operações de design permitem a manipulação de modelos específicos do paciente de acordo com o propósito de uso, por exemplo, no treinamento. Alguns exemplos de engenharia, de acordo com a anatomia dos pacientes, incluem o dimensionamento de todo o modelo ou estruturas únicas, para criar ou excluir conexões, combinando partes de diferentes modelos em um. Tais características são particularmente interessantes para modelos de treinamento com anormalidades congênitas, pois as imagens de tomografia e ressonância magnética são raras na pediatria, onde a minimização da radiação e sedação é fundamental. Portanto, a adaptação e modificação dos modelos existentes é especialmente útil para a impressão 3D de modelos de defeito cardíaco congênito.
7. Clique na ferramenta Desválida Local para ajustar a superfície do modelo segmentado manualmente e localmente. Concentre-se na remoção de formas de polígonos ásperos, picos únicos e bordas ásperas criadas pelas operações de corte anteriores.
8. Para permitir a conexão posterior do modelo a um laço de fluxo, inclua peças tubulares com diâmetros definidos ajustados aos conectores de mangueira disponíveis e diâmetros do tubo(Figura 1C). Portanto, coloque um plano datum paralelo à seção transversal de abertura dos navios a uma distância de aproximadamente 10 mm.
   1. Para colocar o plano, selecione a ferramenta Criar Plano Datum e use o plano de 3 pontospredefinido . Em seguida, clique em três pontos igualmente espaçados na seção transversal das naves para criar o plano. Posteriormente, insira um deslocamento de 10 mm na janela de comando e confirme a operação.
   2. Selecione a ferramenta Novo Esboço no menu e escolha o plano datum criado anteriormente como localização do esboço. No esboço, coloque um círculo aproximadamente na linha central do vaso e defina a restrição do raio para combinar com o diâmetro externo do conector da mangueira (24 mm para entrada aórtica, 8-10 mm para vasos subclávios, carótidas e renais, e 16-20 mm para a abertura distal do vaso).
9. A partir do esboço criado, use a ferramenta Extrude para criar um cilindro com um comprimento de 10 mm. Oriente a extrusão para se afastar da abertura do vaso, para criar uma distância entre o cilindro e a seção transversal do vaso de 10 mm. Em seguida, use a ferramenta Loft, para criar uma conexão entre o final do vaso e o cilindro geométrico definido. Neste ponto, garanta uma transição suave entre as duas seções transversais, evitando assim turbulência e áreas de baixo fluxo no modelo final de fluxo3D (Figura 1D).
   NOTA: Seguindo estas etapas, será criado um modelo 3D do volume sanguíneo da aorta e das artérias aderentes. Além disso, incluirá os conectores necessários para conectá-lo posteriormente a um loop de fluxo.
10. Para fazer um espaço de sangue oco, use a ferramenta Hollow no software. Na janela de comando, insira a espessura necessária da parede (neste experimento: 2,5 mm) Além disso, a direção do processo de oco deve ser definida para fora. Posteriormente, confirme a seleção e o processo de oco será executado.
    NOTA: Esta etapa permite a seleção de uma espessura fixa da parede para todo o modelo. Uma vez que o "oco" cria uma espessura de parede definida em todas as superfícies, um modelo totalmente fechado resultará. Portanto, as extremidades de todos os vasos precisarão ser aparadas mais uma vez utilizando a etapa descrita na etapa 2.6 (Figura 1E). Ao utilizar materiais flexíveis de impressão 3D, esta etapa é essencial para definir as propriedades biomecânicas finais do fantasma. Ao aumentar a espessura da parede do modelo, maior resiliência e menor elasticidade resultarão logicamente. Se as propriedades mecânicas do tecido nativo e do material de impressão 3D não forem conhecidas, os testes de tração devem ser realizados neste momento. Como a espessura da parede é constante em todo o modelo, as propriedades mecânicas desejadas devem ser recriadas na região de interesse do modelo.
11. Alguns softwares de processamento oferecem um "Assistente" para garantir a impressão do modelo final, o que é altamente recomendado. Esta etapa opcional de processamento analisará a malha do polígono do modelo e marcará sobreposições, defeitos e objetos pequenos, que não estão conectados ao modelo. Normalmente, o assistente oferece soluções para remover os problemas encontrados, resultando em um modelo 3D imprimível(Figura 1F).
12. Exporte o modelo final como arquivo .stl selecionando a opção Exportar na guia Arquivo.
    NOTA: Para confirmar a precisão do modelo 3D projetado, alguns softwares permitem a sobreposição do contorno final da STL e o conjunto de dados radiológicos subjacentes. Isso permite uma comparação visual do modelo 3D com a anatomia nativa. Além disso, uma impressora com uma resolução espacial adequada de < 40 μm deve ser selecionada, para permitir uma impressão precisa do modelo digital.

Configuração de 3.3D e loop de fluxo

1. Carregue o arquivo .stl em uma impressora 3D, usando o software de fatiamento fornecido pelo fabricante, para produzir um fantasma físico da anatomia. O ideal é usar uma camada de impressão de altura de ≤ 0,15 mm para garantir alta resolução e boa qualidade de impressão.
   NOTA: Há uma ampla gama de materiais de impressão elásticos e impressoras 3D adequadas disponíveis no mercado. Diferentes configurações podem ser usadas para imprimir os modelos digitais descritos anteriormente. No entanto, a resolução, o pós-processamento e o comportamento mecânico podem diferir dos resultados apresentados.
2. Depois de carregar o arquivo de impressão do software de corte para a impressora 3D, certifique-se de que a quantidade de material de impressão e material de suporte nos cartuchos da impressora seja suficiente para o modelo 3D e inicie a impressão.
3. Após o processo de impressão, remova o material de suporte do modelo acabado. Primeiro, remova o material de suporte manualmente apertando suavemente o modelo, seguido de imersão na água ou um respectivo solvente (dependendo do material de suporte). Seque em uma incubadora a 40 °C durante a noite.
   NOTA: A remoção do material de suporte pode ser uma etapa demorada, dependendo da complexidade do modelo anatômico. Embora o uso de ferramentas como espátulas, colheres e sondas médicas possa diminuir ligeiramente o tempo pós-processamento, também aumenta o perigo de perfurar a parede do modelo, tornando-a inútil para testes de fluidos. Ao usar a tecnologia de impressão Polyjet, todo o modelo será envolto por um material de suporte. Isso é necessário para manter o material do modelo não curado no lugar enquanto ele é curado usando luz UV. Em modelos tubulares ocos, isso levará a uma demanda muito maior por material de suporte em comparação com o material real do modelo. O modelo apresentado na Figura 2 utiliza cerca de 200 g de material modelo e 2.000 g de material de suporte.
4. Em seguida, incorpore o modelo em 1% de ágar. Isso reduz os artefatos de movimento durante a imagem clínica do modelo. Em segundo lugar, o ágar oferece um melhor feedback háptico durante a imagem sonográfica, e um melhor feedback de força durante o cateterismo, em comparação com a submersão na água.
   1. Use uma caixa de plástico com pelo menos 2 cm de margens laterais ao redor do modelo. Faça furos nas paredes da caixa para permitir que os tubos sejam conectados desde os vasos até a bomba e o reservatório.
   2. Prepare uma solução de ágar adicionando 1% de w/v na água e fervendo. Depois de ferver e mexer a mistura, deixe esfriar por 5 minutos e despeje na caixa para criar uma cama de pelo menos 2 cm de altura, na qual o modelo será colocado.
      NOTA: Se o modelo for colocado diretamente na parte inferior da caixa, a pulsatilidade do fluido dentro do modelo criará um movimento assimétrico para cima.
5. Enquanto a cama de ágar se instala, conecte o modelo a tubos de PVC não compatíveis, usando conectores comerciais de mangueira em cada abertura. Recomenda-se um diâmetro de tubo de 3/8" para vasos de grande porte (por exemplo, aorta) e/ou estruturas anatômicas com alto fluxo sanguíneo (por exemplo, ventrículos). Para vasos menores, um tubo de 1/8" é suficiente. Use laços zip para corrigir a conexão entre os conectores da mangueira e o modelo 3D e garantir que não haja vazamento de fluido.
6. Guie os tubos de PVC através dos furos perfurados na caixa e, em seguida, coloque o modelo em cima da cama de ágar definida. Para evitar que o ágar vaze desses orifícios, use argila de modelagem à prova de calor para selá-la. Posteriormente, encha a caixa com ágar, cobrindo o modelo adicionando uma camada de 2 cm por cima e deixando por uma hora em temperatura ambiente para o ágar esfriar e definir completamente. Isso exigirá mais da mistura de ágar descrita na etapa 3.4.
   NOTA: O ágar uma vez curado será utilizável por cerca de uma semana, se refrigerado. Uma vez que reduz visivelmente em volume, deve ser substituído por um lote fresco.
7. Conecte uma bomba pneumática pulsante ao modelo usando a tubulação de 3/8" presa à abertura proximal. Conecte os outros tubos ao reservatório e, posteriormente, conecte o reservatório à entrada da bomba ventrículo para criar um laço de fluxo fechado. (Figura 2; por exemplo, dispositivo de assistência ventricular (VAD)-ventrículo). A bomba deve ter um volume de derrame de 80 a 100 mL para garantir fluxo fisiológico suficiente em anatomias adultas. Para anatomias pediátricas, câmaras de bombeamento menores estão disponíveis.
8. O ventrículo deve ser agitado por uma bomba de pistão com um volume de traçado de 120 a 150 mL, para explicar a compressão de ar no sistema do tubo conjuntivo.

4. Imagem clínica

NOTA: Para prevenir artefatos em imagens clínicas, é preciso garantir que não haja bolsões de ar no circuito do fluido.

1. Imagem de tomografia computadorizada
   1. Para a imagem da tomografia computadorizada, coloque toda a alça de fluxo dentro do scanner de tomografia com a unidade de acionamento de prontidão. Conecte a bomba do agente de contraste diretamente ao reservatório da alça de fluxo, de modo que a inundação do modelo com o agente de contraste pode ser simulada durante a varredura. Isso é especialmente útil para visualizar patologias vasculares.
   2. Realize a tomografia computadorizada como uma varredura dinâmica sobre todo o modelo para visualizar o fluxo do agente de contraste. A tensão do tubo é fixada em 100 kVp, corrente do tubo a 400 mAs. A colisão é de 1,2 mm. Injete 100 mL de 1:10 agente de contraste diluído iodinado no reservatório do modelo, a uma velocidade de 4 mL/s. Inicie a varredura usando bolus que aciona no tubo líder, com um limiar de 100 HU e 4 s de atraso.
2. Sonography
   1. Coloque uma pequena quantidade de gel ultrassônico em cima do bloco de ágar para reduzir artefatos. Inicie a bomba e use a cabeça ultrassônica para localizar a estrutura anatômica de interesse para imagens ultrassônicas (ou seja, válvulas cardíacas). Use o modo 2D-echo para avaliar o movimento do folheto, bem como o comportamento de abertura e fechamento da válvula. Use doppler colorido para avaliar o fluxo sanguíneo através da válvula e doppler espectral para quantificar a velocidade de fluxo seguindo a válvula cardíaca.
3. Cateterismo/Intervenções
   1. Insira uma porta de acesso no tubo de PVC diretamente abaixo do modelo 3D, para permitir um acesso mais fácil da anatomia com um cateter cardíaco ou fio-guia. Depois de iniciar o loop de fluxo, verifique se há vazamento no ponto de entrada do porto. Se necessário, use um adesivo de dois componentes para selar a abertura.
   2. Coloque o modelo 3D na mesa do paciente sob o braço C da máquina de raio-X. Use imagens de raio-X para guiar o cateter e guiar fios através da estrutura anatômica. Para dilatação de balão ou colocação de stent, use o modo de raio-X contínuo para visualizar a expansão do dispositivo.
      NOTA: O treinamento de cateterismo e intervenção em modelos impressos em 3D permite o uso intercambiável de diferentes modelos anatômicos e patológicos. Isso aumenta ainda mais a variedade e o realismo do ambiente de treinamento.
4. 4D-MRI
   1. Use um scanner de 1,5 T para aquisição de ressonância magnética e certifique-se de que o protocolo de aquisição consiste em uma MRA não aprimorada em contraste, conforme descrito acima e a sequência de fluxo 4D. Para 4D-Flow adquira um conjunto de dados isotrótrópico com 25 fases e uma espessura de fatia de 1,2 mm (TE 2.300, TR 38.800, FA 7 °, tamanho da matriz 298 x 298). Coloque a codificação de velocidade em 100 cm/s. As medições in vitro são realizadas utilizando-se gatilhos simulados de ECG e respiratórios.
   2. Para análise de fluxo 4D, a caixa com o modelo incorporado e o ventrículo VAD são colocados no scanner de ressonância magnética e cobertos com uma bobina corporal de 18 canais. No que diz respeito ao campo magnético do scanner de ressonância magnética, a unidade de acionamento pneumático deve ser colocada fora da sala do scanner; portanto, geralmente é necessário um sistema de tubo conectivo mais longo.
   3. Realize a análise de imagem 4D-Flow com um software comercialmente disponível. Primeiro, importe o conjunto de dados 4D-MRI selecionando-o na unidade flash. Em seguida, realize correção de deslocamento semi-automatizada e correção de aliasing para melhorar a qualidade da imagem. Posteriormente, a linha central da embarcação é automaticamente rastreada, e o software extrai o volume 3D.
   4. Por fim, realize a análise quantitativa dos parâmetros de fluxo clicando nas guias individuais na janela de análise. Visualização de fluxo, visualização da linha de caminhos e vetor de fluxo serão visualizados sem maiores entradas. Para quantificação da pressão e do estresse da tesoura da parede na respectiva guia, coloque dois planos clicando no botão Adicionar plano. Os aviões serão automaticamente colocados perpendiculares à linha central da embarcação.
   5. Mova os aviões para o ROI arrastando-os ao longo da linha central, de modo que um avião é colocado no início do ROI e outro no final. No diagrama ao lado do modelo 3D, a queda de pressão no ROI e no estresse da tesoura da parede será visualizada e quantificada.

Resultados

Os resultados representativos descritos se concentram em algumas estruturas cardiovasculares comumente utilizadas em configurações de planejamento, treinamento ou teste. Estes foram criados utilizando conjuntos de dados isotrópicos ct com um ST de 1,0 mm e um tamanho voxel de 1,0 mm³. A espessura da parede dos modelos de aneurisma de ao mesmo período foi fixada em 2,5 mm, cumprindo os resultados comparativos dos testes de tração do material de impressão (resistência à tração: 0,62 ± 0,01 ...

Discussão

O fluxo de trabalho apresentado permite estabelecer modelos individualizados e, assim, realizar o planejamento da terapia pré-intervencionista, bem como a formação médica em anatomias individualizadas. Para isso, os dados tomográficos específicos do paciente podem ser usados para segmentação e impressão 3D de fantasmas cardiovasculares flexíveis. Com a implementação desses modelos impressos em 3D em uma circulação simulada, diferentes situações clínicas podem ser simuladas realisticamente.

Hoj...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
3-matic	Materialise AB		Software Versão 15.0 - Software Comercial de Modelagem 3D
Affiniti 50	Philips Medical Systems GmbH		Sistema de Imagem Ultrassônica
Agilista W3200	Keyence Co.		Impressora 3D Polyjet com resolução espacial de 30µ m
AR-G1L	Keyence Co.		material de impressão 3D flexível
Artis Zee	Siemens Healthcare GmbH		Scanner de raios-X angiográfico
cvi42	CCI Inc.		Versão 5.12 do software - Cateter diagnóstico do software da análise do fluxo 4D
, MPA multiuso 2	Cordis, uma empresa		Cateter para modelos pediátricos do treinamento, tamanhos 4F para bebês e 5F para crianças, adultos jovens
assistência de Excor	coração GmbH		80 -100ml agente do curso
Imeron 400 agente do contraste	da imagem de Bracco		- agente do contraste
IntroGuide F	Angiokard Medizintechnik GmbH		Fio-guia com ponta em J; diâmetro: 0,035" comprimento: 220cm
Lunderquist Guidewire	Cook Medical Inc.		Fio-guia intervencionista (T)EVAR
MAGNETOM Aera	Siemens Healthcare GmbH		Scanner de ressonância magnética
Magnevist Agente de contraste	Bayer Vital GmbH		MRI - Agente de contraste
Mimics	Materialise AB		Software Versão 23.0 - Software de segmentação comercial
Modeling Studio	Keyence Co.		Impressora 3D Software de Fatiamento
Tubulação
Radifocus Fio Guia M	Terumo Europe NV		Fio guia reto; diâmetro: 0,035" comprimento: 260cm
Caixa realmente útil 9L	Produtos realmente úteis Ltd.
Rotigarose - Ágar Padrão	Carl Roth GmbH	3810.4
Solidworks	Dassault Systemes SE		Software Versão 2019-2020; Software de design CAD
SOMATOM Force	Siemens Healthcare GmbH		Scanner de tomografia computadorizada
syngo via	Siemens Healthcare GmbH		Software de imagem radiológica