Name: Impressão tridimensional de uma anomalia complexa da aorta (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-01T13:30:00.000+00:00
Duration: 3 min 40 s
Description: Aprenda a criar modelos tridimensionais de anomalias aórticas complexas a partir de imagens DICOM para planejamento cirúrgico. Esta técnica reduz riscos de lesões teciduais e melhora a comunicação entre equipes médicas.

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Os autores reconhecem a financiamento nacional Natural Science Foundation da China (n. º 81771971), Shanghai Pujiang programa (n º 14PJD008 e 17PJ1401500), "Chen Guang" projeto apoiado pela Comissão de educação Municipal de Shanghai e educação de Xangai Fundação para o desenvolvimento (n º 14 CG 06), Fundação de ciências naturais de Shanghai (n º s 17411962800 e 17ZR1432900) e ciência e tecnologia Comissão de município de Shanghai (17JC1400200). W.Z. reconhece financiamento do Nacional Natural Science Foundation da China (31501555 e 81772007 e 21734003), o programa chinês de 1000 jovens talentos, a Comissão de educação do município de Shanghai (Young Oriental Professorship Award) e da ciência e Comissão de tecnologia do município de Shanghai (17JC1400200 e 16391903900).

O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de ética da Universidade de Fudan Zhongshan Hospital (B2016-142R) e todos os participantes deram seu consentimento.
1. diagnóstico da anomalia aórtica por sintomas e aquisição de dados de imagem
<ol><li>Identifica pacientes que apresentam sintomas como dor no peito, disfagia ou uma diferença de pressão arterial dos membros superiores em clínica ambulatorial. Exclua os pacientes que podem ser intolerantes da operação.</li>
	<li>Realize angiografia CT nestes pacientes para o diagnóstico de Divertículo de Kommerell8.</li>
</ol>2. segmentação de regiões de interesse
<ol><li>Importe todas as imagens de angiografia de CT para o software em um formato DICOM. A resolução destas imagens foi 512 × 512 pixels, e a espessura da fatia foi de 1 mm.<ol>
<li>Clique duas vezes o caso de paciente de caso biblioteca e abri-lo.</li>
		<li>Selecione a série DICOM e clique em Modelo de reconhecimento para abrir a página de reconhecimento do modelo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ter um engenheiro e uma equipe de cirurgiões cardíacos revisão o DICOM formatado dados brutos para identificar as principais características anatômicas e região de interesse (ROI).</li>
	<li>Use cinza limiarização baseada em valor para segmentar o ROI.<ol>
<li>Clique no botão de segmentação de limiar e ajustar o intervalo de limiar para a máscara vascular. O intervalo padrão é entre 226 para 3071.</li>
		<li>Clique no botão confirmar para segmentação de limiar e a máscara vascular irá mostrar na lista de objeto. Clique no botão de reconhecimento do direito da máscara e a máscara vascular em 3D será reconstruída e exibido no visualizador em 3D.</li>
		<li>Clique no botão de segmentação de limiar e ajustar o intervalo de limiar para a máscara de traqueia. Clique no botão de segmentação do Marquee para limitar a região de interesse para o mediastino e o pulmão. O intervalo padrão é entre-1024 a-520.</li>
		<li>Clique no botão Editar e apagar a conexão entre a traqueia e o pulmão.</li>
		<li>Clique no botão região cresce e selecionar uma semente clicando em qualquer ponto/pixel na máscara em qualquer um dos visualizadores 2-D. Verifique e confirme que a região cresce como resultado, e que a máscara traqueia mostrará na lista de objeto.</li>
		<li>Clique no botão à direita da máscara Recon , e traqueia em 3D vai ser reconstruída no visualizador em 3D.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Salve o ROI como máscaras de reconstrução em 3D.</li>
</ol>3. 3-d reconstrução do ROI
<ol><li>Adote o algoritmo de interpolação cinza valor para calcular a superfície malha do modelo 3D. Tornar a superfície de um triângulo para coincidir com os voxels extrema da máscara.</li>
	<li>Clique no botão Exportar para exportar o modelo 3D como um arquivo STL.</li>
	<li>Coloque o modelo no centro da plataforma do edifício. Oriente o modelo alinhando a tangente da linha central do navio em sua extremidade a ser paralelo ao eixo Z da plataforma do edifício. Suportes foram gerados automaticamente para as saliências usando os parâmetros padrão.</li>
	<li>Clique na fatia | Salvar , salvar como um arquivo pronto para impressão em 3D.</li>
</ol>4. impressão 3-d
<ol><li>Execute a impressão de stereolithographic com uma impressora 3D. Use os seguintes parâmetros: uma fatia de distância de 1 mm, resolução de 512 × 512 pixels, um edifício de camada espessura de 0,1 mm e um diâmetro do ponto do laser de 80 μm.</li>
	<li>Usar luz ultravioleta em 405 nm para endurecer a resina fotossensível escaneando os contornos fatiado pelo software. A velocidade do laser de luz ultravioleta é 3 m/s. Nota: Quando uma fatia do modelo 3-d digital foi construída, a plataforma de construção subiu 0,1 mm para a próxima fatia. O modelo físico foi construído camada por camada. A próxima camada formou-se em cima da camada anterior. O modelo físico em 3D foi construído camada por camada desta forma.</li>
</ol>5. pré-operatório planejamento e avaliação intra-operatória usando modelos impressos em 3D
<ol><li>Antes da cirurgia, tenho cirurgiões fazer detalhado e planos cirúrgicos precisos para cada paciente aprendendo o 3-d modelos de impressos.</li>
	<li>Durante a cirurgia, coloque os modelos de impressos em 3D na sala de operação e tem uma enfermeira segurá-los. Os detalhes anatômicos foram revistos por cirurgiões durante a localização vascular e a separação. Nota: O tratamento cirúrgico inclui ressecção do divertículo e reconstrução dos ramos da aorta. O enxerto de tubo de poliéster tecidos impregnados foi aplicado para substituir a aorta ressecado1,2,3,9. Todos os pacientes foram enviados para a unidade de cuidados intensivos de cirurgia cardíaca após a cirurgia.</li>
</ol>

<ol><li>Tanaka, A., Milner, R., Ota, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kommerell%27s+diverticulum+in+the+current+era%3A+a+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22General+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Kommerell's diverticulum in the current era: a comprehensive review.</a> General Thoracic and Cardiovascular Surgery. 63 (5), 245-259 (2015).</li>
<li>Rosu, C., Dorval, J. F., Abraham, C. Z., Cartier, R., Demers, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-stage+hybrid+repair+of+right+aortic+arch+with+Kommerell%27s+Diverticulum%5BTitle%5D)+AND+%22The+Annals+of+Thoracic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Single-stage hybrid repair of right aortic arch with Kommerell's Diverticulum.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 103 (4), e381-e384 (2017).</li>
<li>Idrees, J., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022522313002614">Hybrid repair of Kommerell diverticulum.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 147 (3), 973-976 (2014).</li>
<li>Kankala, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/aa8113/meta">Fabrication of arbitrary 3-D components in cardiac surgery: from macro-, micro- to nanoscale.</a> Biofabrication. 9 (3), 032002(2017).</li>
<li>Vukicevic, M., Mosadegh, B., Min, J. K., Little, S. H. <a target="_blank" href="http://imaging.onlinejacc.org/content/10/2/171?download=true">Cardiac 3-D printing and its future directions.</a> JACC Cardiovascular Imaging. 10 (2), 171-184 (2017).</li>
<li>Yoo, S. J., Spray, T., Austin, E. H., Yun, T. J., van Arsdell, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hands-on+surgical+training+of+congenital+heart+surgery+using+3-dimensional+print+models%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Hands-on surgical training of congenital heart surgery using 3-dimensional print models.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (6), 1530-1540 (2017).</li>
<li>Hermsen, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scan%2C+print%2C+practice%2C+perform%3A+Development+and+use+of+a+patient-specific+3-dimensionalprinted+model+in+adult+cardiac+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Scan, print, practice, perform: Development and use of a patient-specific 3-dimensionalprinted model in adult cardiac surgery.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (1), 132-140 (2017).</li>
<li>Sun, X., Zhang, H., Zhu, K., Wang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patient-specific+three-dimensional+printing+for+Kommerell%27s+diverticulum%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Patient-specific three-dimensional printing for Kommerell's diverticulum.</a> International Journal of Cardiology. 255, 184-187 (2018).</li>
<li>Ota, T., Okada, K., Takanashi, S., Yamamoto, S., Okita, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+treatment+for+Kommerell%27s+diverticulum%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Surgical treatment for Kommerell's diverticulum.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 131 (3), 574-578 (2006).</li>
<li>Agematsu, K., Ueda, T., Hoshino, S., Nishiya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rupture+of+Kommerell+diverticulum+after+total+arch+replacement%5BTitle%5D)+AND+%22Interactive+Cardiovascular+and+Thoracic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Rupture of Kommerell diverticulum after total arch replacement.</a> Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 11 (6), 800-802 (2010).</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Anomalias aórtica congênitas compreendem um espectro raro de doenças cardiovasculares, que mostram frequentemente complexas anomalias da aorta. Imagiologia médica, tais como TC e RM, são necessários para elucidar o complexo arco aórtico anomalias, o anormal de ramificação padrão, sua relação com a traqueia e o esôfago e outros associados a patologias. Tanto a TC e RM angiografia pode fornecer informações de 2-D de localização de embarcações da aorta. Com reconstrução 3D digital de imagem 2-D, a relação anatômica dos vaso...

Anomalias da aorta congênitas são extremamente raras malformações congênitas do sistema de arco aórtico. Eles podem ser diagnosticados por análise de imagem ou avaliação de entidades como disfagia ou subclávia roubar1. Em cenários clínicos, é importante identificar a anomalia anatômica no confinado espaço cirúrgico que limitou a visualização durante a cirurgia,2,3. Atualmente, convencional planar bidimensional (2D) imagem, como tomografia computadorizada (CT) e ressonância magnética (MRI), geralmente são apresentados aos cirurgiões antes da cirurgia. No entanto, é difícil para os cirurgiões para a anomalia baseada a imagem 2-D da imagem. Consequentemente, eles poderiam dificuldades imprevisíveis ao tentar separar os vasos complexos da aorta durante a cirurgia. Danos imprevisíveis para o navio, a traqueia e o esôfago podem ocorrer e resultar em resultados desastrosos.
Na última década, modelagem de imagens 3-d tem sido usada em cirurgia cardíaca para ajudar cirurgiões a entender o complexo anomalia anatômica4,5,6,7. Tecnologia de impressão tridimensional (3D) pode ajudar a converter os dados de modelagem em um modelo físico. Comparado com a reconstrução digital, modelos físicos impressos em 3D poderiam apresentar uma melhor compreensão dos detalhes anatômicos e proporcionar uma visão intuitiva da malformação. Para cirurgia aórtica anomalia, o impresso modelo 3-d intuitiva é significativo porque má compreensão dos locais da aorta pode ser desastroso para os pacientes. Durante a cirurgia, qualquer erro pode levar a hemorragia imprevisível e lesão. Usando os modelos de impressos, os cirurgiões podem entender completamente as relações espaciais dos ramos da aorta. Durante a cirurgia, os cirurgiões também podem executar em tempo real revisão dos modelos 3-d para evitar a confusão entre os locais de complexos vasculares.
Aqui, apresentamos um protocolo para aplicar 3D modelos impressos para planejamento pré-operatório e intra-operatório orientação ao lidar com doenças congênitas da aorta. Divertículo de Kommerell, um tipo de anomalia aórtica congênita complexa, foi selecionado como um estudo de caso. As etapas incluem diagnóstico baseado na angiografia computadorizada (CTA) de imagem, particionamento de regiões de interesse, construção de modelos 3-d, planejamento cirúrgico pré-operatório e revendo intra-operatória de modelos impressos em 3D8. Esta estratégia de impressão 3-d pode reduzir substancialmente o risco de lesões no tecido imprevisíveis durante a cirurgia.

<table><tbody><tr><td>Impressora 3D</td><td>Meditool Enterprise Co., Ltd</td><td></td><td>Para impressão 3D</td></tr><tr><td>Chaos Versão 2.0</td><td>Meditool Enterprise Co., Ltd</td><td></td><td>Para segmentação e reconstrução 3D</td></tr></tbody></table>

impressão tridimensional de uma anomalia complexa da aorta

Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly

Anomalias aórtica congênitas complexas incluem diversos tipos de malformações que podem ser clinicamente assintomática ou com sintomas respiratórios ou Esofágicos. Estas anomalias podem estar associadas a outras doenças congênitas do coração. É difícil identificar a localização do navio anatômica exata de dados de imagens bidimensionais, tais como a tomografia computadorizada. Como um método de fabricação aditiva, tridimensional (3D) impressão pode secreta os dados de imagem adquiridas em 3-d modelos físicos. Este protocolo descreve o procedimento para modelagem a DICOM volumétrica de imagens em 3-d dados e imprimi-la como um modelo 3D anatomicamente realista. Usando este modelo, cirurgiões podem identificar a localização do navio do complexas anomalias da aorta, que é útil para o planejamento pré-operatório e orientação intra-operatória.

Aquisição de imagens de angiografia CT, modelagem digital e impressão 3-d foram todas feitas em um hospital. Duas horas foram gastas para obter o modelo 3-d da imagem CT angiografia pronto para a impressão em 3D. Usando o procedimento e impressora 3-d aqui, um modelo físico em 3D do paciente específico pode ser enviado aos médicos rapidamente e a decisão cirúrgica pode ser feita em tempo. O trabalho de aquisição de dados de CT angiografia a impressão 3-d foi mostrado na <strong class="xfi...

Aqui, apresentamos um protocolo para usar três dimensionais modelos de impressos para planejamento pré-operatório e reorganização intra-operatória de complicado vasculares locais ao manusear uma anomalia congênita da aorta.

Impressão tridimensional de uma anomalia complexa da aorta

Complex congenital aortic anomalies include diverse types of malformations that may be clinically asymptomatic or present with respiratory or esophageal ...

Este método pode ajudar a responder perguntas-chave no complexo campo de anomalias aorta sobre a câmera DICOM. A principal vantagem dessa técnica é que o modelo impresso em 3D pode reduzir o risco de lesão tecidual imprevisível durante a complexa cirurgia aórtica. Para a segmentação de uma região de interesse importe todas as imagens computadas de tomografia e geografia para o software em formato DICOM e clique duas vezes para abrir o caso do paciente dentro da biblioteca de casos.Selecione a série DICOM e clique no modelo de reconhecimento para abrir a página de reconstrução do modelo. Tenha um engenheiro e uma equipe de cirurgiões cardíacos revisando os dados brutos formatados do DICOM para identificar as principais características anatômicas e regiões de interesse. Para segmentar a região, clique na segmentação do limiar e ajuste o intervalo de limiar para a máscara vascular.Clique em confirmar para gerar a máscara vascular dentro da lista de objetos e clique em recon para reconstruir a máscara vascular 3D dentro do visualizador 3D. Clique novamente na segmentação do limiar e ajuste o intervalo de limiar para a máscara de traqueia. Clique na segmentação do letreiro para limitar

three-dimensional-printing-of-a-complex-aortic-anomaly

Research

JoVE Journal

Medicine

Medicina

Aqui nós descrevemos um método para fabricar aneurismático, aórtico tecido-imitando os phantoms para uso em testes elastography de ultra-som. O uso combinado de desenho assistido por computador (CAD) e 3-dimensional (3D) impressão técnicas produzem aórtica phantoms com geometrias complexas, previsíveis para validar o elastographic imagem algoritmos com experimentos controlados.

Fabricação de Aorta Abdominal hidrogel tecido-imitando Phantoms por ultra-som Elastography validação

O protocolo descreve a fabricação de impressões tridimensionais totalmente coloridas de modelos de crânio anatômico específicos do paciente para serem usados para simulação cirúrgica. Os passos cruciais da combinação de diferentes modalidades de imagem, segmentação de imagem, extração de modelotridimensional e produção das impressões são explicados.

Impressão 3D multicolorida de tumores intracranianos complexos na neurocirurgia

Revestimento de spin, impressão polijato e modelagem de deposição fundida são integrados para produzir fantasmas heterogêneos multicamadas que simulam propriedades estruturais e funcionais do tecido biológico.

Impressão 3D multimodal de fantasmas para simular tecido biológico

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.

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

Modelos específicos do paciente melhoram a confiança do cirurgião e dos companheiros ao desenvolver ou aprender planos cirúrgicos. Impressoras tridimensionais (3D) geram detalhes adequados para a preparação cirúrgica, mas não replicam a fidelidade háptica tecidual. Um protocolo é apresentado detalhando a criação de modelos cardíacos de silicone específicos do paciente, combinando precisão de impressão 3D com tecido de silicone simulado.

Criação de modelos cardíacos de silicone específicos do paciente com aplicações em planos pré-cirúrgicos e treinamento prático

Este método demonstra um fluxo de trabalho de impressão 3D baseado em voxel, que imprime diretamente de imagens médicas com fidelidade espacial exata e resolução espacial/contraste. Isso permite o controle preciso e graduado das distribuições de materiais através de materiais morfologicamente complexos e graduados correlacionados à radiodensidade sem perda ou alteração de dados.

Anatomia de Impressão Voxel: Design e Fabricação de Modelos realistas de planejamento pré-cirúrgico através da impressão bitmap

Este protocolo apresenta um pipeline abrangente para analisar amostras obtidas de corações humanos que abrangem as escalas microscópica e macroscópica.

Pipeline para estudo anatômico tridimensional em várias escalas do coração humano

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Heterotípica tridimensional<em&gt; In Vitro</em&gt; Modelagem de Estroma-epitelial de ovário Interações durante o início e progressão do câncer

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