Трехмерная печать сложных аорты аномалия
1 ноября 2018 г.
Здесь мы представляем протокол три размерные печатных модели для предоперационного планирования и интраоперационная реорганизации сложных сосудистой мест при обработке Врожденная аномалия аорты.
Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области аномалий сложной аорты о камере DICOM. Основным преимуществом этой методики является то, что 3D-печатная модель может снизить риск непредсказуемых повреждений тканей во время сложной аорты. Для сегментации региона, представляющих интерес импортировать все вычисляемые томографии и географии изображения в программное обеспечение в формате DICOM и дважды нажмите, чтобы открыть пациента случае в библиотеке случае.
Выберите серию DICOM и нажмите на recon модели, чтобы открыть страницу реконструкции модели. Заведи инженера и команду кардиохирургов, просмотрите отформатированные необработанные данные DICOM, чтобы определить ключевые анатомические особенности и области, представляющие интерес. Чтобы сегментировать область, щелкните пороговую сегментацию и отрегулируйте пороговый диапазон для сосудистой маски.
Нажмите подтвердить, чтобы создать сосудистую маску в списке объектов и нажмите реконструктивную реконструкцию 3D сосудистой маски в 3D-зрителе. Нажмите пороговую сегментацию снова и отрегулируйте пороговый диапазон для маски трахеи. Нажмите сегментации шатер, чтобы ограничить область интереса к mediastinum и легких и нажмите маску редактировать, чтобы стереть связь между трахеей и легким.
Нажмите области расти и нажмите любую точку маски в любой из 2D зрителей, чтобы выбрать семя. Подтвердите, что в результате регион растет и что маска трахеи будет указана в списке объектов. Затем нажмите recon, чтобы реконструировать 3D трахею в 3D-зрителе и сохранить область интереса в качестве маски.
Для 3D-реконструкции региона, представляющих интерес, нажмите на экспорт 3D-модели в качестве стандартного файла языка треугольника и распоив модель по центру строительной платформы. Выровнять касательной центральной линии судна на его конечности, так что это параллельно оси й платформы. Поддержка будет автоматически генерироваться на свесы.
Нажмите нарезать и сохранить и установить соответствующие параметры 3D-печати на стереолитографическом принтере. После печати сканируйте контуры, нарезанные программным обеспечением, с помощью ультрафиолетового света 405 нанометров, чтобы затвердеть фоточувствительной смолой со скоростью сканирования в три метра в секунду. Затем, перед операцией, хирурги используют 3D-печатную модель, чтобы сделать подробные и точные хирургические планы для пациента, из которого была создана 3D-модель.
Используя изображения корональной плоскости, поперечной плоскости и сагиттаальной плоскости, компьютерная томография и географическое изображение могут быть реконструированы в 3D-модель, как это было продемонстрировано. На этих снимках можно наблюдать анатомические отношения между аортой и трахеей вдоль оси Y. После своего развития, эта технология проложила путь для исследователей в области 3D-печати для изучения сосудистой аномалии в аортальных хирургии.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен протокол использования моделей, созданных с помощью трехмерной печати, для предоперационного планирования и интраоперационной организации сложных сосудистых структур, в частности, при врожденных аномалиях аорты.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Кардиохирургия
- Технология 3D-печати
- Сосудистые аномалии
Теоретическая часть
- Врожденные аномалии аорты представляют собой серьезную проблему для хирургии.
- Понимание анатомии имеет решающее значение для успешного исхода операции.
- 3D-печать может улучшить визуализацию сложных структур.
- Современные методы могут привести к непредсказуемому повреждению тканей во время операции.
Цель исследования
- Для улучшения предоперационного планирования сложных операций на аорте.
- Для снижения рисков, связанных с хирургическими вмешательствами.
- Для более глубокого понимания анатомии сосудов с помощью 3D-моделей.
Используемые методы
- Импорт изображений в формате DICOM в специализированное программное обеспечение.
- Сотрудничество инженеров и кардиохирургов при анализе данных.
- Сегментация областей интереса с помощью настройки пороговых значений.
- Реконструкция модели для улучшения планирования операции.
Основные результаты
- Модели, напечатанные на 3D-принтере, обеспечивают наглядное представление сложных сосудистых структур.
- Улучшенная идентификация ключевых анатомических особенностей во время операции.
- Снижение риска повреждения тканей за счет более качественного предоперационного планирования.
- Улучшение взаимодействия между хирургическими бригадами в вопросах анатомии конкретного пациента.
Выводы
- 3D-печать является ценным инструментом в лечении врожденных аномалий аорты.
- Данный метод может значительно улучшить результаты хирургических вмешательств.
- В будущем область применения метода может быть расширена на другие сложные сосудистые операции.
Часто задаваемые вопросы
Промышленная значимость
Сложные врожденные аномалии аорты создают значительные трудности при предоперационном планировании из-за ограниченности 2D-визуализации в точном анатомическом позиционировании. Трехмерная (3-D) печать преобразует объемные данные DICOM в анатомически реалистичные физические модели, что позволяет хирургам определять расположение сосудов и снижать риск непредвиденного повреждения тканей при сложных операциях на аорте. Данный подход повышает уверенность в прогнозировании при принятии хирургических решений и обеспечивает трансляционную непрерывность от этапа исследования до клинического применения.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы, предоставляя наглядные модели для анатомического уточнения в исследованиях сосудистых аномалий.
- Операционная ценность: способствует снижению биологических рисков за счет более точной идентификации ключевых анатомических особенностей, что уменьшает неоднозначность при валидации мишени.
- Прогностическая ценность: оптимизирует отбор проектов в портфеле, позволяя командам оценивать хирургическую осуществимость и риски до начала вмешательства.
Скрининг и разработка методов анализа
- Научная ценность: Подготовка валидированных биологических аналогов для последующих этапов исследования путем преобразования данных визуализации в стандартизированные 3D-модели.
- Практическая ценность: Обеспечение стандартизации и воспроизводимости анализа за счет согласованной генерации моделей на основе входных данных формата DICOM.
- Масштабируемость: Демонстрация потенциала повторного использования платформы в исследованиях сосудистых аномалий, что позволяет проводить надежную оценку соединений или устройств в доклинических условиях.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Рассматривается значимость для понимания заболеваний путем моделирования пространственных взаимоотношений между аортой и трахеей вдоль оси Y, что способствует пониманию механизмов патологии.
- Практическая ценность: Описывается преемственность этапов от первичного открытия до доклинической валидации за счет возможности итеративного проектирования и тестирования хирургических подходов.
- Прогресс с учетом рисков: Обосновываются решения с учетом рисков путем создания предоперационных моделей, которые определяют критерии принятия решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) при создании методов сосудистых вмешательств.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный метод интегрируется в общий цикл исследований — от этапа раннего поиска до доклинических работ, обеспечивая проверку гипотез, уточнение сигнальных путей и снижение биологических рисков при изучении сосудистых аномалий.
- Биология открытий: Объясняет, как данный метод поддерживает проверку гипотез и уточнение путей за счет обеспечения визуализации сложных анатомических взаимосвязей между аортой и трахеей.
- Скрининг: Описывает готовность анализа за счет воспроизводимого создания 3-D моделей из сегментированных данных DICOM, что способствует надежной оценке.
- Аналитика: Освещает количественные результаты, такие как генерация масок сосудов и трахеи, что позволяет исследовательским группам сравнивать анатомические состояния в разных моделях.
- Трансляционные исследования: Связывает метод с преклинической преемственностью, позволяя проводить итеративную доработку планов хирургического вмешательства на основе анатомии конкретного пациента.
- Корпоративное повторное использование: Представляет метод как многократно используемую возможность для изучения сосудистых аномалий, адаптируемую для различных моделей и учреждений.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Прогностическая уверенность, валидация мишеней и снижение механистической неопределенности при моделировании сосудистых аномалий.
- Операционная ценность: Стандартизация, воспроизводимость и масштабируемость создания 3-D моделей на основе данных клинической визуализации.
- Стратегическая ценность: Обоснованность принятия решений о продолжении или прекращении разработки, эффективность использования капитала и снижение биологических рисков на поздних этапах внедрения хирургических инноваций.
- Влияние на портфель: Приоритезация с учетом рисков и принятие решений о продвижении проектов на основе анатомически точных предоперационных моделей.
Особенности реализации
- Необходим научный опыт в области медицинской визуализации, программного обеспечения для сегментации и рабочих процессов 3D-печати.
- Потребности в инструментарии и аналитической инфраструктуре включают программное обеспечение, совместимое с DICOM, стереолитографические принтеры и системы постобработки с УФ-отверждением.
- Требования к межкомандной стандартизации между инженерными, радиологическими и хирургическими группами для последовательного анализа данных и валидации моделей.
- Особенности адаптации для различных модельных систем, включая корректировку с учетом вариативности геометрии сосудов и трахеи при врожденных аномалиях.
- Практические ограничения включают зависимость от высокого качества исходных изображений, а также время, необходимое для сегментации, реконструкции и печати.
