Summary
باستخدام البثق البلاستيك الحديثة وتقنيات الطباعة، أصبح من الممكن الآن بسرعة وبتكاليف زهيدة إنتاج النماذج الفيزيائية للبيانات الأشعة السينية CT المتخذة في المختبر. طباعة ثلاثية الأبعاد للبيانات تصوير الشعاعي الطبقي هو التصور قوية، والبحوث، وأداة تعليمية يمكن الآن الوصول إليها من قبل المجتمع التصوير قبل السريرية.
Abstract
الطباعة ثلاثية الأبعاد يسمح لإنتاج الأجسام مفصلة للغاية من خلال عملية تعرف باسم التصنيع المضافة. التقليدية، والعفن حقن طرق لخلق نماذج أو أجزاء على قيود عدة، وأهمها هو صعوبة في صنع منتجات معقدة للغاية في الوقت المناسب فعالة من حيث التكلفة. 1 إلا أن التحسن التدريجي في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد أدت في كل من الصكوك الراقية والاقتصاد التي أصبحت الآن متاحة لإنتاج نماذج مخصصة السهل .. 2 هذه الطابعات لديها القدرة على قذف الأجسام عالية الدقة مع ما يكفي من التفاصيل لتمثيل الصور بدقة في الجسم الحي ولدت من ماسح ضوئي قبل السريرية CT الأشعة السينية . مع جمع البيانات المناسبة، وجعلها السطح، والتصوير النحتي المجسم التحرير، أصبح من الممكن الآن وغير مكلفة لإنتاج هياكل الأنسجة بسرعة مفصلة الهيكل العظمي وميسرة من البيانات CT الأشعة السينية. حتى في المراحل المبكرة من تطويرمنة، ونماذج تشريحية التي تنتجها نداء الطباعة ثلاثية الأبعاد على كل من المربين والباحثين الذين يمكن الاستفادة من التكنولوجيا لتحسين الكفاءة التصور. 3، 4 الفوائد الحقيقية من هذه النتيجة طريقة من تجربة ملموسة يمكن الباحث يكون مع البيانات التي لا يمكن أن تكون نقل بشكل كاف من خلال شاشة الكمبيوتر. ترجمة ما قبل السريرية بيانات 3D إلى كائن المادية التي هي نسخة طبق الأصل من هذا الموضوع هو اختبار أداة قوية لرؤية والاتصالات، وخاصة لربط البحوث للطلاب التصوير، أو تلك الموجودة في الحقول الأخرى. هنا، ونحن نقدم طريقة مفصلة لطباعة نماذج بلاستيكية للعظام وهياكل الجهاز المستمدة من الأشعة السينية CT بفحص استخدام نظام البيرة CT الأشعة السينية بالتعاون مع PMOD، يماغيج، Meshlab، Netfabb، وحزم البرمجيات ReplicatorG.
Protocol
1. الحيوانات
- للنتائج الواردة أدناه، تم الحصول على واحد من الذكور ويستار الفئران-Lobund عشرة أشهر من العمر من مركز علوم الحياة Freimann، جامعة نوتردام (سيدة اللويزة، إنديانا، الولايات المتحدة الأمريكية). وتم الحصول على فيفو السابقين نيوزيلندا الأرنب الأبيض (ذكر، العمر = 8 أسابيع) عينة الجمجمة، والحفاظ عليها في الفورمالين 10٪، من مختبر البروفيسور ماثيو Ravosa، جامعة نوتردام.
- لفي الجسم الحي التصوير، وكانت الفئران تخدير بواسطة Isofluorane (2.5٪ معدل التدفق) مع صيانة الأنف عن طريق نظام المخروطية. تم وضع الحيوان عرضة في السرير الفئران القياسية (M2M التصوير شركة، كليفلاند، أوهايو) المرفقة مع محطة البيرة الصورة. تمركزت الأطراف الجانبية من الجذع لاكتساب CT موحدة.
- بعد الانتهاء الحصول على الصور، تمت إزالة الفئران من مخروط الأنف وعاد إلى الانتعاش القفص حتى الإسعافية.
- لاجراء الفحوصات من الجمجمة الأرانب، وضعت العينة في السرير الفئرانفي كيس من البلاستيك مختوم لا يحوي الفورمالين.
2. الحصول على الصور والإعمار
- في الجسم الحي والمحررين وأجريت عمليات الاستحواذ صورة فيفو باستخدام نظام CT البيرة (Carestream تصوير الجزيئي، وودبريدج، CT). تم تعيين نظام لمسح سرير من طول 180 ملم عن طريق إجراء مسح دائري 3 (600 التوقعات في المسح)، مع كل FOV مم 65، التي مخيط معا ثم أثناء إعادة الإعمار. تم تعيين مصدر الأشعة السينية لتيار من 400 ميكروأمبير والجهد من 45 kVp، واستخدام 0.5 مم آل مرشح لشعاع للتتصلب. كان جرعة الإشعاع تعادل تقريبي العميق للإعدادات CT 660 ملي سيفرت، وسطحية تعادل جرعة و1171 ملي سيفرت. هذه الجرعات أكثر من 10 أضعاف المبلغ عنها أقل من LD50 القيم.
- وأعيد بناؤها باستخدام الصور (التصفية الإسقاط الخلفي) FBP خوارزمية عبر Reconstructor البيرة 5،0 جناح باستخدام "ستاندارد" المعلمات. هذه مجتمعة اقتناء وإنتاج إعدادات إعادة الإعمار الاتحاد الدولي للسباحةصورة ل voxels مع 0.125 مم موحد الخواص، تعتبر كافية للتحليل الحيوان كله والطباعة 3D الهياكل التشريحية.
3. معالجة المعلومات
- قد تكون طباعة ميزات الهيكل العظمي من الأشعة المقطعية من البيانات الخام دون تجزئة. ومع ذلك، هناك حاجة لتقسيم الأنسجة الرخوة قبل معالجة البيانات للطباعة 3D. هنا نعرض على سبيل المثال مع أنسجة الرئة.
- MicroPET الأصلي المفتوحة (تنسيق البيانات لجميع الطرائق على نظام التصوير البيرة) الملف
- رسم حجم الفوائد (أصوات العراق) حول الماوس بحيث تتم إزالة جميع المساحات الخارجية.
- تحت عنوان "قناع خارج VOI مختارة 'و' أصوات العراق أدوات 'TAB تحديد وتعيين القيمة إلى وحدات هاونسفيلد اخفاء -1000 (HU، مقياس كثافة إشعاعية لCT)، الذي سيحدد بشكل فعال الفضاء الخارجي إلى قيمة الكثافة CT من الهواء.
- مع كل المساحة الخارجية إزالتها، تحت علامة التبويب "أدوات"، حدد "الخارجية،" انقر فوق المنسدلةالسهم وحدد "الإنقسام"
- تعيين النطاق إلى -550 -200 ثم انقر على "موافق".
- إذا كان الملف كبير جدا، حدد علامة التبويب "أدوات"، حدد "خفض" وتشغيل البرنامج
- حفظ الملف على أنه تحليل
- يجب أولا تحويل البيانات إلى تنسيق DICOM باستخدام PMOD (PMOD تكنولوجيز المحدودة، زيوريخ، سويسرا) برامج التحليل.
- فتح معالجة الصور PMOD حزمة البرامج.
- على طول الصف العلوي، حدد علامة التبويب عرض.
- في شريط الأدوات اليد اليمنى السفلى، انقر فوق السهم المتجه لأسفل قاعدة بيانات المسمى تحت الحمل.
- حدد MicroPET للبيانات الخام CT، أو تحليل لالرئة مجزأة.
- حدد الملف المناسب ثم انقر فوق اضف الى المفضلة.
- انقر فوق فتح.
- في شريط الأدوات اليد اليمنى السفلى، انقر فوق التصاعديسهم ضمن حفظ.
- من هذه القائمة، واختيار نوع الملف DICOM.
- اسم الملف ثم اختر حفظ.
- إغلاق PMOD.
- DICOM بيانات تحتوي على قيم الكثافة الحجمية لكل فوكسل. من أجل طباعة هذه البيانات، لا بد من معالجتها على أنها سطح متجاورة بدلا من وحدة تخزين. وسوف تستخدم يماغيج v1.43u للحصول على الأداءات السطح لمزيد من المعالجة.
- مفتوحة معالجة الصور برامج يماغيج
- حدد ملف استيراد>.
- حدد تسلسل الصور.
- انتقل إلى الملف الذي يحتوي على DICOM تم إنشاؤه حديثا وتحديده.
- حدد المكونات الإضافية> 3D عارض 3D>.
- سوف تظهر نافذتين، 3D المشاهد سوف تظهر نافذة وADD.
- تحت العرض كما في المجلد نافذة تغيير ADDتطفو على السطح.
- تغيير القيمة الافتراضية عتبة إلى 210.
- انقر فوق موافق.
- في شريط القائمة عارض 3D، حدد ملف تصدير السطوح> واجهة الموجة>.
- اسم الملف ثم انقر فوق حفظ.
- سوف برنامجين، Meshlab v1.3.1 وNetfabb ستوديو الأساسية 4.9، إزالة في وقت واحد أي شبكة الزائدة، معا تنسجم قطع، والثقوب إصلاح، وتمهيد شبكة النهائي. الاختلافات الأساسية بين هذه البرامج هما طقم المتاحة للمستخدم، وبعض من واجهة التصفح السيطرة. كلاهما تحرير برامج شبكة برامج 3D، ويوفر استخدامها معا أسهل النهج لتحرير النموذج.
تشير إلى أنه يجب تنفيذ هذه الإجراءات في Meshlab v1.3.1 
تشير إلى أنه يجب تنفيذ هذه الإجراءات في Netfabb ستوديو الأساسية 4.9 - لاستيراد تنسجم في برامج تحرير:
- فتح Meshlab v1.3.1
- من شريط القائمة اختر ملف> مشروع فارغ جديد.
- Selct ملف> استيراد شبكة.
- حدد الملف وانقر فوق فتح.
- مرة واحدة وقد حملت الملف، سوف مربع حوار مفتوح. حفظ توحيد القمم مكررة التحقق، اضغط موافق.
- فتح استوديو Netfabb الأساسية 4.9.
- اسحب الملف المطلوب مباشرة على الشاشة الأساسية Netfabb ستوديو.
- فتح استوديو Netfabb الأساسية 4.9.
- فتح Meshlab v1.3.1
- لإزالة غير المرغوب فيها من شبكة السطح:
- من شريط القوائم في Meshlab، فلاتر حدد> تنظيف واصلاح> إزالة قطع متفرقة (WRT القطر).
- إزالة مكونات معزولة متصلة قطرها أصغر من ثابت المحدد. إدخال الحد الأقصى لقطر هذه المكونات وانقر فوق تطبيق.
- تدريجيا، وزيادة القطر الأقصى لإزالة أكبر قطعة. انقر فوق تطبيق بعد كل تعديل القطر.
- من شريط القوائم في Meshlab، فلاتر حدد> تنظيف واصلاح> إزالة قطع متفرقة (WRT القطر).
- للانضمام قطع قطع، يجب قطع ثقوب في تنسجم الحالي في الأماكن المطلوبة من السندات الجديدة، وجسرا للشبكة المصحفر أن يبنى بين.
- استخدم أداة التحديد، أداة السابع من اليسار في شريط القوائم، لتحديد قطعة من شبكة التي سيتم قطع.
- حذف أجزاء مختارة من شبكة مع زر حذف وجوه، وأداة الثالث من اليسار في شريط القوائم.
- من شريط القوائم، حدد ملف شبكة تصدير> باسم.
- اسم الملف وتغيير نوع الملف إلى المحكمة الخاصة بلبنان.
- اضغط حفظ.
- سوف يظهر مربع حوار مع خيارات الحفظ تظهر، اضغط موافق.
- اسحب هذا الملف الجديد في Netfabb.
- على رأس القائمة، حدد إصلاحوالأداة الرابعة من اليسار.
- حدد أداة إضافة مثلثات والثالث عشر من اليسار.
- انقر على الحافة المفتوحة (أنها ستكون الأصفر) على جانب واحد، ثم انقر على حافة مفتوحة على قطعة أخرى. إنشاء الجسور عبر الفجوة 5-10.
- حدد زر الإصلاح التلقائي في أسفل اليمين
- تسليط الضوء على إصلاح الافتراضي.
- انقر فوق تنفيذ.
- اضغط إلغاء بعد تم تنفيذ الإصلاح.
- حدد زر فليب المثلثات المحددة.
- انقر على أي مثلثات مشوشا لتدوير جميع المثلثات في الاتجاه الصحيح.
- استخدم أداة التحديد، أداة السابع من اليسار في شريط القوائم، لتحديد قطعة من شبكة التي سيتم قطع.
- إلىإصلاح الحفر والثقوب، يجب إزالة الثقوب والحفر وكلها يجب أن نبني الجسور على كل جانب من شبكة.
- انقر فوق أداة التحديد.
- حدد الحفرة أو الثقب المراد شغلها.
- انقر فوق الزر حذف وجوه.
- من شريط القوائم، حدد ملف شبكة تصدير> باسم.
- اسم الملف وتغيير نوع الملف إلى المحكمة الخاصة بلبنان.
- اضغط حفظ.
- سوف يظهر مربع حوار مع خيارات الحفظ تظهر، اضغط موافق.
- اسحب هذا الملف الجديد في Netfabb.
- على رأس القائمة، حدد إصلاح رونغ>، الأداة الرابعة من اليسار.
- حدد أداة إضافة مثلثات والثالث عشر من اليسار.
- انقر على الحافة المفتوحة (أنها ستكون الأصفر) على جانب واحد، ثم انقر على حافة مفتوحة على قطعة أخرى. إنشاء الجسور عبر الفجوة 5-10.
- حدد زر الإصلاح التلقائي في أسفل اليمين
- تسليط الضوء على إصلاح الافتراضي.
- انقر فوق تنفيذ.
- اضغط إلغاء بعد تم تنفيذ الإصلاح.
- انقر فوق أداة التحديد.
- يستخدم Laplacian تجانس، بالمرشح في Meshlab، لضمان سلاسة الكائن مع المحافظة على السلامة الهيكلية للنموذج.
- انتقل فلاتر> تجانس> هدية والتشوه> Laplacian السلس.iles/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg "/>
- اختيار عدد من التكرارات التنعيم. سوف يؤدي إلى مزيد من تكرار نموذج أكثر سلاسة، ولكن كل تكرار ويتحلل ببطء حجم النموذج، الذي يمكن أن يؤدي إلى قطع قطع والحواف الحادة. ويوصى تكرار 1-5.
- اضغط موافق.
- من شريط القوائم، حدد ملف شبكة تصدير> باسم.
- اسم الملف وتغيير نوع الملف إلى المحكمة الخاصة بلبنان.
- اضغط حفظ.
- سوف يظهر مربع حوار مع خيارات الحفظ تظهر، اضغط موافق.
- اسحب هذا الملف الجديد في Netfabb.
- على رأس القائمة، حدد إصلاح، أداة الرابع من اليسار.
- حدد أداة إضافة مثلثات، الirteenth من الجهة اليسرى.
- انقر على الحافة المفتوحة (أنها ستكون الأصفر) على جانب واحد، ثم انقر على حافة مفتوحة على قطعة أخرى. إنشاء الجسور عبر الفجوة 5-10.
- حدد زر الإصلاح التلقائي في أسفل اليمين
- تسليط الضوء على إصلاح الافتراضي.
- انقر فوق تنفيذ.
- اضغط إلغاء بعد تم تنفيذ الإصلاح.
- من شريط القوائم، حدد ملف شبكة تصدير> باسم.
- اسم الملف النهائي وتغيير نوع الملف إلى المحكمة الخاصة بلبنان.
- اضغط حفظ.
- سوف يظهر مربع حوار مع خيارات الحفظ تظهر، اضغط موافق.
- لاستيراد تنسجم في برامج تحرير:
تشير إلى أنه يجب تنفيذ هذه الإجراءات في Meshlab v1.3.1 
تشير إلى أنه يجب تنفيذ هذه الإجراءات في Netfabb ستوديو الأساسية 4.9 4. الطباعة
- الطباعة باستخدام Makerbot
- فتح ملف STL في ReplicatorG. المكررG هو برنامج يستخدم لصناعات Makerbot التواصل مع Makerbot.
- انقر فوق مقياس من انخفاض اليد اليمنى القائمة الزاوية وحدد ملء الفراغ بناء!
- حدد وانقر فوق استدارة لاي شقة.
- انقر فوق مركز.
- لنماذج مع التفاصيل الدقيقة، حدد ملء بناء منصة لتوسيع نطاق النموذج.
- من نفس القائمة، انقر فوق تحريك وتحديد وضعت على منصة.
- مرة واحدة وقد تم تحقيق التوجه الصحيح، حدد إنشاء GCODE من شريط القائمة العلوية.
* سوف نافذة مع خيارات الطباعة تظهر. - حدد الطارد من شأنها أن توفر خيوط لطباعة الكائن (اليمين أو اليسار).
- حدد استخدام الطوافة / الدعم.
- من القائمة المنسدلة بعنوان بناه الدعم المادي، حدد الدعم الكامل.
- حدد إنشاء GCODE. سوف يظهر مربع منبثق يظهر التقدم المحرز في GCODE تظهر.
- مرة واحدة وقد تم الانتهاء من GCODE، حدد إنشاء لملف للاستخدام مع بطاقة SD.
- انقر فوق حفظ.
- سحب الملف على بطاقة SD.
- ضع بطاقة SD في Makerbot واستخدام لوحة المفاتيح للطباعة Makerbot تحديد من SD.
- تحت الطباعة من SD، حدد اسم الملف المطلوب. سوف تبدأ تلقائيا إلى Makerbot الاحماء لطباعة الكائن.
- Shapeways الطباعة
- بعد إنشاء حساب مجاني مع Shapeways، يمكن الملف STL تحميلها مباشرة إلى موقع Shapeways: http://www.shapeways.com/upload/
- انقر فوق تحميل وحدد STLالملف.
- حدد عنوانا لملف مرفوع.
- حدد وحدة القياس من القائمة المنسدلة.
- انقر فوق تحميل النموذجي.
- الملف جاهز الآن للطباعة من خلال Shapeways. مرة واحدة يتم تحميل الملف سوف Shapeways يستغرق بضع دقائق لمعالجة الملف للتأكد فعلا أن تكون مطبوعة. سوف تكون قادرة على طباعة النموذج من صفحة "نماذج بلادي" بعد حوالي عشر دقائق.
- تم استخدام "قوية مرنة الأبيض" اختيار لطباعة الهياكل العظمية، في حين تم استخدام "مرنة قوية الأرجواني" لأنسجة الرئة.
- PROJET الطبعة HD 3000
- ويمكن أيضا ملف STL طباعتها باستخدام التجارية عالية الدقة ثلاثية الأبعاد مثل الطابعة 3000 HD PROJET (سبرنج بورد الهندسة LLC حلول والابتكار بارك، نوتردام، IN، الولايات المتحدة الأمريكية).
- يتم تحميل الملف STL في برامج أنظمة الملكية 3D لتخطيط المهمة على platfORM. هذا يتطلب تغيير اتجاه النموذج حول للحد من استخدام الشمع والدعم وقت الطباعة. يتم حفظ هذا الملف.
- ثم يتم إرسالها إلكترونيا المهمة إلى الطابعة.
- يتم تحميل منصة من الألمنيوم في الطابعة وHD 3000 PROJET يبدأ لطباعة الكائن.
- ثم تتم إزالة النموذج من النظام الأساسي ويوضع في الفرن على حوالي 73 ° C لإذابة الشمع الدعم من الطراز.
- تتم إزالة الكائن الساخنة ومسحت أسفل مع Kimwipe لإزالة الشمع المتبقية السطح.
Representative Results
الشكل 1. تم طبع نماذج 3D مطبوعة من الرئتين وميزات الهيكل العظمي للفأر X السينية CT مجموعة البيانات. كائنات باستخدام HD PROJET 3000 (اليسار)، وشركة Shapeways (مركز) أو المكرر Makerbot (يمين). شريط مقياس يدل على 2 سم. لاحظ أن شريط النطاق في لوحة C هو أصغر من A B والذي يعكس أنه في بعض الحالات، يجب Makerbot طباعة كائن الموسع من أجل التفاصيل خرج كافية.
الشكل 1 يصور المنتجات النهائية لثلاث وسائل للطباعة نفسها في الجسم الحي مجموعة الفئران البيانات CT. جميع النماذج الثلاثة تتكون من هيكل العظمي والرئتين اقتصاص القابلة للإزالة التي طبعت بشكل مستقل وتجميعها معا. النموذج على اليسار هو نتيجة للطابعة HD عالية الدقة PROJET 3000، التي تم إنشاؤها باستخدام البلاستيك الشفاف الاكريليك. الكائن في مركزتم إنتاج شركة باستخدام طرف ثالث، Shapeways شركة، والذي تم طباعة الهيكل العظمي باستخدام النايلون 12 بلاستيكية بيضاء بينما كانت ملفقة هياكل الجهاز التنفسي في الأرجواني. وطبعت هذه النماذج الأولى والثانية لمقياس الفعلية، ومساحتها تقريبا 11 سم في الطول. وقدم الكائن في حق استخدام MakerBot. تم طباعة باستخدام الهيكل العظمي الطبيعية الملونة ABS (الأكريلونيتريل بوتادين ستايرين) البلاستيك والرئتين مع الجير الخضراء ABS. بسبب حدود قرار MakerBot، لا يمكن أن تكون مطبوعة هذا النموذج على نطاق دون تدهور هيكل غرامة مثل القفص الصدري. بدلا من ذلك، تم تحجيم النموذج من قبل 2X تقريبا باستخدام "ملء الفضاء بناء" الخيار للحصول على التفاصيل المطلوبة البصرية، مما أدى إلى وجوه 21 سم في الطول.
الشكل 2. 3D نماذج مطبوعة من أحد SKU السابقين فيفو الأرانبليرة لبنانية البيانات المحددة. تم طبع الكائنات المعروضة باستخدام HD PROJET 3000 (يسار)، Shapeways شركة (مركز) وحدة النسخ المتماثل Makerbot (يمين). شريط مقياس يدل على 1 سم.
ويبين الشكل 2 المنتجات النهائية من كل أسلوب الطباعة للأرنب فيفو السابقين الجمجمة مجموعة البيانات CT. النموذج على اليسار هو نتيجة من الطابعة HD عالية الدقة PROJET 3000 باستخدام البلاستيك الشفاف الاكريليك. تم طباعة نموذج في مركز في البلاستيك الأبيض nylon12 من خلال طباعة Shapeways. تمت طباعة الكائن في حق من البلاستيك الأبيض باستخدام MakerBot. وطبعت كافة الكائنات ثلاثة إلى توسيع نطاق وقياس حوالي 8.5 سم في الطول.
الشكل 3. تم طبع نماذج 3D مطبوعة من كامل الفئران للأشعة السينية CT مجموعة البيانات. كائنات باستخدام HD PROJET 3000 (اليسار)، وشركة Shapeways (يمين). مقياس بع يدل على 1 سم.
يصور الشكل 3 المنتجات النهائية لطريقتين من طباعة البيانات كاملة في الجسم الحي CT مجموعة من الفئران. كلا النموذجين تتكون من هيكل العظمي الكامل (ناقص الذيل) والرئتين القابلة للإزالة. النموذج على اليسار هو الناتجة من طابعة ذات دقة عالية، وHD PROJET 3000، طبعت باستخدام البلاستيك الشفاف الاكريليك. تم طباعة النموذج على حق استخدام الطباعة Shapeways، مع بنية الهيكل العظمي التي تم إنشاؤها باستخدام الأبيض nylon12 البلاستيك والرئتين في الأرجواني. وطبعت هذين النموذجين لمقياس الفعلية، ومساحتها تقريبا 19 سم في الطول. بسبب التفاصيل الدقيقة المطلوبة، لا يمكن أن الهيكل العظمي الكامل سيتم طباعتها مع المكرر MakerBot.
خلال استكشاف تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، شوهد بعض المزايا والعيوب وترد في الجدول 1.
| المزايا | عيوب | |
| MakerBot | سريع للغاية، ومجموعة متنوعة من خيارات الألوان، وقادرة على الطباعة في لونين، وغير مكلفة للغاية | أدنى مستوى من التفاصيل. إزالة مواد الدعم بطيء (بناء على أمر من بضع ساعات). |
| Shapeways | متنوعة من خيارات الألوان، متنوعة من المواد للطباعة، ومستوى عال من التفاصيل، غير مكلفة نسبيا | لمدة أسبوعين مرة لمعالجة وتلقي أمر |
| PROJET HD 3000 | تحول سريع نسبيا، أعلى مستوى من التفصيل، إنتاجية عالية وسهلة لإزالة مواد الدعم (الشمع). | أغلى تكلفة في خط الهجوم، سوى خيار واحد اللون خلال الاستخدام العملي. |
الجدول 1. مقارنةمن تقنيات الطباعة 3D المتاحة لطباعة CT مجموعات البيانات.
Discussion
الأشعة السينية CT مجموعات البيانات من الفئران ويستار Lobund-المعيشة واستخدمت سابق الجسم الحي الجديد الأرنب الأبيض نيوزيلندا الجمجمة لبيان جدوى الإنتاج كائن 3D من ما قبل السريرية البيانات البيولوجية. تم إنشاؤها باستخدام نماذج مصادر الفرق الثلاثة: 1) وحدة النسخ المتماثل Makerbot شعبية، 2) وطرف ثالث شركة Shapeways المؤتمر الوطني العراقي، و 3) وعالية الجودة HD التجارية PROJET 3000. كان كل طابعة قادرة على توليد الكائنات التي اقتنعت الهدف مبدأ التصور البيانات المحسنة.
خلال عملية طباعة البيانات ما قبل السريرية CT، كانت مزايا وعيوب كل طريقة الطباعة والتأكد تلخيص للمستخدم النهائي. المكرر MakerBot هو غير مكلفة الأعلى مقاعد البدلاء ($ 1،750) الحل الذي هو في متناول أي مختبر تقريبا في جميع أنحاء العالم. ويمكن طباعة ألوان متعددة في المدخلات غير مكلفة مع (أ CT الفئران مع الرئتين عن استخدام البلاستيك في 3،50 $). ومع ذلك، يقتصر Makerbot بموجب القرار،وبالتالي فإن بعض النماذج لا بد من توسيع للقذف والتصور السليم للهيكل المقصود. Shapeways شركة توفر عدد من الاختيارات المتميزة فيما يتعلق الألوان والمواد. النماذج هي ارتفاع القرار، وقوية. بينما أسعارها حوالي 10 أضعاف أعلى من MakerBot على أساس وحدة في (أ CT الفئران مع الرئتين كان 41،61 $)، يمكن للمستخدم تنفيذ عدد محدود من فرص العمل وتجنب تكاليف مقدما لشراء طابعة. المهلة لمدة أسبوعين من Shapeways هو وضع غير مؤات طفيفة. قدمت HD 3000 PROJET النماذج المتميزة من حيث القرار والقوة. كنا محظوظين بما فيه الكفاية للتعاقد على طباعة الأجسام دينا على 3000 HD PROJET في حديقة الابتكار في جامعة نوتردام (حوالي 30 دولارا للCT الفئران مع الرئتين عن العمل والمواد). قد يكون لدى المستخدمين صعوبة في الوصول إلى هذا النوع من المعدات، وتسعيرها في حدود 80،000 دولار، وأنه هو مرهقة للطباعة مع ألوان متعددة أيضا. منذ كل صك / الصانعيوفر متري مختلفة لوصف القرار للطباعة الكائن (الحد الأدنى من التفاصيل Shapeways = 0.2 ملم، والحد الأدنى = سمك الجدار 0.7 مم، 5 = سمك شريحة MakerBot 0،2-0،3 ملم مع 0،4 مم فوهة، 6 PROJET HD 3000 = 656 DPI X 656 × 800 مع دقة ،025-0،05 مم)، والتقييم النوعي لقرارات النسبية بين كل نظام على حد سواء تشير إلى أن Shapeways ونظام HD PROJET يمكن طباعة بالتفصيل الأعلى إلى النطاق، في حين يجب توسيع بعض الكائنات للاستخدام الناجح لل وMakerBot. بشكل جماعي، جميع الطرق الثلاث هي صديقة للبيئة وتوفر وسيلة مريحة لتحقيق الإنتاج السهل مفصلة للغاية من ما قبل السريرية نماذج CT الأشعة السينية.
اختتام
تدريجيا، أصبحت تكنولوجيا الطباعة 3D للوصول بشكل أفضل حيث تم التقليل من التكاليف والتعقيد. 8 و 9 والآن، حرفيا أي شخص قد طباعة عالية الدقة ثلاثية الأبعاد الكائنات من حفرملفات ITAL. يمكن لهذه مفصلة ثلاثية الأبعاد كائنات يمكن أن تكون أدوات مفيدة لكلا المربين والباحثين على حد سواء. وعلاوة على ذلك، لأنها توفر وسيلة للاتصال البصرية التي تساعد في تحقيق فهم أوضح 10 على سبيل المثال، يمكن استخدام الباحثين في مجال الطب عينة أو نماذج محددة المريض على حد سواء لتحسين الاتصال والفهم مع زملائهم المرضى و11 على الرغم من أن التمثيل على شاشات 2D لديه قطعنا شوطا طويلا، ليست هناك اي بديل للتجربة البصرية والحسية عقد الهدف الحقيقي هو أن تتمكن من المقرر عقده، استدارة، وانتقل فحص حولها. نموذج يقترن تمثيل البيانات الإلكترونية هو أكثر قوة لأنها تسمح للباحثين لدراسة الشيء المادي للمناطق ذات الاهتمام، وإيجاد تلك المناطق على نموذج على الحاسوب لمزيد من التحليل الكمي. مع جمع البيانات المناسبة، وجعلها السطح، وتحرير التصوير النحتي المجسم، فمن الممكن أن تنتج بسرعة مفصلة، relatiنماذج من البيانات غير مكلفة vely CT الأشعة السينية. هنا، ونحن نقدم تفصيلا، وخطوة خطوة طريقة لإنتاج نموذج ثلاثي الأبعاد من بيانات ما قبل السريرية الحيوانات الصغيرة التي تم جمعها مع CT-X الصغرى السينية. حصلنا لدينا في الجسم الحي وخارج الجسم الحي باستخدام مجموعات البيانات CT محطة صورة البيرة، وإجراء معالجة لاحقة مع PMOD، يماغيج، وحزم البرمجيات Meshlab Netfabb. وأخيرا، ونحن نقدم تعليمات مفصلة لتمكين الطباعة ثلاثية الأبعاد مع نموذج مجموعة من الحلول التجارية. في كل حالة، والنتيجة النهائية هي النموذج الذي يوفر فريدة من نوعها، باليد، مظهر مادي للتصوير الشعاعي الطبقي البيانات المكتسبة التي عادة ما يتم يقتصر على شاشة الكمبيوتر.
Disclosures
W. ماثيو Leevy هو مستشار للتصوير الجزيئي Carestream. بريان Stamile هو مهندس الدعم للصناعات MakerBot.
Acknowledgments
نشكر بحرارة معهد الدراسات الأوروبية Nanovic، وبرنامج جلين يكرم أسرة، نوتردام مرفق التصوير المتكاملة (NDIIF) والصحة Carestream للدعم المالي لهذا المشروع. البحث عن التنمية الأرانب الجمجمة بدعم من NSF-1029149 BCS إلى MJR.
Materials
Required Programs
|
References
- Kazmer, D. O., Speight, R. G. Polymer Injection Molding Technology for the Next Millennium. Journal of Injection Molding Technology. 1 (2), 81-90 (1997).
- Bradshaw, S., Bowyer, A., Haufe, P. The intellectual property implications of low-cost 3D printing. ScriptEd. 7 (1), 5-31 (2010).
- Partridge, R., Conlisk, N., Davies, J. A. In-lab three-dimensional printing: An inexpensive tool for experimentation and visualization for the field of organogenesis. Organogenesis. 8 (1), 1-6 (2012).
- Guillot, A., Champely, S., Batier, C., Thiriet, P., Collet, C. Relationship between spatial abilities, mental rotation and functional anatomy learning. Adv. Health Sci. Educ. Theory Pract. 12, 491-507 (2007).
- D Printing Materials on Shapeways [Internet]. , Shapeways. Available from: http://www.shapeways.com/materials/white_strong_flexible (2013).
- MakerBot Replicator [Internet]. , Makerbot. Available from: http://store.makerbot.com/replicator.html (c2009-2013).
- Information from the ProJet HD 3000 Technical Brochure [Internet]. , 3d Systems. Available from: http://www.3dsystems.com/products/datafiles/projet/ProJet_HD_3000_Brochure_USEN.pdf (2009).
- Cignoni, P., Scopigno, R. Sampled 3D models for CH applications: a viable and enabling new medium or just a technological exercise. Association for Computing Machinery Journal on Computing and Cultural. 1 (1), 1 (2008).
- Symes, M. D. Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis. Nature Chemistry. 4, 349-354 (2012).
- Sheridan, D. M. Fabricating consent: three-dimensional objects as rhetorical compositions. Computers and Composition. 27, 249-265 (2010).
- Windisch, G., Salaberger, D., Rosmarin, W., Kastner, J., Exner, G. U., Haldi-Brandle, V., Anderhuber, F. A Model for Clubfood Based on Micro-CT. Data. J. Anat. 210, 761-766 (2007).
