Summary
आधुनिक प्लास्टिक बाहर निकालना और मुद्रण प्रौद्योगिकी का उपयोग करना है, यह संभव है कि अब जल्दी से और सस्ते में एक्स - रे सीटी एक प्रयोगशाला में किए गए डेटा के भौतिक मॉडलों का उत्पादन. तीन आयामी tomographic डेटा के मुद्रण एक शक्तिशाली दृश्य, अनुसंधान, और शैक्षिक उपकरण है कि अब preclinical इमेजिंग समुदाय द्वारा पहुँचा जा सकता है.
Abstract
तीन आयामी मुद्रण एक additive विनिर्माण के रूप में जाना जाता प्रक्रिया के माध्यम से अत्यधिक विस्तृत वस्तुओं के उत्पादन के लिए अनुमति देता है. पारंपरिक, मोल्ड इंजेक्शन मॉडल या भागों बनाने के तरीकों कई सीमाएं हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण एक समय पर, लागत प्रभावी ढंग से करने में अत्यंत जटिल उत्पादों को बनाने में कठिनाई है 1 हालांकि, तीन आयामी मुद्रण प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में धीरे - धीरे सुधार के परिणामस्वरूप है. दोनों उच्च अंत और अर्थव्यवस्था उपकरणों है कि अब अनुकूलित मॉडल की सतही उत्पादन के लिए उपलब्ध 2. इन प्रिंटर बाहर निकालना उच्च संकल्प वस्तुओं के लिए पर्याप्त विस्तार के साथ करने की क्षमता के लिए सही vivo एक preclinical एक्स - रे सीटी स्कैनर से जनित छवियों में प्रतिनिधित्व . उचित डेटा संग्रह, सतह प्रतिपादन, और stereolithographic संपादन के साथ, यह अब संभव है और सस्ता करने के लिए तेजी से एक्स - रे सीटी डेटा से विस्तृत कंकाल और नरम ऊतक संरचनाओं का उत्पादन है. यहां तक कि विकसित की प्रारंभिक अवस्था मेंजाहिर है, इस विधि परिणाम के संरचनात्मक तीन आयामी मुद्रण दोनों शिक्षकों और शोधकर्ताओं जो तकनीक का उपयोग करने के लिए दृश्य दक्षता में सुधार कर सकते हैं अपील के द्वारा उत्पादित मॉडल 3, 4 वास्तविक लाभ ठोस अनुभव से एक शोधकर्ता डेटा है कि नहीं किया जा सकता है के साथ हो सकता है पर्याप्त रूप से एक कंप्यूटर स्क्रीन के माध्यम से अवगत करा दिया है. पूर्व नैदानिक एक भौतिक वस्तु है कि विषय की परीक्षा के एक सटीक प्रतिलिपि है 3D डेटा का अनुवाद दृश्य और संचार के लिए एक शक्तिशाली उपकरण के लिए विशेष रूप से, छात्रों, या अन्य क्षेत्रों में उन लोगों के लिए इमेजिंग अनुसंधान से संबंधित है. यहाँ, हम हड्डी और एक्स - रे सीटी से प्राप्त अंग संरचनाओं की प्लास्टिक मॉडल को स्कैन करता है PMOD, ImageJ, Meshlab, Netfabb के साथ संयोजन के रूप में एक Albira एक्स - रे सीटी सिस्टम का उपयोग, छपाई और सॉफ्टवेयर संकुल ReplicatorG के लिए एक विस्तृत विधि प्रदान करते हैं.
Protocol
1. पशु
- के लिए परिणाम के नीचे की सूचना दी है, एक उम्र के दस महीने के नर चूहे Lobund - Wistar Freimann जीवन विज्ञान केंद्र, यूनिवर्सिटी ऑफ नोटर डेम (नोटर डेम, इंडियाना, संयुक्त राज्य अमरीका) से प्राप्त किया गया था. एक पूर्व vivo न्यूजीलैंड व्हाइट (पुरुष, उम्र = 8 सप्ताह) खोपड़ी नमूना खरगोश, 10 formalin% में संरक्षित, प्रो मैथ्यू Ravosa नोट्रे डेम विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला से प्राप्त हुई थी.
- Vivo इमेजिंग में लिए, चूहे नाक शंकु प्रणाली के माध्यम से रखरखाव के साथ Isofluorane (2.5% प्रवाह की दर) anesthetized था. पशु मानक चूहा (M2M इमेजिंग, Inc, क्लीवलैंड, ओहियो) बिस्तर Albira छवि स्टेशन के साथ आपूर्ति में प्रवण तैनात किया गया था. अंग एक वर्दी सीटी अधिग्रहण के लिए धड़ से पार्श्व तैनात थे.
- छवि अधिग्रहण पूरा होने के बाद किया गया था, चूहे नाक शंकु से हटा दिया गया था और चल पिंजरे जब तक वसूली करने के लिए लौट आए.
- खरगोश खोपड़ी के स्कैन के लिए नमूना चूहा बिस्तर में रखा गया थाएक मोहरबंद प्लास्टिक की थैली में formalin युक्त.
2. छवि अधिग्रहण और पुनर्निर्माण
- Vivo और पूर्व में Vivo छवि अधिग्रहण Albira सीटी सिस्टम (Carestream आण्विक इमेजिंग, वुडब्रिज, सीटी) का उपयोग करते हुए प्रदर्शन किया गया. प्रणाली के लिए तीन परिपत्र स्कैन (स्कैन प्रति 600 अनुमानों), एक 65 मिमी FOV, जो फिर पुनर्निर्माण के दौरान एक साथ सिले के साथ प्रत्येक प्रदर्शन द्वारा 180 मिमी की लंबाई के एक बिस्तर को स्कैन करने के लिए स्थापित किया गया था. स्रोत एक्स - रे 400 μA और 45 केवीपी का वोल्टेज के एक मौजूदा करने के लिए स्थापित किया गया था, और कठोर बीम एक 0.5 मिमी अल फिल्टर का इस्तेमाल किया. सीटी सेटिंग्स के लिए लगभग विकिरण गहरी खुराक बराबर 660 mSv था, और उथले खुराक बराबर 1171 mSv था. इन खुराकों 10 गुना कम की तुलना में LD50 मूल्यों से अधिक कर रहे हैं.
- छवियाँ Albira सुइट 5.0 Reconstructor माध्यम एफबीडी एल्गोरिथ्म (फ़िल्टर्ड वापस प्रक्षेपण) का उपयोग करते हुए "मानक" मापदंडों का उपयोग कर रहे हैं खंगाला. इन संयुक्त अधिग्रहण और पुनर्निर्माण सेटिंग्स एक fina उत्पादन.125 मिमी isotropic voxels के साथ एल छवि, पूरे जानवर विश्लेषण और संरचनात्मक ढांचे की 3 डी मुद्रण के लिए पर्याप्त माना जाता है.
3. डेटा संसाधन
- सीटी स्कैन से कंकाल सुविधाओं विभाजन के बिना कच्चे डेटा से मुद्रित किया जा सकता है. हालांकि, कोमल ऊतकों के विभाजन से पहले 3 डी मुद्रण के लिए डेटा प्रसंस्करण के लिए आवश्यक है. यहाँ हम फेफड़े के ऊतकों के साथ एक उदाहरण दिखा.
- ओपन मूल MicroPET फ़ाइल (Albira इमेजिंग सिस्टम पर सभी रीति के लिए डेटा स्वरूप)
- माउस के आसपास ब्याज की एक मात्रा (Voi) तो ड्रा कि सभी बाहरी अंतरिक्ष निकाल दिया जाता है.
- और मास्किंग -1000 हौंसफील्ड इकाइयों को मूल्य (एच यू, सीटी के लिए radiodensity पैमाने) है, जो प्रभावी हवा की सीटी घनत्व मूल्य के लिए बाह्य अंतरिक्ष की स्थापना की जाएगी सेट 'Voi उपकरण' टैब का चयन करें 'चयनित Voi बाहर मास्क' के तहत.
- 'बाहरी' तो क्लिक करें सभी बाहरी अंतरिक्ष के साथ हटा दिया, 'उपकरण' टैब के अंतर्गत, चुनें ड्रॉप डाउनतीर और चुनें 'विभाजन'
- -550 -200 के लिए सीमा निर्धारित करें और क्लिक करें 'ठीक है.'
- अगर फ़ाइल बहुत बड़ी है, 'टूल्स' टैब का चयन करते हैं, ', कम' और कार्यक्रम चलाने
- सहेजें रूप में एक फ़ाइल का विश्लेषण
- डेटा 1 (PMOD टेक्नोलॉजीज लिमिटेड, ज्यूरिख, स्विट्जरलैंड) विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग कर PMOD DICOM प्रारूप में परिवर्तित किया जाना चाहिए.
- PMOD इमेज प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर पैकेज खोलें.
- शीर्ष पंक्ति के साथ, दृश्य टैब का चयन करें.
- निचले सही हाथ टूलबार में, लोड के तहत नीचे तीर लेबल धन्यवाद क्लिक करें.
- कच्चे सीटी डेटा के लिए MicroPET का चयन करें, या खंडों फेफड़ों के लिए विश्लेषण.
- उपयुक्त फ़ाइल का चयन करें और चयनित जोड़ें क्लिक करें.
- खोलें पर क्लिक करें.
- निचले सही हाथ टूलबार में, ऊपर क्लिक करेंसहेजें के तहत तीर.
- इस मेनू से, फ़ाइल प्रकार DICOM चुनते हैं.
- फ़ाइल नाम का चयन करें और सहेजें.
- PMOD बंद करें.
- DICOM डेटा प्रत्येक voxel के लिए बड़ा घनत्व मान शामिल हैं. आदेश में इस डेटा को मुद्रित करने के लिए, यह एक मात्रा के बजाय एक सटे सतह के रूप में संसाधित किया जाना चाहिए. ImageJ v1.43u और प्रसंस्करण के लिए सतह renderings प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा.
- ओपन ImageJ इमेज प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर
- फ़ाइल> आयात का चयन करें.
- छवि अनुक्रम का चयन करें.
- नव निर्मित DICOM युक्त फ़ाइल को नेविगेट और इसे चुनें.
- प्लग इन> 3D> 3D व्यूअर का चयन करें.
- दो खिड़कियां दिखाई देते हैं, 3D व्यूअर दिखाई देगा और एक जोड़ें खिड़की.
- जोड़ें खिड़की बदलाव वॉल्यूम में के रूप में प्रदर्शन के तहतसतह.
- 210 थ्रेसहोल्ड के डिफ़ॉल्ट मान बदलें.
- ठीक क्लिक करें.
- 3D व्यूअर मेनू पट्टी में> wavefront के रूप में फ़ाइल> निर्यात सतहों का चयन करें.
- फ़ाइल नाम और सहेजें पर क्लिक करें.
- दो कार्यक्रमों, v1.3.1 Meshlab और Netfabb स्टूडियो 4.9 बेसिक, समवर्ती किसी भी अतिरिक्त जाल को हटाने के साथ डिस्कनेक्ट कर दिया meshes, मरम्मत छेद में शामिल होने के, और अंतिम जाल चिकनी. इन दो कार्यक्रमों के बीच प्राथमिक अंतर उपकरण सेट उपयोगकर्ता के लिए उपलब्ध है, और इंटरफ़ेस नेविगेशन नियंत्रण के कुछ कर रहे हैं. वे दोनों 3D जाल संपादन सॉफ्टवेयर प्रोग्राम कर रहे हैं, और उनके उपयोग के साथ मॉडल का संपादन करने के लिए सबसे आसान तरीका प्रदान करता है.
इंगित करता है कि इन कार्यों Meshlab v1.3.1 में निष्पादित किया जाना चाहिए 
इंगित करता है कि इन कार्यों Netfabb स्टूडियो Basic 4.9 में निष्पादित किया जाना चाहिए - सॉफ्टवेयर संपादन में meshes आयात
- V1.3.1 Meshlab खोलें
- मेनू पट्टी का चयन करें फ़ाइल> नई खाली परियोजना से.
- Selct फ़ाइल> आयात मेष.
- फ़ाइल का चयन करें और खोलें क्लिक करें.
- एक बार फ़ाइल लोड किया गया है, एक संवाद बॉक्स खुल जाएगा. दोहराए की जाँच की कोने को एकजुट रखते हुए, ठीक दबाएँ.
- खोलें Netfabb स्टूडियो बेसिक 4.9.
- इच्छित फ़ाइल खींचें Netfabb स्टूडियो बेसिक स्क्रीन पर सीधे.
- खोलें Netfabb स्टूडियो बेसिक 4.9.
- V1.3.1 Meshlab खोलें
- सतह से अवांछित जाल को निकालने के लिए:
- Meshlab में मेनू पट्टी से फिल्टर सफाई और मरम्मत> निकालें पृथक मोहरे (WRT व्यास).
- निकालें पृथक जुड़े उपकरणों जिसका व्यास की तुलना में छोटे निर्दिष्ट निरंतर है. इन घटकों के लिए एक अधिकतम व्यास दर्ज करें और लागू करें क्लिक करें.
- धीरे धीरे, अधिकतम व्यास को बढ़ाने के लिए बड़े टुकड़े को दूर. प्रत्येक व्यास संशोधन के बाद लागू करें क्लिक करें.
- Meshlab में मेनू पट्टी से फिल्टर सफाई और मरम्मत> निकालें पृथक मोहरे (WRT व्यास).
- डिस्कनेक्ट कर दिया टुकड़ों में शामिल होने के लिए, छेद एक नए बंधन की वांछित स्थानों पर वर्तमान meshes में कटौती की जानी चाहिए, और जाल संगीत का एक पुलटी के बीच बनाया जा सकता है.
- मेनू पट्टी में बाएँ से चयन उपकरण, 7 उपकरण का उपयोग करें, के जाल के टुकड़े का चयन करें कि बाहर कटौती की जाएगी.
- हटाएँ हटाएँ चेहरे बटन, मेनू पट्टी में बाएँ से 3 उपकरण के साथ चयनित जाल के टुकड़े.
- मेनू पट्टी से फ़ाइल> निर्यात मेष का चयन के रूप में.
- फ़ाइल नाम और STL फ़ाइल प्रकार बदलने के.
- सहेजें दबाएं.
- बचत के विकल्प के साथ एक संवाद बॉक्स में दिखाई देते हैं, ठीक है प्रेस.
- Netfabb में इस नए फ़ाइल खींचें.
- शीर्ष मेनू पर चयन करने के लिए, मरम्मतबाईं से 4 उपकरण.
- जोड़ें त्रिकोण उपकरण, बाएं से 13 का चयन करें.
- एक तरफ एक खुला बढ़त (वे पीला हो जाएगा) पर क्लिक करें और फिर अन्य टुकड़े पर एक खुले किनारे पर क्लिक करें. अंतर भर में 5-10 पुलों बनाएँ.
- नीचे सही पर स्वचालित मरम्मत बटन का चयन करें
- Default मरम्मत हाइलाइट.
- Execute क्लिक करें.
- प्रेस रद्द करें मरम्मत के बाद मार डाला गया है.
- फ्लिप चयनित त्रिकोण बटन का चयन करें.
- किसी भी disoriented त्रिकोण पर क्लिक करने के लिए सही दिशा में सभी को बारी बारी से त्रिकोण.
- मेनू पट्टी में बाएँ से चयन उपकरण, 7 उपकरण का उपयोग करें, के जाल के टुकड़े का चयन करें कि बाहर कटौती की जाएगी.
- सेमरम्मत craters और छेद, पूरे छेद और craters और हटाया जाना चाहिए जाल के प्रत्येक पक्ष पर पुलों का निर्माण किया जाना चाहिए.
- चयन उपकरण पर क्लिक करें.
- गड्ढा या छेद को भरा जाना चुनें.
- रेट करें हटाएँ चेहरे बटन पर क्लिक करें.
- मेनू पट्टी से फ़ाइल> निर्यात मेष का चयन के रूप में.
- फ़ाइल नाम और STL फ़ाइल प्रकार बदलने के.
- सहेजें दबाएं.
- बचत के विकल्प के साथ एक संवाद बॉक्स में दिखाई देते हैं, ठीक है प्रेस.
- Netfabb में इस नए फ़ाइल खींचें.
- शीर्ष मेनू पर चयन करने के लिए, मरम्मत rong> बाईं से 4 उपकरण.
- जोड़ें त्रिकोण उपकरण, बाएं से 13 का चयन करें.
- एक तरफ एक खुला बढ़त (वे पीला हो जाएगा) पर क्लिक करें और फिर अन्य टुकड़े पर एक खुले किनारे पर क्लिक करें. अंतर भर में 5-10 पुलों बनाएँ.
- नीचे सही पर स्वचालित मरम्मत बटन का चयन करें
- Default मरम्मत हाइलाइट.
- Execute क्लिक करें.
- प्रेस रद्द करें मरम्मत के बाद मार डाला गया है.
- चयन उपकरण पर क्लिक करें.
- Laplacian चौरसाई, Meshlab में चौरसाई एल्गोरिथ्म, जबकि अभी भी मॉडल के संरचनात्मक अखंडता बनाए रखने के लिए वस्तु चिकनी करने के लिए प्रयोग किया जाता है.
- स्मूथिंग> उपहार और विरूपण> Laplacian चिकना फिल्टर नेविगेट./ iles/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg ">
- पुनरावृत्तियों चौरसाई की संख्या का चयन करें. अधिक पुनरावृत्तियों एक चिकनी मॉडल में परिणाम होगा, लेकिन प्रत्येक चलना धीरे degrades मॉडल की मात्रा है, जो डिस्कनेक्ट कर दिया टुकड़े और तेज किनारों में परिणाम कर सकते हैं. 1-5 पुनरावृत्तियों की सिफारिश कर रहे हैं.
- ठीक दबाएँ.
- मेनू पट्टी से फ़ाइल> निर्यात मेष का चयन के रूप में.
- फ़ाइल नाम और STL फ़ाइल प्रकार बदलने के.
- सहेजें दबाएं.
- बचत के विकल्प के साथ एक संवाद बॉक्स में दिखाई देते हैं, ठीक है प्रेस.
- Netfabb में इस नए फ़ाइल खींचें.
- शीर्ष मेनू पर, मरम्मत का चयन करें, बाएँ से 4 उपकरण.
- वें त्रिकोण जोड़ें उपकरण का चयन करें,बाईं से irteenth.
- एक तरफ एक खुला बढ़त (वे पीला हो जाएगा) पर क्लिक करें और फिर अन्य टुकड़े पर एक खुले किनारे पर क्लिक करें. अंतर भर में 5-10 पुलों बनाएँ.
- नीचे सही पर स्वचालित मरम्मत बटन का चयन करें
- Default मरम्मत हाइलाइट.
- Execute क्लिक करें.
- प्रेस रद्द करें मरम्मत के बाद मार डाला गया है.
- मेनू पट्टी से फ़ाइल> निर्यात मेष का चयन के रूप में.
- अंतिम फ़ाइल नाम और STL फ़ाइल प्रकार बदलने के.
- सहेजें दबाएं.
- बचत के विकल्प के साथ एक संवाद बॉक्स में दिखाई देते हैं, ठीक है प्रेस.
- सॉफ्टवेयर संपादन में meshes आयात
इंगित करता है कि इन कार्यों Meshlab v1.3.1 में निष्पादित किया जाना चाहिए 
इंगित करता है कि इन कार्यों Netfabb स्टूडियो Basic 4.9 में निष्पादित किया जाना चाहिए 4. मुद्रण
- Makerbot का उपयोग कर मुद्रण
- ReplicatorG में STL फ़ाइल खोलें. रेप्लिकेटरजी एक Makerbot इंडस्ट्रीज कार्यक्रम Makerbot के साथ संवाद करने के लिए प्रयोग किया जाता है.
- निचले दाहिने हाथ कोने मेनू से स्केल पर क्लिक करें और चुनें गठन अंतरिक्ष भरें!
- घुमाएँ का चयन करें और फ्लैट करना क्लिक करें.
- केंद्र क्लिक करें.
- ठीक विस्तार के साथ मॉडल के लिए चयन करने के लिए भर मॉडल पैमाने पर मंच का निर्माण.
- एक ही मेनू से, हटो क्लिक करें और मंच पर रखो.
- एक बार उचित उन्मुखीकरण हासिल किया गया है, शीर्ष मेनू पट्टी से उत्पन्न जीकोड का चयन करें.
* मुद्रण विकल्प के साथ एक विंडो प्रकट होगी. - Extruder है कि रेशा प्रदान करने के लिए वस्तु (छोड़ दिया है या सही) मुद्रित का चयन करें.
- बेड़ा / समर्थन का उपयोग का चयन करें.
- हमसे संपर्क करें ड्रॉप डाउन मेनू से हकदारई सहायता सामग्री, पूर्ण समर्थन का चयन करें.
- जीकोड उत्पन्न चुनें. एक पॉप - अप बॉक्स जीकोड की प्रगति दिखा दिखाई देगा.
- एक बार जीकोड पूरा हो चुका है, एसडी कार्ड के साथ प्रयोग के लिए फ़ाइल बनाने का चयन करें.
- सहेजें पर क्लिक करें.
- एक एसडी कार्ड पर फ़ाइल खींचें.
- Makerbot में एसडी कार्ड प्लेस और एसडी से Makerbot कीपैड का चयन प्रिंट का उपयोग कर.
- एसडी से प्रिंट के तहत, इच्छित फ़ाइल नाम का चयन करें. Makerbot स्वचालित रूप से गर्म करने के लिए शुरू करने के लिए वस्तु मुद्रित करेगा.
- Shapeways मुद्रण
- के Shapeways साथ एक मुफ़्त खाते बनाने के बाद, STL फ़ाइल सीधे Shapeways वेबसाइट पर अपलोड किया जा सकता है: http://www.shapeways.com/upload/
- अपलोड करें और STL का चयन करेंफ़ाइल.
- अपलोड की गई फ़ाइल के लिए एक शीर्षक का चयन करें.
- ड्रॉपडाउन मेनू से उपाय की एक इकाई का चयन करें.
- मॉडल अपलोड क्लिक करें.
- फ़ाइल अब Shapeways के माध्यम से मुद्रण के लिए तैयार है. एक बार फ़ाइल अपलोड की गई है Shapeways एक कुछ मिनट लग करने के लिए फाइल पर कार्रवाई करने के लिए यकीन है कि यह वास्तव में मुद्रित किया जा सकता हो जाएगा. आप के बारे में दस मिनट के बाद "मेरी मॉडल" पृष्ठ से मॉडल मुद्रित करने में सक्षम हो जाएगा.
- "सफेद मजबूत लचीला" चयन कंकाल संरचनाओं मुद्रित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था, जबकि "बैंगनी मजबूत लचीला" फेफड़े के ऊतकों के लिए इस्तेमाल किया गया था.
- Projet HD 3000 मुद्रण
- STL फ़ाइल भी बाहर मुद्रित किया जा सकता है एक वाणिज्यिक PROJET HD 3000 (स्प्रिंगबोर्ड इंजीनियरिंग समाधान LLC, अभिनव पार्क, नोट्रे डेम, में, संयुक्त राज्य अमेरिका) की तरह तीन आयामी प्रिंटर उच्च संकल्प का उपयोग.
- STL फ़ाइल 3 डी सिस्टम मालिकाना सॉफ्टवेयर में लोड किया जाता platf पर काम करने के लिए लेआउटorm. यह चारों ओर मॉडल के उन्मुखीकरण को बदलने के लिए मोम समर्थन और प्रिंट के समय का उपयोग कम से कम करने की आवश्यकता है. इस फ़ाइल को बचाया है.
- काम तो इलेक्ट्रॉनिक प्रिंटर के लिए भेजा है.
- एल्यूमीनियम का एक मंच प्रिंटर में भरी हुई है और PROJET HD 3000 के लिए वस्तु को मुद्रित करने के लिए शुरू होता है.
- मॉडल तो मंच से हटा दिया जाता है और रखा एक ओवन में लगभग 73 डिग्री सेल्सियस मॉडल से समर्थन मोम पिघला.
- वस्तु गर्म निकाल दिया जाता है और एक शेष सतह मोम हटाने Kimwipe साथ नीचे साफ.
Representative Results
चित्रा 1. फेफड़े और एक चूहे की एक्स - रे सीटी डेटा सेट के कंकाल सुविधाओं की 3 डी मुद्रित मॉडल ऑब्जेक्ट्स. एक PROJET HD 3000 (बाएं), Shapeways इंक (केंद्र) या एक Makerbot रेप्लिकेटर (दाएं) का उपयोग कर मुद्रित किया गया. पैमाने बार 2 सेमी अर्थ. ध्यान दें कि पैनल सी में बड़े पैमाने बार ए और बी, जो दर्शाता है कि कुछ मामलों में Makerbot एक बढ़े हुए वस्तु प्रिंट क्रम में उत्पादन पर्याप्त विस्तार करना चाहिए कि तुलना में छोटी है.
चित्रा 1 vivo चूहे सीटी डेटा सेट में तीन उसी के मुद्रण के तरीके के लिए अंतिम उत्पाद को दर्शाया गया है. सभी तीन मॉडलों एक फसली कंकाल संरचना और हटाने योग्य फेफड़ों जो स्वतंत्र रूप से मुद्रित किया गया है और एक साथ pieced से मिलकर. बाईं मॉडल PROJET HD 3000 प्रिंटर उच्च संकल्प, पारदर्शी ऐक्रेलिक प्लास्टिक का उपयोग कर बनाया का परिणाम है. केन्द्र पर आपत्तिएक तीसरी पार्टी कंपनी, Shapeways इंक, जिसमें कंकाल संरचना नायलॉन 12 सफेद प्लास्टिक का उपयोग कर मुद्रित किया गया था है जबकि सांस संरचनाओं बैंगनी में गढ़े गए थे का उपयोग कर उत्पादन किया. ये पहली दो मॉडल वास्तविक पैमाने पर करने के लिए मुद्रित किया गया है, लंबाई में लगभग 11 सेमी. सही वस्तु MakerBot का उपयोग किया गया था. कंकाल संरचना प्राकृतिक रंग ABS (acrylonitrile butadiene styrene) प्लास्टिक और चूने के हरे ABS के साथ फेफड़ों का उपयोग कर मुद्रित किया गया था. MakerBot के संकल्प की सीमा की वजह से, इस मॉडल रिब पिंजरे की तरह ठीक संरचना की गिरावट के बिना पैमाने मुद्रित नहीं सकता है. इसके बजाय, मॉडल लगभग 2X द्वारा बढ़ाया गया था का उपयोग वांछित दृश्य विस्तार प्राप्त करने का विकल्प है, लंबाई में 21 सेमी की एक वस्तु में जिसके परिणामस्वरूप "जगह बनाने भरने".
चित्रा 2. एक पूर्व vivo खरगोश sku की 3 डी मुद्रित मॉडलकरूँगा डेटा सेट प्रदर्शित वस्तुओं एक PROJET HD 3000 (बाएं), Shapeways इंक (केंद्र) और एक Makerbot रेप्लिकेटर (दाएं) का उपयोग कर मुद्रित किया गया. पैमाने बार 1 सेमी अर्थ.
चित्रा 2 पूर्व vivo खरगोश खोपड़ी सीटी डेटा सेट के लिए मुद्रण के प्रत्येक विधि के अंतिम उत्पादों से पता चलता है. बाईं मॉडल PROJET HD 3000 उच्च संकल्प पारदर्शी ऐक्रेलिक प्लास्टिक का उपयोग प्रिंटर से परिणाम है. केंद्र में मॉडल सफेद nylon12 प्लास्टिक में Shapeways मुद्रण के माध्यम से छपा था. सही वस्तु सफेद प्लास्टिक का उपयोग कर MakerBot में छपा था. सभी तीन वस्तुओं के पैमाने पर करने के लिए और उपाय लगभग लंबाई में 8.5 सेमी मुद्रित किया गया.
चित्रा 3. एक पूर्ण चूहे एक्स - रे सीटी डेटा सेट के 3 डी मुद्रित मॉडल ऑब्जेक्ट्स. Projet HD (बाएं) 3000, और Shapeways इंक (दाएं) का उपयोग कर मुद्रित किया गया. पैमाने खगिरफ्तारी 1 सेमी अर्थ.
चित्रा 3 vivo सीटी एक चूहे के डेटा सेट में एक पूर्ण के मुद्रण के दो तरीके के लिए अंतिम उत्पाद को दर्शाया गया है. दोनों मॉडल एक पूरा कंकाल संरचना (पूंछ ऋण) और हटाने योग्य फेफड़ों से मिलकर बनता है. बाईं मॉडल एक प्रिंटर उच्च संकल्प, projet 3000 HD, पारदर्शी ऐक्रेलिक प्लास्टिक का उपयोग कर मुद्रित की परिणामी है. सही पर मॉडल Shapeways मुद्रण का उपयोग कर मुद्रित किया गया था, कंकाल संरचना के साथ सफेद nylon12 प्लास्टिक और बैंगनी में फेफड़ों का उपयोग कर बनाया. ये दो मॉडल वास्तविक पैमाने पर करने के लिए मुद्रित किया गया है, लंबाई में लगभग 19 सेमी. जटिल आवश्यक विस्तार के कारण, पूर्ण कंकाल MakerBot Replicator के साथ मुद्रित नहीं किया जा सकता है.
तीन आयामी मुद्रण तकनीक की खोज के दौरान, कुछ फायदे और नुकसान को देखा और तालिका 1 में उल्लिखित है.
| लाभ | नुकसान | |
| MakerBot | बहुत तेजी से, रंग विकल्पों की विविधता, दो रंगों में मुद्रित करने में सक्षम है, अत्यंत सस्ती | विस्तार के निम्नतम स्तर है. सहायता सामग्री हटाने धीमी गति से (एक दो घंटे के आदेश पर) है. |
| Shapeways | रंग विकल्पों के विभिन्न प्रकार, सामग्री के मुद्रण के लिए विभिन्न प्रकार के विस्तार के उच्च स्तर, अपेक्षाकृत सस्ती | दो सप्ताह के लिए प्रक्रिया और एक आदेश प्राप्त करने के लिए समय |
| Projet HD 3000 | अपेक्षाकृत जल्दी बदलाव, विस्तार के उच्चतम स्तर, उच्च throughput, समर्थन सामग्री (मोम) को दूर करना आसान है. | सबसे महंगी अप सामने लागत, व्यावहारिक उपयोग के दौरान केवल एक रंग विकल्प. |
तालिका 1. तुलना3 डी मुद्रण सीटी डेटा सेट प्रिंट उपलब्ध प्रौद्योगिकियों के.
Discussion
एक्स - रे सीटी डेटा एक जीवित चूहा Lobund Wistar के सेट और एक पूर्व vivo न्यूजीलैंड व्हाइट खरगोश खोपड़ी के पूर्व नैदानिक जैविक डेटा से 3D वस्तु उत्पादन की व्यवहार्यता का प्रदर्शन करने के लिए उपयोग किया गया. 1) लोकप्रिय Makerbot रेप्लिकेटर, 2) 3 पार्टी कंपनी Shapeways इंक, और 3) उच्च ग्रेड वाणिज्यिक PROJET HD 3000 मॉडल तीन अंतर स्रोतों का उपयोग कर उत्पन्न किया गया. प्रत्येक प्रिंटर वस्तुओं है कि बढ़ाया डेटा दृश्य के सिद्धांत लक्ष्य संतुष्ट उत्पन्न करने में सक्षम था.
पूर्व नैदानिक सीटी डेटा छपाई की प्रक्रिया के दौरान, मुद्रण के प्रत्येक विधि के फायदे और नुकसान का पता लगाया थे और अंत उपयोगकर्ता के लिए संक्षेप. MakerBot रेप्लिकेटर एक सस्ती ($ 1750) बेंच शीर्ष समाधान है कि वस्तुतः विश्व भर में किसी भी प्रयोगशाला में पहुँचा जा सकता है है. यह सस्ती आदानों (प्लास्टिक में 3.50 डॉलर के बारे में इस्तेमाल फेफड़ों के साथ एक चूहे सीटी) के साथ कई रंगों में मुद्रित कर सकते हैं. हालांकि, Makerbot संकल्प द्वारा सीमित है,और इस तरह कुछ मॉडलों के लिए उचित बाहर निकालना और इरादा संरचना के दृश्य के लिए विस्तारित किया जा होगा. Shapeways इंक रंग और सामग्री के संबंध में चयन का एक उत्कृष्ट संख्या प्रदान करता है. मॉडल उच्च संकल्प और मजबूत कर रहे हैं. जबकि उनकी कीमतों के बारे में 10 गुना एक प्रति इकाई (फेफड़ों के साथ एक चूहे सीटी 41.61 डॉलर थी) के आधार पर MakerBot की तुलना में अधिक हैं, एक उपयोगकर्ता नौकरियों की एक सीमित संख्या निष्पादित और एक प्रिंटर खरीदने की अग्रिम लागत से बचने कर सकते हैं. दो सप्ताह Shapeways से नेतृत्व समय एक मामूली नुकसान है. PROJET HD 3000 संकल्प और शक्ति के मामले में बकाया मॉडल प्रदान की है. हम Notre डेम PROJET अभिनव पार्क में HD 3000 (के बारे में श्रम और सामग्री के लिए फेफड़ों के साथ एक चूहे सीटी के लिए 30 डॉलर) पर हमारे वस्तुओं का मुद्रण अनुबंध काफी भाग्यशाली थे. उपयोगकर्ताओं को उपकरण के इस प्रकार के उपयोग के साथ कठिनाई के रूप में वे कीमत 80,000 डॉलर की रेंज में कर रहे हैं, हो सकता है और यह कई रंगों के साथ के रूप में अच्छी तरह से मुद्रित करने के लिए बोझिल है. चूंकि प्रत्येक साधन / निर्मातावस्तु मुद्रण (विस्तार के Shapeways न्यूनतम स्तर = 0.2 मिमी, न्यूनतम दीवार मोटाई = 0.7 मिमी, 5 MakerBot टुकड़ा मोटाई = एक 0.4 मिमी नोक के साथ 0.2-0.3 मिमी, 6 PROJET HD 3000 डीपीआई = 656 के लिए संकल्प का वर्णन करने के लिए एक अलग मीट्रिक प्रदान करता है x 656 x 800 मिमी .025-0.05 के एक सटीकता के साथ), प्रत्येक प्रणाली के बीच रिश्तेदार के प्रस्तावों की एक गुणात्मक मूल्यांकन से पता चलता है है कि दोनों Shapeways और PROJET HD प्रणाली पैमाने पर करने के लिए उच्च विस्तार में मुद्रित कर सकते हैं, जबकि कुछ वस्तुओं के सफल प्रयोग के लिए विस्तारित किया जाना चाहिए MakerBot. सामूहिक रूप से, सभी तीन तरीकों के पर्यावरण के अनुकूल हैं और अत्यधिक विस्तृत पूर्व नैदानिक एक्स - रे सीटी मॉडलों के सतही उत्पादन प्राप्त करने के लिए एक सुविधाजनक साधन उपलब्ध कराने के.
निष्कर्ष
धीरे - धीरे, 3 डी मुद्रण की तकनीक के रूप में दोनों लागत और जटिलता को कम से कम किया गया है और अधिक सुलभ हो गया है 8, 9 अब, सचमुच किसी खुदाई से उच्च संकल्प, तीन आयामी वस्तुओं मुद्रित कर सकते हैं.डिजिटल फ़ाइलें. ये विस्तृत तीन आयामी वस्तुओं दोनों शिक्षकों और शोधकर्ताओं के लिए एक जैसे उपयोगी उपकरण हो सकता है. इसके अलावा, वे दृश्य संचार का एक साधन है कि एक स्पष्ट समझ प्राप्त करने में सहायता प्रदान करते हैं, उदाहरण के लिए 10 मेडिकल शोधकर्ताओं नमूना या रोगी विशेष के मॉडल का उपयोग करने के लिए दोनों और उनके सहयोगियों और रोगियों के साथ संचार समझ में सुधार कर सकते हैं. 11 हालांकि 2 डी स्क्रीन पर प्रतिनिधित्व किया है एक लंबा सफर तय किया है, वहाँ बिल्कुल एक वास्तविक वस्तु है कि करने के लिए आयोजित की, घुमाया हो सकता है, की जांच की और चारों ओर ले जाया करने के लिए सक्षम है जोत के दृश्य और संवेदी अनुभव के लिए कोई जगह है. एक मॉडल एक इलेक्ट्रॉनिक डेटा प्रतिनिधित्व के साथ जोड़ा भी अधिक शक्तिशाली है के रूप में यह शोधकर्ताओं हित के क्षेत्रों के लिए भौतिक वस्तु की जांच करने के लिए, और आगे मात्रात्मक विश्लेषण के लिए एक कंप्यूटर मॉडल पर उन क्षेत्रों का पता लगाने की अनुमति देता है. उचित डेटा संग्रह, सतह प्रतिपादन, और stereolithographic संपादन के साथ, यह संभव है करने के लिए तेजी से विस्तृत relati, उत्पादनएक्स - रे सीटी डेटा से vely सस्ती मॉडल. यहाँ, हम पूर्व नैदानिक छोटे जानवर एक एक्स - रे सूक्ष्म सीटी के साथ एकत्र किए गए आंकड़ों से एक तीन आयामी मॉडल के उत्पादन के लिए कदम विधि द्वारा एक विस्तृत कदम, प्रदान करते हैं. हम vivo और पूर्व vivo सीटी डेटा एक Albira छवि स्टेशन का उपयोग कर सेट में हमारे हासिल कर ली है, और बाद के प्रसंस्करण PMOD, ImageJ, Meshlab और Netfabb सॉफ्टवेयर संकुल के साथ प्रदर्शन किया. अंत में, हम विस्तृत वाणिज्यिक समाधान की एक सीमा के साथ तीन आयामी मॉडल मुद्रण को सक्रिय करने के निर्देश प्रदान करते हैं. प्रत्येक मामले में, अंत परिणाम एक मॉडल है कि एक अद्वितीय, हाथ से आयोजित tomographic डेटा हासिल कर ली है कि आम तौर पर एक कंप्यूटर स्क्रीन के लिए प्रतिबंधित किया जाएगा की शारीरिक अभिव्यक्ति प्रदान करता है.
Disclosures
डब्ल्यू मैथ्यू Leevy Carestream आण्विक इमेजिंग के लिए एक सलाहकार है. ब्रायन Stamile MakerBot उद्योग के लिए एक समर्थन इंजीनियर है.
Acknowledgments
हम दिल से यूरोपीय अध्ययन, Glynn परिवार के सम्मान कार्यक्रम, Notre Dame एकीकृत इमेजिंग सुविधा (NDIIF) और Carestream स्वास्थ्य के लिए इस परियोजना के लिए वित्तीय सहायता के लिए NanoVic संस्थान धन्यवाद. खरगोश कपाल विकास पर अनुसंधान BCS-1029149 NSF द्वारा MJR समर्थित है.
Materials
Required Programs
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