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Bioengineering

ग्लास क्रिस्टल के बाद उप सतह लेजर उत्कीर्णन (SSLE) के लिए स्केल्ड बायोमेडिकल tomographic इमेजिंग डेटा का शारीरिक मॉडल निर्माण और संबद्ध लेबल

doi: 10.3791/55340 Published: April 25, 2017
* These authors contributed equally

Summary

एक कार्यप्रणाली क्रिस्टल के भीतर संरचनात्मक इमेजिंग डेटा का प्रतिनिधित्व करने के लिए इस के साथ साथ वर्णित है। हम क्रिस्टल कांच के उप भूतल लेजर उत्कीर्णन (SSLE) में उपयोग के लिए जैव चिकित्सा इमेजिंग डेटा के तीन आयामी मॉडल बढ़ाया बनाते हैं। यह उपकरण कम्प्यूटेशनल प्रदर्शन या तीन dimensionally मुद्रित नैदानिक ​​या शैक्षिक सेटिंग्स के भीतर इस्तेमाल मॉडल के लिए एक उपयोगी पूरक प्रदान करता है।

Abstract

गणना टोमोग्राफी (सीटी) और चुंबकीय अनुनाद की तरह जैव चिकित्सा इमेजिंग तौर तरीकों (एमआर) रोगी के तीन आयामी डेटा सेट इकट्ठा करने के लिए उत्कृष्ट प्लेटफार्मों प्रदान करते हैं या नैदानिक ​​या पूर्व नैदानिक ​​सेटिंग में शरीर रचना नमूना। हालांकि, एक आभासी, परदे पर प्रदर्शन के उपयोग इन tomographic छवियों की क्षमता पूरी तरह से के रूप में एम्बेडेड संरचनात्मक जानकारी देने के लिए सीमित करता है। एक समाधान एक जैव चिकित्सा इमेजिंग डेटा 3 डी मुद्रण तकनीक के साथ सेट एक भौतिक प्रतिकृति उत्पन्न करने के लिए इंटरफेस है। यहाँ हम विस्तार एक हाथ के मॉडल के साथ tomographic इमेजिंग डेटा कल्पना करने के लिए एक पूरक विधि: क्रिस्टल कांच की उप सतह लेजर उत्कीर्णन (SSLE)। SSLE सहित कई अद्वितीय लाभ प्रदान करता है: सतही संरचनात्मक लेबल, साथ ही पैमाने बार शामिल करने की क्षमता; एक माध्यम में जटिल संरचनाओं के सुव्यवस्थित बहुखण्डीय विधानसभा; पहला, दूसरा, और जेड विमानों में उच्च संकल्प; और आंतरिक संरचनात्मक substructures के दृश्य के लिए अर्द्ध पारदर्शी गोले। यहाँ wई पूर्व नैदानिक ​​और नैदानिक ​​स्रोतों से प्राप्त सीटी डेटा सेट के साथ SSLE की प्रक्रिया का प्रदर्शन। यह प्रोटोकॉल जिसके साथ शैक्षिक और अनुसंधान सेटिंग्स का एक संख्या में वैज्ञानिकों और छात्रों के लिए जटिल शारीरिक संरचनाओं कल्पना करने के लिए एक शक्तिशाली और सस्ती नए उपकरण के रूप में काम करेगा।

Introduction

गणना टोमोग्राफी (सीटी) या चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) की तरह बायोमेडिकल इमेजिंग तौर तरीकों को नियमित रूप से चिकित्सा, अनुसंधान द्वारा किया जाता है, और गैर invasively को शैक्षिक समुदायों मानव या जैविक विषयों 1, 2, 3 की आंतरिक संरचना की जांच। आधुनिक चिकित्सा में, इस तकनीक को और अधिक जानकारी निदान के लिए सक्षम बनाता है, परिणामस्वरूप, रोगी उपचार 4 में सुधार हुआ। विशेष रूप से, सीटी इसकी उच्च संकल्प और आइसोट्रोपिक वॉक्सेल गुण (प्रत्येक घन धार के समान लंबाई) की वजह से 3 डी पुनर्निर्माण के लिए एक उत्कृष्ट अवसर प्रदान करता है। 5 इसके अलावा, सॉफ्टवेयर पैकेजों में कंप्यूटर एडेड सर्जरी और आभासी एंडोस्कोपी 6 की तरह उच्च क्रम कार्यों के लिए तीन आयामों (3 डी) में जैव चिकित्सा इमेजिंग डेटा प्रस्तुत करना उपलब्ध हैं। पूर्व नैदानिक ​​अनुसंधान के भीतर, गैर विनाशकारी इमेजिंग एक अनुवादकीय मंच प्रदान करता हैजिस पर चूहों और चूहों 7 में रोग मॉडल का अध्ययन करने के। इस तरह के जैविक डेटाबेस के रूप में डिजिटल पुस्तकालय, डिजिटल आकृति विज्ञान (http://digimorph.org), व्यापक वैज्ञानिक और चिकित्सा समुदायों 8 तक तैयार उपयोग के लिए विभिन्न नमूनों या नैदानिक रोग राज्यों से प्राप्त सीटी डेटा के साथ की है।

वर्तमान में, जैव चिकित्सा इमेजिंग डेटा हाथ मॉडल के साथ शारीरिक अंतरिक्ष में कंप्यूटर स्क्रीन पर आभासी अंतरिक्ष में कल्पना की गई है, या। जबकि कंप्यूटर सॉफ्टवेयर उपयोगकर्ताओं काटना और डेटा हेरफेर करने के लिए अनुमति देता है, शारीरिक प्रतिकृतियां उत्कृष्ट शैक्षिक लाभ 9, 10 के साथ एक अच्छा पूरक हैं। पारंपरिक मॉडल एक कम लागत कास्टिंग प्रक्रिया है, जिसमें बुनियादी नए नए साँचे राल कि वांछित संरचना 11 में कठोर से भर रहे हैं का उपयोग कर बनाई गईं। Casted मॉडल सस्ती जन विनिर्माण के लिए उत्तरदायी है, लेकिन बुनियादी तक सीमित हैंसंरचनाओं कि रोगी डेटा सेट से प्राप्त नहीं कर रहे हैं। पिछले पांच वर्षों में, 3 डी मुद्रित मानव शरीर रचना विज्ञान की प्रतिकृतियां उच्च जटिलता के कारण तेजी से प्रचलित हो गए हैं, और अक्सर कई बार रोगी विशेष, वस्तुओं है कि उत्पन्न और प्रदर्शित हो सकता है। इन मॉडलों को मशीनों है कि जमा तरल या additive परतों में पिघला हुआ प्लास्टिक, और निदान, जटिल सर्जरी, रोगों के उपचार, कृत्रिम डिजाइन, और रोगी संचार 12, 13 के साथ डॉक्टरों को सहायता प्रदान की है द्वारा बनाई गई हैं। इसके अलावा, प्राथमिक, माध्यमिक, और कॉलेजिएट स्कूल सेटिंग्स के भीतर उपभोक्ता ग्रेड 3 डी प्रिंटर की व्यापक उपलब्धता 15 साझा संरचनात्मक मॉडल की शैक्षणिक प्रभाव को बढ़ावा देने के लिए कार्य करता है, 14 फ़ाइलें।

कुल मिलाकर, 3 डी मुद्रण चिकित्सा में दिखाई संरचनात्मक मॉडलों के विकास उन्नत काफी है, फिर भी यह सीमाएं होती हैं। सबसे पहले, बहु के निर्माणभाग संरचनात्मक मॉडल चुनौतीपूर्ण हो सकता है के बाद से अतिरिक्त काम अक्सर डिजिटल अलग टुकड़ों को एक साथ कि अन्यथा अलग 16 गिर सकता है बाध्य करने के लिए आवश्यक है। इसके अलावा, कई 3 डी मुद्रित सामग्री, विशेष रूप से उपभोक्ता ग्रेड मशीनों के लिए की अस्पष्टता, आंतरिक उप संरचनाओं कि एक नमूना के हड्डी और कोमल ऊतकों के बारे में अतिरिक्त अंतर्दृष्टि प्रदान के दृश्य से बचाता है। इसके अलावा, तरल या पिघला हुआ प्लास्टिक extruders 3 डी प्रिंट का संकल्प विवश। पेशेवर प्रिंटर के बाहर निकालना लगभग 50 सुक्ष्ममापी व्यास में हैं और 14 सुक्ष्ममापी की एक परत मोटाई के लिए अनुमति (डीपीआई) अप करने के लिए 600 डॉट्स के एक संकल्प के प्रति इंच एक्स में साथ और Y अक्ष और अक्ष 17 जेड में 1600 डीपीआई, 18 । इसकी तुलना में, उपभोक्ता ग्रेड 3 डी प्रिंटर, extruders, जिसका व्यास लगभग 400 सुक्ष्ममापी हैं और 100 सुक्ष्ममापी की एक परत मोटाई और एक संकल्प मोटे तौर पर 42 डीपीआई 19 के बराबर देना है से 20 उपभोक्ता ग्रेड से काफी भिन्न होता है, 21। साथ ही, उच्च माल की लागत पैमाने 22 की अर्थव्यवस्थाओं को प्राप्त करने से औद्योगिक बड़े पैमाने पर उत्पादन को रोकने के।

उप सतह लेजर उत्कीर्णन (SSLE), या 3 डी क्रिस्टल उत्कीर्णन, एक्स, वाई के हजारों में छोटे "बुलबुले" या उच्च परिशुद्धता के साथ डॉट्स के रूप में एक लेजर बीम का इस्तेमाल करता है, जेड एक कठोर, उच्च शुद्धता के भीतर निर्देशांक, घन, कांच मैट्रिक्स 23। प्रत्येक बिंदु 20-40 सुक्ष्ममापी, 800-1,200 डीपीआई 24 के बीच संकल्प पैदावार जो है। इसके अलावा प्रत्येक डॉट आंतरिक उप संरचनाओं के दृश्य को सक्षम करने अर्द्धपारदर्शी है। एकाधिक, कट भागों में एक ही क्रिस्टल में प्रतिनिधित्व कर रहे हैं और अतिरिक्त सामग्री बड़े, जटिल संरचनाओं के लिए आवश्यक नहीं है। के बाद से मैट्रिक्स ठोस है, संरचनात्मक लेबल और आकार पैमाने सलाखों को बढ़ाने के लिए जोड़ा जा सकता हैइमेजिंग डेटा में प्रदर्शित की शैक्षिक क्षमता। यहाँ हम एक प्रक्रिया है जिसमें एक्स-रे गणना टोमोग्राफी (सीटी) डेटा क्रिस्टल SSLE प्रारूपित किए गए हैं प्रस्तुत करते हैं। सबसे पहले, डेटा वाणिज्यिक प्रीक्लीनिकल microCT प्रणाली, रेडियोलोजी विभागों / unis, या राष्ट्रीय बायोमेडिकल इमेजिंग आर्काइव की तरह ऑनलाइन खजाने (से प्राप्त https://imaging.nci.nih.gov/ncia/login.jsf से नैदानिक ​​स्कैनर से एकत्र किया जा सकता है ) 25 यहाँ हम, दोनों पूर्व नैदानिक और नैदानिक डेटा शामिल संरचनात्मक ढांचे के पैमाने को समायोजित, और क्रिस्टल आकार के साथ एक संरचना के निर्देशांक ज्यामिति की क्षमता वर्णन करने के लिए भेड़ की हड्डी कोर, खंडित कलाई, लेबल पैर, और लेबल पैर क्रिस्टल के साथ इस दृष्टिकोण का प्रदर्शन। 3 डी मुद्रण में एसटीएल फ़ाइलों के SSLE की सतही प्रकृति और पहले से ही बड़े पैमाने पर इस्तेमाल को देखते हुए, लेबल संरचनात्मक क्रिस्टल के निर्माण शैक्षिक और शिक्षा समुदायों के भीतर उपयोग के लिए एक रोमांचक, हाथ से हाथ दृश्य उपकरण प्रदान करता है।

Protocol

सभी मानव गणना टोमोग्राफी डेटा सेट को मंजूरी दे दी SJRMC प्रोटोकॉल के अनुसार उसकी गुमनाम रहे थे।

1. का सीटी डेटा अधिग्रहण पूर्व नैदानिक ​​और नैदानिक ​​नमूने

  1. सूक्ष्म एक्स-रे का संचालन गणना टोमोग्राफी एक पूर्व नैदानिक ​​डेटा सेट उत्पन्न करने के लिए। 45 केवी, 0.4 एमए, और 1000 के अनुमानों: वर्तमान मामले में, निम्न सेटिंग के साथ एक हड्डी कोर नमूना छवि के लिए एक microCT का उपयोग करें। 5
  2. उच्च संकल्प (125 सुक्ष्ममापी समदैशिक वॉक्सेल) में कच्चे डेटा को फिर से संगठित। आगे, संकल्प में वृद्धि की पहचान करने और मात्रा के मूल (10 सुक्ष्ममापी समदैशिक वॉक्सेल) में केंद्र के साथ एक 1 सेमी घन को फिर से संगठित करने के लिए।
  3. अतिरिक्त संसाधन के लिए DICOM प्रारूप में सेट का पुनर्निर्माण डेटा निर्यात करें।
  4. वैकल्पिक रूप से, टूटी हुई कलाई और पैर इस अध्ययन में इस्तेमाल उन लोगों के रूप में पुनर्निर्मित सीटी डेटा सेट, नैदानिक ​​सहयोगियों (यहाँ दिखाया गया है सेंट जोसेफ क्षेत्रीय मेडिकल सेंटर से प्राप्त डेटा) या ओपन-सोर्स DICO से, अधिग्रहणएम अभिलेखागार (http://www.osirix-viewer.com/datasets/)।
  5. DICOM इमेजिंग सॉफ्टवेयर में आयात फ़ाइलें और decompressed DICOM फ़ाइलों के रूप में निर्यात यदि आवश्यक हो तो।

2. डेटा प्रोसेसिंग

  1. प्रत्येक DICOM डेटा सेट (सभी छवि स्लाइस के शामिल) इमेज प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर के 'दृश्य' की स्थापना में 'लोड DICOM' का उपयोग कर खोलें।
  2. प्रत्येक डेटा एक निफ्टी का विश्लेषण, वैज्ञानिक विश्लेषण के लिए एक स्थापित इमेजिंग प्रारूप के रूप में स्थापित की बचत करें। मेडिकल इमेजिंग अभिकलन में स्थापित किया गया उपयोग और सतह नक्शे की पीढ़ी (जैसे, 3DSlicer) के लिए स्वचालित विभाजन के साथ एक कार्यक्रम में निफ्टी फ़ाइलें आयात।
  3. 'जोड़ें डाटा' उपकरण के साथ सतह मानचित्र जनरेटर कार्यक्रम में एक दिया निफ्टी फ़ाइल अपलोड करें।
  4. विनिर्देश "बना सकते हैं और नए मॉडल का नाम बदलकर" के साथ 'ग्रेस्केल मॉडल निर्माता' उपकरण का चयन करें। हड्डी के विभाजन के लिए लगभग 300 HU को कम सीमा मान सेट करें।
  5. ग्रेस्केल मॉडल सहेजेंआगे डाटा प्रोसेसिंग के लिए एसटीएल फ़ाइलों के रूप में।
  6. 3 डी डेटा तैयारी सॉफ्टवेयर (जैसे, Netfabb स्टूडियो बेसिक) में प्रत्येक सतह नक्शा आयात और 'मरम्मत' मोड का चयन करें।
  7. सभी सतहों है कि ब्याज की संरचना का प्रतिनिधित्व नहीं करते हटाने के लिए 'का चयन भाग' और 'नष्ट' उपकरणों का उपयोग करें।
  8. 'त्रिभुज जोड़ें' उपकरण का उपयोग आंशिक रूप से सतहों में छेद और 'स्वचालित मरम्मत' पूरी तरह से पास बने रहे अंतराल को कवर करने के लिए स्क्रिप्ट।
  9. संशोधित भाग के साथ 'मरम्मत' मोड से बाहर निकलने के लिए सतह क्षेत्र और 'मरम्मत लागू करें' स्क्रिप्ट के बिना किनारों सुलझाने का कार्य मेनू में 'मरम्मत पतित चेहरे' स्क्रिप्ट का चयन करें।
  10. अवांछित सुविधाओं हटाने या मॉडल के आकार को कम करने के लिए 'कट' उपकरण का उपयोग करें। 'एक्स' के भीतर प्रत्येक कटौती के स्थान निर्दिष्ट, 'वाई', या 'जेड' संदर्भ क्षेत्र की 'कट' मेनू में विमान।
  11. 'निष्पादित कट' उपकरण का उपयोग करें और चुनें '; त्रिकोणाकार कट 'सेटिंग में स्वचालित रूप से सभी परिणामी छेद बंद हुआ।
  12. कटौती है कि ब्याज की संरचना का प्रतिनिधित्व नहीं करते से उत्पन्न सभी सतहों को हटाने के लिए एक साथ 'चुनें भाग' और 'नष्ट' उपकरणों का उपयोग करें।
    नोट: सतह नक्शा पैमाने पट्टी के साथ जुड़ी होने जा रही है, तो निम्न चरण को छोड़ दें। संरचनात्मक सुविधा और बड़े पैमाने बार एक साथ अनुसार बदल दिया जाएगा के बाद वे एक ही एसटीएल में एकजुट हो रहे हैं।
  13. 'स्केल' विकल्प प्रत्येक सतह मानचित्र के आयामों को संशोधित करने का चयन करें। मॉडल फैली हुई किया जा सकता है (हड्डी कोर) या आयाम (पैर) में कम है, या एक 8 सेमी घन या 5 सेमी x 5 सेमी x 8 सेमी आयताकार चश्मे के भीतर फिट करने के लिए मूल आकार (कलाई) पर बनाए रखा। ध्यान दें कि इस स्तर पर फ़ाइलों SSLE के लिए भेजा जा सकता है अगर कोई लेबल या पैमाने सलाखों वांछित कर रहे हैं।

3. शारीरिक लेबलिंग

  1. (जैसे, Autodesk आविष्कारक प्रोफेशनल) टी सीएडी कार्यक्रम के मेनू में 'नया' विकल्प का चयन करेंओ हिस्सा '.ipt स्टैंडर्ड (मिमी)' एक के लिए मीट्रिक टेम्पलेट का उपयोग कर एक नई कार्यपुस्तिका बनाएँ।
  2. '2 डी स्केच बनाएँ' विकल्प का चयन करें और किसी भी विमान का चयन करें। उपकरण पट्टी के 'ड्रा' मेनू में 'पाठ' उपकरण का उपयोग करें वांछित फ़ॉन्ट और आकार (Times New Roman और 2.0 मिमी) के साथ टाइप संरचनात्मक लेबल उत्पादन करने के लिए।
  3. समाप्त होने पर, उपकरण पट्टी के मेनू 'बाहर निकलें' में 'समाप्त स्केच' विकल्प चुनें।
  4. 'निर्मित करें' विकल्प '2 डी पाठ' के साथ उपकरण पट्टी के मेनू से 'बाहर निकालना' उपकरण का चयन करें। सममित सेटिंग के साथ एक बाहर निकालना गहराई (2.0 मिमी) निर्दिष्ट करें।
  5. निर्यात पाठ 'इस रूप में सहेजें प्रकार' एसटीएल सेटिंग के साथ सीएडी प्रारूप में लेबल करता है।
  6. एक बेलनाकार लेबल लाइन के उत्पादन के लिए एक नई कार्यपुस्तिका खोलें। एक 'मानक (मिमी) .ipt' भाग के साथ एक नई मीट्रिक खाका बनाने के लिए 'फ़ाइल' विकल्प चुनें।
  7. '2 डी स्केच बनाएँ' उपकरण का चयन करें और किसी भी विमान का चयन करें। 'केंद्र का उपयोग करेंबनाएं 'उपकरण पट्टी के मेनू प्वाइंट सर्किल' में उपकरण 'मूल में एक केंद्र के साथ एक चक्र का निर्माण करने के।
  8. वृत्त (1.0 मिमी) के व्यास स्थापित करने के लिए 'बाधा' मेनू में 'आयाम' उपकरण का उपयोग करें।
  9. समाप्त होने पर, उपकरण पट्टी के मेनू 'बाहर निकलें' में 'समाप्त स्केच' विकल्प चुनें।
  10. 'हटा' 'निर्मित करें' विकल्प '2 डी पाठ' के साथ उपकरण पट्टी की सूची से चुना उपकरण का चयन करें। सममित सेटिंग के साथ एक बाहर निकालना गहराई (10.00 मिमी) का चयन करें।
  11. 'प्रकार के रूप में सहेजें' .stl सेटिंग के साथ निर्यात पाठ लेबल और सीएडी प्रारूप में सिलेंडर।

4. लेबल की कुर्की

  1. आयात मॉडल, पाठ लेबल, और 3 डी डेटा तैयारी सॉफ्टवेयर में बेलनाकार लेबल लाइनों।
  2. अनुवाद बाईं या 'हटो भाग' उपकरण का उपयोग जुड़े शरीर रचना विज्ञान के अधिकार के लिए पाठ लेबल। ओरिएंट लेबल के लिए 'रोटेट भाग' उपकरण का उपयोग इस तरह है कि वे वें का सामनाई एक ही दिशा।
  3. अनुवाद और बेलनाकार लेबल 'ले जाएँ भाग' और 'रोटेट भाग' उपकरण का उपयोग कर मॉडल के भीतर संबंधित संरचनाओं के लिए लेबल कनेक्ट करने के लिए लाइनों बारी बारी से।
  4. यदि आवश्यक हो, 'मरम्मत' मोड में प्रवेश और 'चुनें त्रिकोण' का उपयोग करें और 'चुनी हुई त्रिकोण निकालें' उचित लंबाई के लिए सिलेंडर के आकार को कम करने के लिए।
  5. तो बुनियादी संस्करण का उपयोग कर, सभी भागों का चयन करें और एक परियोजना के रूप में सहेजें। फिर व्यावसायिक संस्करण में इस परियोजना को फिर से खोलना।
  6. व्यावसायिक संस्करण में, एक एकल एसटीएल के रूप में सभी भागों और निर्यात का चयन करें।

5. स्केल बार डिजाइन

नोट: पैमाने सलाखों के दो प्रकार सीएडी कार्यक्रम में डिजाइन किए हैं। पहले चित्र 1 में मौजूद है और अलग माप पर तीन अलग-अलग पैमाने सलाखों, टिक अंकों के साथ शामिल है, प्रत्येक विमान पर पड़ा। दूसरा, चित्रा 2, छवि में शामिलure 3, और चित्रा 4, सीधा लाइनों तीन अक्षों पर पड़ा है और एक कोने में converging से बना है। का पालन 5.1-5.2 कदम प्रत्येक पैमाने बार डिजाइनिंग शुरू करने के लिए।

  1. 'नई' और 'स्टैंडर्ड (मिमी) .ipt' भाग का चयन करके सीएडी कार्यक्रम में एक नई कार्यपुस्तिका बनाएँ।
  2. 'निर्मित 2 डी स्केच' का चयन करें और पर काम शुरू करने के लिए तीन विमानों में से किसी का चयन करें।
    ध्यान दें: चरणों 5.3-5.16 के साथ जारी रखें पैमाने बार का पहला प्रकार के उत्पादन के लिए। प्रदान की आयामों 25 मिमी वेतन वृद्धि पर टिक अंकों के साथ 1 सेमी पैमाने बार के निर्माण के लिए लागू किया गया।
  3. चौड़ाई कि पैमाने बार (10 मिमी) और किसी भी उचित मूल्य (0.25 मिमी) की लंबाई के वांछित लंबाई से मेल खाती है के साथ एक आयत (10 मिमी x 0.25 मिमी) आकर्षित करने के लिए 'आयत' और 'आयाम' उपकरणों का उपयोग करें। मूल पर निचले बाएँ शीर्ष रखें तो एक्स-निर्देशांक टिक के निशान की रिक्ति के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
  4. टिक के निशान बनाने के लिए, टी का उपयोगवह आयत 'उपकरण सीधे पैमाने पट्टी के ऊपर एक आयत आकर्षित करने के लिए। 'आयाम' उपकरण के साथ आकार (0.025 मिमी x 0.432 मिमी) को बाधित करें।
  5. एक्स-निर्देशांक का उपयोग करना, नवगठित आयत का अनुवाद तो यह किनारे से वांछित दूरी पर स्थित है। यह टिक मार्क के शीर्ष है।
  6. टिक मार्क के नीचे बनाने के लिए, सीधे पैमाने पट्टी के नीचे, ऊपर का आधा रूप में एक ही आयामों के साथ एक और आयत,। टिक मार्क के दो हिस्सों संरेखित करने के लिए 'संरेखित' उपकरण का उपयोग करें।
  7. 'संशोधित करें' मेनू में 'ट्रिम' उपकरण चुनें और ऐसा क्षेत्र है जहां पैमाने बार और टिक के निशान ओवरलैप का चयन करें। यह अतिरिक्त लाइनों को हटाने और जब extruded हिस्सा किसी एक सुविधा के रूप में व्याख्या की जा करने की अनुमति देगा।
  8. दोहराएँ टिक के निशान से बाकी के लिए 5.4-5.7 कदम दूर है।
  9. समाप्त होने पर, उपकरण पट्टी के मेनू 'बाहर निकलें' में 'समाप्त स्केच' विकल्प चुनें।
  10. 'निर्मित करें' पुरुषों के तहत 'हटा' चुनेंयू और बड़े पैमाने बार का चयन करें। एक बाहर निकालना दूरी और दिशा (0.25 मिमी और स्क्रीन में) निर्धारित करें।
  11. टिक के निशान के लिए लेबल डिजाइन के लिए, '2 डी स्केच बनाएँ' और काम विमान के रूप में स्केल बार का चयन करें।
  12. 'ड्रा' मेनू के तहत, एक निश्चित फ़ॉन्ट और आकार (Times New Roman और 0.25 मिमी) के साथ पाठ बनाने के लिए 'पाठ' उपकरण का चयन करें। पैमाने बार के बगल में अपने इच्छित स्थान पर पाठ का अनुवाद करें।
  13. समाप्त होने पर, उपकरण पट्टी के मेनू 'बाहर निकलें' में 'समाप्त स्केच' विकल्प चुनें।
  14. 'निर्मित करें' विकल्प '2 डी पाठ' के साथ उपकरण पट्टी के मेनू से 'बाहर निकालना' उपकरण का चयन करें। एक बाहर निकालना गहराई (0.25 मिमी) और (स्क्रीन में) दिशा निर्धारित करें।
  15. चरण दोहराएं 5.12-5.14 अन्य लेबल बनाने के लिए।
  16. 'इस रूप में सहेजें प्रकार' .stl सेटिंग के साथ सीएडी प्रारूप में पूरा पैमाने बार निर्यात करें।
    नोट: परिष्करण कदम के बाद 5.1-5.16, कदम 5.17-5.31 बनाने के लिए के साथ जारीपैमाने बार के दूसरे प्रकार के। प्रदान की माप पैमाने बार है कि प्रत्येक अक्ष पर 2 सेमी और 2 मिमी मोटी था बनाने के लिए उपयोग किया गया।
  17. एक वर्ग की लंबाई और चौड़ाई (2 मिमी x 2 मिमी) आयाम 'उपकरण के साथ बना सकते हैं और विवश करने के लिए' आयत 'उपकरण का चयन करें। इस चरण में चयनित आयामों भाग की मोटाई का निर्धारण करेगा।
  18. 3D मॉडल की स्थापना करने के लिए वापस जाने के लिए 'समाप्त स्केच' का चयन करें।
  19. के तहत 'बनाएं', 'आँकड़े हटा' और वर्ग 2 डी स्केच मोड में तैयार की चयन करें। वांछित बाहर निकालना गहराई और दिशा (20 मिमी और स्क्रीन में) का चयन करें।
  20. चुनें '2 डी स्केच बनाएँ' और पिछले स्केच के रूप में एक ही तल पर काम कर रहे हैं।
  21. सीधे वर्ग के ऊपर एक आयत (2 मिमी x 18 मिमी) आकर्षित करने के लिए 'आयत' और 'आयाम' उपकरणों का उपयोग करें। वर्ग (2 मिमी) की लंबाई के आयत की लंबाई के अनुरूप बनाएं और चौड़ाई पैमाने बार शून्य से wid के वांछित आकार के होने चाहिए(- 2 मिमी = 18 मिमी 20 मिमी) वर्ग की वें। प्रेस 'समाप्त स्केच' जब पूरा किया।
  22. के तहत 'बनाएं', 'आँकड़े हटा' और आयत का चयन करें। एक बाहर निकालना गहराई है, जो वर्ग (2 मिमी) की लंबाई होना चाहिए दर्ज करें, और एक दिशा (स्क्रीन में) का चयन करें।
  23. भाग घुमाएँ इतना है कि यह पत्र 'एल' की तरह दिखता है। एक नया 2 डी स्केच बना सकते हैं और काम कर रहे विमान के रूप में 'एल' के सामने का चयन करें।
  24. 'आयत' उपकरण का उपयोग कर दो आयतों के कोने में एक वर्ग ड्रा। आयाम (2 मिमी x 2 मिमी) की बाध्यता इतना है कि यह कोने में बिल्कुल फिट बैठता है। 'समाप्त स्केच' उपकरण के साथ संक्षिप्त वर्णन से बाहर निकलें।
  25. के तहत 'बनाएँ', 'आँकड़े हटा' और नव निर्मित वर्ग का चयन करें। (- 2 मिमी = 18 मिमी 20 मिमी) एक बाहर निकालना दूरी है, जो शून्य से पैमाने बार के वांछित आकार वर्ग की चौड़ाई होना चाहिए दर्ज करें। (स्क्रीन के बाहर) एक दिशा चुनें और बाहर निकालना लागू होते हैं।
  26. पाठ indicatin को जोड़ने के लिएजी पैमाने बार के आयामों, किसी भी विमान के बंद एक नया 2 डी स्केच बना सकते हैं।
  27. उपकरण पट्टी के 'ड्रा' मेनू में 'पाठ' उपकरण का उपयोग करें वांछित फ़ॉन्ट और आकार (Times New Roman और 2.5 मिमी) के साथ एक लेबल के उत्पादन के लिए।
  28. पैमाने बार के बगल में अपने इच्छित स्थान पर पाठ का अनुवाद करें। 'समाप्त स्केच' को चुन कर स्केच मोड से बाहर निकलें।
  29. 'हटा' उपकरण का उपयोग और एक बाहर निकालना दूरी कि पैमाने बार (2 मिमी) और दिशा कि पैमाने बार (स्क्रीन में) के साथ लेबल संरेखित करता है की मोटाई से मेल खाता दर्ज करें।
  30. दोहराएँ सभी तीन कुल्हाड़ियों के लिए लेबल बनाने अन्य विमानों का उपयोग करने 5.26-5.30 कदम दूर है।
  31. समाप्त होने पर, .stl सेटिंग 'प्रकार के रूप में सहेजें' के साथ पैमाने बार और सीएडी प्रारूप में अपने साथ लेबल निर्यात।

शारीरिक मॉडल को स्केल बार्स की 6. अलावा

  1. 3 डी डेटा तैयारी सॉफ्टवेयर में संरचनात्मक मॉडल खोलें और पैमाने बार आयात करते हैं।
  2. उपयोग '; संरचनात्मक मॉडल के बगल पैमाने बार उन्मुख करने के लिए ले जाएँ भाग 'और' रोटेट भाग 'उपकरण।
  3. यदि पैमाने बार का पहला प्रकार बनाया गया था, भाग दो बार आयात करते हैं। अनुवाद और अलग-अलग पैमाने सलाखों घूमेंगे ताकि एक-एक अक्ष पर स्थित है।
  4. तो बुनियादी संस्करण का उपयोग कर, सभी भागों का चयन करें और एक परियोजना के रूप में सहेजें।
  5. व्यावसायिक संस्करण में फ़ाइल खोलें। एक भी एसटीएल के रूप में सभी भागों और निर्यात का चयन करें।
    नोट: आयाम बनाए रखा जाता है जब सतह नक्शे और पैमाने सलाखों बुनियादी या व्यावसायिक संस्करण में आयात किया जाता है। उत्कीर्णन करने से पहले, सतह के नक्शे, संबद्ध लेबल और बड़े पैमाने सलाखों के साथ-साथ, क्रिस्टल के अंदर फिट करने के लिए आकार। चूंकि पैमाने सलाखों मॉडल के रूप में एक ही दर पर कर दिया जाता है, पैमाने सलाखों के आकार में परिवर्तन संरचनात्मक ढांचे में आयाम परिवर्तन के प्रतिनिधि हैं।

7. चेहरे की कमी

  1. 3 डी जाल प्रसंस्करण समर्थक में एक .STL फ़ाइल जोड़ने के लिए 'आयात जाल' उपकरण का उपयोगग्राम। समायोजन, सतह मॉडल और पाठ और बड़े पैमाने सलाखों सहित सभी घटकों, को लागू किया जाएगा के बाद से सॉफ्टवेयर एक भाग के रूप में जाल व्याख्या करता है।
  2. 'फ़िल्टर' और 'Remeshing, सरलीकरण और पुनर्निर्माण,' के अंतर्गत 'द्विघात एज संक्षिप्त करें नाश' उपकरण जाल में मौजूद चेहरों की संख्या को कम करने के लिए का चयन करें।
  3. 'चेहरे के लक्ष्य नंबर' के तहत चेहरे की वांछित संख्या (100,000) दर्ज करें और चुनें 'लागू करें।' इस आपरेशन SSLE सॉफ्टवेयर के लिए एक प्रबंधनीय फ़ाइल आकार बनाने के लिए, और रोकने के अतिरिक्त उत्कीर्णन बार किया जाता है।
  4. सेट करते समय एक एसटीएल का उपयोग कर के रूप में तैयार उत्पाद निर्यात 'निर्यात जाल के रूप में ...'।

8. मॉडल क्रिस्टल में उत्कीर्णन

नोट: पूरे एसटीएल फ़ाइलें एक औद्योगिक सहयोगी, जहां कांच क्रिस्टल शारीरिक डेटा की भौतिक मॉडलों का उत्पादन उत्कीर्ण लेजर हैं को भेजा जाता है। पूछताछ और अधिक सहायता, pl के लिएआसानी इस पांडुलिपि के उद्योग लेखकों से संपर्क करें।

  1. एक लेजर उत्कीर्णन सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में STL फ़ाइल खोलें और एक SCAX फ़ाइल में रूपांतरित करें।
  2. एक सॉफ्टवेयर 3 डी लेजर उत्कीर्णन मशीन से जुड़े पैकेज में SCAX फ़ाइल आयात करें।
  3. एक क्रिस्टल आकार SCAX फ़ाइल के साथ इंटरफ़ेस के लिए उपयुक्त परिभाषित करें।
  4. लेजर की शक्ति सेट और एक वोल्टेज और घनत्व दर्ज करें। जबकि 8.5 वी और 0.2 आम तौर पर वोल्टेज और घनत्व के लिए चयन किया जाता है, अन्य माप वोल्टेज कम करने और घनत्व में वृद्धि, यह सुनिश्चित करें कि क्रिस्टल दरार या नष्ट नहीं होती है बनाने के द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।
  5. क्रिस्टल उत्पादन के लिए एक 3 डी लेजर उकेरक को फ़ाइल भेजें।

Representative Results

कांच क्रिस्टल के उप सतह लेजर उत्कीर्णन जैव चिकित्सा tomographic इमेजिंग डेटा के कई प्रकार कल्पना करने के लिए एक गहरा साधन है। चित्रा 1, पूर्व नैदानिक सीटी डेटा को शामिल किया गया है, जबकि चित्रा 2, 3 चित्र, और चित्रा 4 का प्रदर्शन कैसे नैदानिक सीटी स्कैन का भी उपयोग किया जा सकता है। चूंकि आयाम उत्कीर्णन करने से पहले संशोधित कर रहे हैं, विभिन्न आकार की संरचनाओं लेजर उत्कीर्णन के माध्यम से व्यक्त किया जा सकता। चित्रा 2 एक मिसाल है जबकि कैसे anatomies पैमाने पर करने के मुद्रित किया जा सकता है, सबसे संरचनाओं नीचे बढ़ाया जा करने के लिए या की जरूरत है। एक है कि संरचना के पक्षों तक फैला है और एक कोने में converging तीन अक्षों के साथ एक और: पैमाने सलाखों के दो प्रकार आयाम परिवर्तन को मापने के लागू किया जा सकता। पहले प्रकार, इस तरह के हड्डी कोर के रूप में फैली हुई संरचनाओं, के लिए आदर्श है, जबकि दूसरे प्रकार सबसे अच्छा करने के लिए के लिए अनुकूल है-scale या कम संरचनाओं। इसके अलावा क्रिस्टल का आकार शारीरिक संरचना के आकार के साथ रखा गया है। नतीजतन, पैर एक घन में रखा गया था, जबकि पैर एक आयताकार चश्मे में निलंबित कर दिया गया था।

उप सतह उत्कीर्णन की एक प्रमुख विशेषता शारीरिक विशेषताओं के लिए पाठ लेबल संलग्न करने की क्षमता है। तकनीक इमेजिंग डेटा के विभिन्न प्रकार के लिए लागू किया जा सकता है, इष्टतम नामांकन स्थापन संरचना की ज्यामिति पर निर्भर करता है के साथ। चित्रा 2 में, पाठ लेबल बाहर अंतरिक्ष के लिए दो विमानों पर रखा और शारीरिक रचना की दृष्टि में बाधा डालने से बचने के किया गया था। 3 चित्र और चित्र 4 के लिए, हड्डियों स्पष्ट रूप से एक तरफ से देखा जा सकता है तो लेबल एक भी विमान पर रखा गया।

आकृति 1
आकृति 1। एक भेड़ हड्डी मुख्य सेट के पूर्व नैदानिक ​​सीटी डेटा, वस्तुतः दिखाया गया है और एक 3 डी उत्कीर्ण क्रिस्टल में निलंबित कर दिया। इमेजिंग सॉफ्टवेयर पैदा करते हैं और एक 1 सेमी समस्थानिक भेड़ हड्डी (बाएं) की सतह नक्शा करने के लिए पैमाने सलाखों संलग्न करने के लिए उपयोग किया गया था। के रूप में पैमाने सलाखों ने संकेत दिया संरचना, प्रत्येक अक्ष के साथ आयाम में पांच गुना वृद्धि से गुजरना पड़ा था, और एक 8 सेमी वर्ग क्रिस्टल (दाएं) में उत्कीर्ण लेजर था। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2. शारीरिक लेबल के साथ एक टूटी हुई कलाई के नैदानिक सीटी डेटा, वस्तुतः दिखाया गया है और क्रिस्टल में उत्कीर्ण। एक टूट त्रिज्या के साथ एक मानव कलाई की एक नैदानिक ​​सीटी डेटा सेट कंप्यूटर सॉफ्टवेयर के माध्यम से एक सतह नक्शे में परिवर्तित कर दिया गया। शारीरिक लेबल और एक 2 सेमी पैमाने बार w पहले कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) का उपयोग कर उत्पन्न और मॉडल (बाएं) से जुड़ी। एक 3 डी लेजर उकेरक एक 8 सेमी घन क्रिस्टल (दाएं) में संरचना खुदा। पैमाने बार इसके आकार को बनाए रखा, प्रदर्शन कलाई पैमाने पर करने के तैयार की गई थी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. Anatomically संरचनात्मक लेबल के साथ मानव पैर लेबल, लगभग दिखाया गया है और क्रिस्टल में उत्कीर्ण। एक मानव पैर की एक सीटी डेटा सेट इमेजिंग सॉफ्टवेयर के साथ एक ग्रेस्केल मॉडल में परिवर्तित कर दिया गया था। पाठ और एक 4 सेमी पैमाने बार सीएडी का उपयोग कर बनाई और सतह नक्शा (बाएं) के साथ शामिल किया गया। मॉडल आधा इसके आकार और लेजर एक 8 सेमी क्रिस्टल घन (दाएं) में उत्कीर्ण करने के लिए कम हो गया था। 55,340 / 55340fig3large.jpg "target =" _ blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4. क्लीनिकल सीटी डेटा एक मानव पैर के सेट संरचनात्मक रूप से कंप्यूटर सॉफ्टवेयर का उपयोग कर लेबल और क्रिस्टल में उत्कीर्ण। सॉफ्टवेयर संकुल शरीर के बाकी हिस्सों से एक पूर्ण मानव सीटी स्कैन से और पैर अनुभाग के लिए एक सतह नक्शा तैयार करने के लिए उपयोग किया गया। शारीरिक लेबल और एक 2.5 सेमी पैमाने सीएडी के साथ बनाया गया बार जुड़े थे (बाएं) और संरचना एक 5 सेमी x 5 सेमी x 8 सेमी क्रिस्टल (दाएं) में उत्कीर्ण किया गया था। क्रिस्टल में स्केल बार दिखाता है पैर एक 5 में कम कर दिया गया था: 3 अनुपात। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

वाईएस "> 3 डी प्रिंटिग उप भूतल लेजर उत्कीर्णन (SSLE) कण की लाभ स्पर्श का अनुभव मुक्त अंतरिक्ष में संरचनाओं का निर्माण पूर्ण रंग मॉडल बहु-भाग मॉडल की पीढ़ी करने के लिए पैमाने पर प्रतिनिधित्व संरचनाओं की बड़ी विविधता के साथ संभव संरचनात्मक लेबल की कुर्की ठोस प्लास्टिक सामग्री बूंदों के लिए प्रतिरोधी स्केल सलाखों मॉडल के भीतर निलंबित सस्ती उपभोक्ता ग्रेड प्रिंटर उपलब्ध उच्च संकल्प और सटीकता व्यावसायिक ग्रेड प्रिंटर के उच्च संकल्प लघु उत्पादन समय 3 डी अंतरिक्ष में एक साथ अलग संरचनात्मक सब यूनिटों से जोड़ने के लिए आसान क्रिस्टल के भीतर संरचनाओं के बाहर क्षति होने की संभावना नहीं कम माल की लागत लेजर engravers मामूली कीमत नुकसान 3 डी अंतरिक्ष में अलग संरचनात्मक सब यूनिटों से जोड़ने के लिए मुश्किल कोई स्पर्श का अनुभव लागत और उत्पादन समय जटिलता के साथ अलग अलग ग्रेस्केल अधिक उत्पादन त्रुटियों के लिए अतिसंवेदनशील आकार क्रिस्टल द्वारा सीमित पोस्ट-प्रोडक्शन धोने आवश्यक हो सकता है करने के लिए पैमाने पर प्रतिनिधित्व मुश्किल संकल्प प्लास्टिक extruders द्वारा सीमित घनत्व लेजर से विवश पार्ट्स मॉडल से दूर चिप कर सकते हैं क्रिस्टल चिप या तोड़ने जब गिरा सकता है महंगा व्यावसायिक ग्रेड प्रिंटर माल की कीमतों में काफी भिन्नता

तालिका 1. लाभ और 3 डी मुद्रण और संरचनात्मक मॉडल के उत्पादन के लिए SSLE का नुकसान। 3 डी मुद्रण और SSLE जैव चिकित्सा tomographic इमेजिंग डेटा दृश्यमान करने के लिए दो साधन हैं, और प्रत्येक डेटा की भौतिक मॉडल के निर्माण के संबंध में शक्तियों और कमजोरियों के एक नंबर के पास।

Discussion

पूर्व नैदानिक ​​और नैदानिक ​​डेटा जैव चिकित्सा इमेजिंग तौर तरीकों के माध्यम से हासिल सेट आधुनिक अनुसंधान और चिकित्सा प्रगति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। जैव चिकित्सा डेटा दृश्य के पहले साधन कंप्यूटर का प्रदर्शन और पारंपरिक कास्टिंग या आधुनिक 3 डी मुद्रण दृष्टिकोण से उत्पन्न शारीरिक मॉडल शामिल थे। यहाँ हम एक 3 डी क्रिस्टल उत्कीर्णन विधि का वर्णन के रूप में एक विकल्प के tomographic जैव चिकित्सा डेटा के बाद से यह एक सीधा फैशन में अच्छी तरह से परिभाषित, लेबल मॉडल उत्पन्न दृश्यमान करने के लिए इसका मतलब है। ये अपेक्षाकृत सस्ती मॉडल व्यापक रूप से शैक्षिक उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। क्रिस्टल उत्कीर्णन के उपयोग सही ढंग से शारीरिक डेटा का प्रतिनिधित्व करने के लिए इसे नैदानिक ​​और शैक्षिक सेटिंग्स में उच्च क्षमता देता है। एक शारीरिक, तीन आयामी स्वरूप में डेटा की कल्पना करने की क्षमता फ्लैट छवियों या आभासी प्रतिपादन 9 का उपयोग कर शिक्षा के पारंपरिक रूप की सीमाओं पर काबू पा। उत्कीर्ण संरचनाओं के उच्च संकल्प और की कुर्कीविशिष्ट दृश्य विशेषताओं के लिए लेबल रोगी या छात्र शिक्षा के लिए इन मॉडलों के उपयोग की सुविधा। इसके अलावा, इस साधन एक नमूना भीतर की पहचान करने और कारणों और रोग राज्यों के पहलुओं का निरीक्षण करने की क्षमता प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, वर्गीकरण और एक हड्डी फ्रैक्चर के स्थान, खंडित कलाई की तरह चित्र 2 में बताया गया है, रोग राज्यों और अन्य शारीरिक रूप से स्पष्ट संकेत और / या रोगी के लक्षणों के संबंध के एक अधिक व्यापक समझ प्रदान करता है।

3 डी क्रिस्टल उत्कीर्णन के माध्यम से, पूर्व नैदानिक ​​और नैदानिक ​​सीटी डेटा सेट क्रिस्टल के अंदर खुदा शारीरिक संरचनाओं के रूप में प्रतिनिधित्व कर रहे थे। पूर्व नैदानिक ​​सीटी डेटा, एक microCT स्कैनर का उपयोग कर प्राप्त कर लिया गया, जबकि नैदानिक ​​सीटी छवियों नैदानिक ​​रेडियोलॉजिकल स्रोतों से इकट्ठे हुए थे। आगे की प्रक्रिया से पहले, नैदानिक ​​इमेजिंग डेटा इमेजिंग सॉफ्टवेयर के माध्यम से decompressed DICOM फ़ाइलों में बदल जाती है। इसके बाद सॉफ्टवेयर प्रोग्राम सतह नक्शे में पुनर्निर्मित DICOM फ़ाइलों को बदलने। इन सतह नक्शे और संरचनात्मक लेबल और पैमाने सलाखों की पीढ़ी का संशोधन डेटा तैयारी सॉफ्टवेयर और कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) के साथ पूरा किया जाता है। पूरे किए एसटीएल फ़ाइलों को कम कर और फ़ाइलों SCAX करने के लिए परिवर्तित कर रहे हैं। बाद क्रिस्टल आकार और लेजर शक्ति सेट कर रहे हैं, फ़ाइलें एक 3 डी लेजर उत्कीर्णन मशीन है कि क्रिस्टल में मुक्त रूप संरचनात्मक ढांचे बनाता द्वारा पढ़ा जाता है।

ऊपर वर्णित प्रक्रिया विभिन्न नैदानिक ​​और पूर्व नैदानिक ​​डेटा सेट के लिए लागू किया जा सकता है। सीटी डेटासेट इस परियोजना में लागू किया गया है, यह संभव है कि अन्य इमेजिंग तौर तरीकों से प्राप्त डेटा क्रिस्टल में देखे जा सकते हैं 3 डी अल्ट्रासाउंड (अमेरिका), चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई), और पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) भी शामिल है। इसके अलावा, अन्य मानव शरीर रचना संरचनाओं और जैविक नमूनों ली गई और यह इस माध्यम में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है। हालांकि, क्रिस्टल पूर्व निर्धारित आकार और संरचनाओं में आते कट या तदनुसार बढ़ाया जा करने की आवश्यकता होगी। यह वें मैच के लिए सलाह दी जाती हैक्रिस्टल के आकार के साथ शारीरिक भाग की ई ज्यामिति। उदाहरण के लिए, एक पैर सबसे अच्छा में फिट बैठता है एक 5 सेमी x 5 सेमी x 8 सेमी आयताकार ठोस (चित्रा 4), जबकि एक पैर एक 8 सेमी घन (चित्रा 3) के लिए उपयुक्त है। आकार, फ़ॉन्ट, और पाठ की मोटाई में किए गए परिवर्तन सीएडी सॉफ्टवेयर में किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, यह आदेश स्पष्ट रूप से शरीर रचना विज्ञान की दृष्टि में बाधा डालने जब अन्य चेहरों पर क्रिस्टल घुमाए बगैर लेबल को पढ़ने के लिए एक या दो विमानों पर लेबल जगह के लिए सबसे अच्छा है।

एक सतह नक्शे के भीतर चेहरों की संख्या, और प्रत्येक बिंदु क्रिस्टल में उत्कीर्ण लेजर है कि के आकार: दो अतिरिक्त कारकों जब संरचनात्मक डेटा के SSLE प्रदर्शन कर विचार किया जाना चाहिए। इन कारकों में संख्या और अंक उस घटना के प्रकाश को अवशोषित और इस प्रकार संभावित बढ़ाने या किसी दिए गए SSLE दृश्य में कोई कमी आएगी के आकार को प्रभावित। सबसे पहले, चेहरे की संख्या, जो सीधे 3 डी अंतरिक्ष में अंकों की संख्या के लिए आनुपातिक है,दोनों समग्र संकल्प और प्रदर्शित मॉडल की "चमक / विपरीत" को प्रभावित करती है। इस के साथ साथ प्रस्तुत उदाहरण से प्रत्येक में, पूरा एसटीएल फ़ाइल आकार या आवर्धन की परवाह किए बिना जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल उत्पाद के स्पष्ट गिरावट के बिना 100,000 चेहरों पर कम हो गया था,। समग्र चमक / विपरीत इस दृष्टिकोण का उपयोग कर भी स्वीकार्य है। 100,000 मूल्य सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर overtax के लिए नहीं के रूप में इस्तेमाल उकेरक के लिए सुरक्षित सीमा है। हालांकि, कुछ मामलों में, अतिरिक्त चेहरे को ठीक से किसी दिए गए डेटा सेट प्रदर्शित करने के लिए की जरूरत हो सकती है, और सफलतापूर्वक पूरा कर लिया है जब तक इन फ़ाइलों को प्रयोगात्मक माना जा सकता है। इसके अलावा, प्रत्येक बिंदु है कि क्रिस्टल में "जल" के आकार वोल्टेज के माध्यम से नियोजित किया जा सकता है और "घनत्व" उकेरक के इनपुट मानों उत्पादन चमक इसके विपरीत बढ़ाने के लिए। वर्तमान मामलों में, वोल्टेज के मूलभूत मूल्यों: 8.5 और घनत्व: 0.2 चयन किया गया था। जबकि इन मूल्यों एक प्रारंभिक बिंदु का प्रतिनिधित्व करते हैं, वे एक में बदला जा सकता हैआवश्यकतानुसार परीक्षण और त्रुटि फैशन डेटा दृश्य में सुधार होगा।

पूर्व नैदानिक ​​और नैदानिक ​​इमेजिंग डेटा का प्रदर्शन के लिए 3 डी क्रिस्टल उत्कीर्णन के उपयोग के लाभ के एक नंबर रहे हैं। कण आम तौर पर 30 मिनट के अंदर का उत्पादन किया जाता है, जबकि 3 डी मुद्रित संरचनाओं कई घंटे लग सकते हैं, उनके आकार और जटिलता 16, 20, 22 के आधार पर। लेजर उत्कीर्णन अतिरिक्त सामग्री 16 के साथ सटीकता कम करने के बिना शरीर रचना विज्ञान के जटिल या फांसी सुविधाओं के उत्पादन को सुविधाजनक बनाने, समर्थन के उपयोग के बिना निलंबित संरचनाओं का प्रतिनिधित्व करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। 800-1,200 डीपीआई के एक संकल्प और कम से कम 10 सुक्ष्ममापी की सटीकता के साथ, इन मॉडलों को बारीकी से चिकित्सा डेटा 24 के समान है। जबकि व्यावसायिक ग्रेड 3 डी प्रिंटर XY में लगभग 600 डीपीआई के एक ऐसे ही संकल्प और जेड में 1600 डीपीआई है, वे आम तौर पर कम एसी हैंक्यूरेट (20-200 सुक्ष्ममापी) 17, 19, 20 (तालिका 1)।

3 डी क्रिस्टल उत्कीर्णन मजबूत क्षमता के पास है, लेकिन कुछ क्षेत्रों में सीमित है। के बाद से डेटा क्रिस्टल के अंदर उत्कीर्ण है, उपयोगकर्ताओं को संरचनात्मक भागों के साथ एक स्पर्श का अनुभव नहीं हो सकता। करने के लिए पैमाने पर निरूपण के रूप में डेटा आम तौर पर क्रिस्टल में फिट करने के लिए नीचे को बढ़ाया या है उत्पादन करने के लिए मुश्किल हो जाता है। इसके अलावा, लेजर केवल न्यूनतम विपरीत के साथ ग्रेस्केल में खोदना कर सकते हैं। संरचना का घनत्व भी लेजर के डेटा की प्रक्रिया करने की क्षमता से विवश है। क्रिस्टल के समग्र स्थिरता कई वर्षों में संभावित उपयोग करने के लिए एक फायदा है, लेकिन ठोस कांच कठोर सतहों (तालिका 1) पर गिर नहीं सामना कर सकते हैं।

इन सीमाओं के बावजूद, 3 डी क्रिस्टल उत्कीर्णन जैव चिकित्सा डेटा के दृश्य के लिए एक माध्यम के रूप में महत्वपूर्ण मूल्य रखती है। प्रारंभ करते समयसामग्री और समर्थन 3 डी प्रिंटर के साथ ध्यान में रखा जाना करने की जरूरत है, इन पहलुओं लेजर उत्कीर्णन के लिए विचार करने की आवश्यकता नहीं है। ऐसे मानव पैर के रूप में और अधिक जटिल भागों,, एक परिणाम के रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है। थोड़ा और अधिक जटिल संरचनाओं के साथ उत्पादन समय बढ़ जाती है, कोई अतिरिक्त सामग्री की आवश्यकता होती है और मॉडल की कीमत एक ही रहता है है। लेजर के एक बिंदु-दर-डॉट फैशन में कांच जला करने की क्षमता अत्यधिक संरचनाओं कि, जैव चिकित्सा डेटा के ठीक विवरण प्रदर्शित के रूप में चित्र 2 में टूट त्रिज्या में नोट परिभाषित उत्पादन। साथ ही, क्रिस्टल के अंदर इन संरचनाओं की नियुक्ति के लिए उन्हें बाहर क्षति के लिए प्रतिरोधी बनाता है। कई 3 डी मुद्रण प्लेटफार्मों पर उपयोग किया ठोस प्लास्टिक के विपरीत, पारदर्शी ग्लास सतहों आंतरिक संरचना एक सीधा फैशन में देखे जा करने के लिए अनुमति देते हैं। 3 डी क्रिस्टल उत्कीर्णन के सबसे शक्तिशाली उपकरणों में से एक अलग अलग हिस्सों लेबल, और यह भी आकार में संदर्भ के लिए एक स्केल बार जोड़ने के लिए अपनी क्षमता है। इसके रूप में सभी स्तरों के छात्रों शरीर रचना विज्ञान जानने के लिए और एक मॉडल में, नैदानिक ​​डेटा, जैविक और चिकित्सा शिक्षा के दो मूल्यवान घटकों के साथ बातचीत कर सकते हैं तकनीक क्रिस्टल के लिए पर्याप्त शैक्षिक मूल्य कहते हैं। कोण की एक किस्म पर एक हाथ और देखने संरचनाओं की हथेली में उन्हें पकड़ करने की क्षमता के साथ संयुक्त, लेबलिंग बहुत इन मॉडलों में शैक्षिक मूल्य को बढ़ाता है। नतीजतन, 3 डी उत्कीर्ण क्रिस्टल शरीर रचना विज्ञान के पाठ्यक्रमों में उपयोग के लिए व्यापक लागू, नैदानिक ​​अभ्यास, और सामान्य शिक्षा की है।

Disclosures

लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

हम इस परियोजना के अपने वित्तीय सहायता के लिए विज्ञान ग्रीष्मकालीन अंडर ग्रेजुएट रिसर्च फेलोशिप (सर्फ) कॉलेज धन्यवाद। लेखक भी हड्डी नमूने (ऊपर विस्तृत) इस अध्ययन में इस्तेमाल प्रदान करने के लिए, प्रो ग्‍लेन निबूर, नोट्रे डेम विश्वविद्यालय धन्यवाद।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3D Laser Engraving Machine Wuhan Synpny Laser Co., Ltd. STNP-801AB4 3D Laser Engraver
3D Slicer Slicer Version 4.3.1 Surface Map Generator Program
Albira micro CT Bruker Corporation Alternatively, a PET/SPECT/CT scanner can be utilized
Autodesk Inventor Professional 2013 Autodesk, Inc. 64bit edition, 2013 RTM, Build 138 CAD program
Clinical CT data sets Saint Joseph Regional Medical Center
MeshLab Institute of the National Research Council of Italy (ISTI-CNR) Volume 1.3.4 BETA 3D Mesh Processing Program
Netfabb Studio Basic netfabb GmbH Version 4.9.0 3D Data Prepartion Software
Netfabb Studio Professional netfabb GmbH Version 5.2.1 64bit 3D Data Prepartion Software-Professional
OsiriX Lite Imaging Software Pixmeo Version 7.0.3 DICOM Imaging Software
PMOD PMOD Technologies LLC Version 3.306 Image Processing Software

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References

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ग्लास क्रिस्टल के बाद उप सतह लेजर उत्कीर्णन (SSLE) के लिए स्केल्ड बायोमेडिकल tomographic इमेजिंग डेटा का शारीरिक मॉडल निर्माण और संबद्ध लेबल
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Betts, A. M., McGoldrick, M. T., Dethlefs, C. R., Piotrowicz, J., Van Avermaete, T., Maki, J., Gerstler, S., Leevy, W. M. Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving (SSLE) of Glass Crystals. J. Vis. Exp. (122), e55340, doi:10.3791/55340 (2017).More

Betts, A. M., McGoldrick, M. T., Dethlefs, C. R., Piotrowicz, J., Van Avermaete, T., Maki, J., Gerstler, S., Leevy, W. M. Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving (SSLE) of Glass Crystals. J. Vis. Exp. (122), e55340, doi:10.3791/55340 (2017).

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