Modèle coeur néonatale anatomiquement réaliste pour une utilisation dans les simulateurs patients néonatales

Summary

Ce protocole décrit une procédure pour créer des modèles de fonctionnelle cardiaque néonatale artificielle en utilisant une combinaison de l’imagerie par résonance magnétique, l’impression 3D et moulage par injection. Le but de ces modèles est intégration dans la nouvelle génération de simulateurs patients néonatales et comme un outil pour les études physiologiques et anatomiques.

Abstract

Simulateurs patients néonatales (NPS) sont des substituts patients artificiels utilisés dans le cadre de la formation de simulation médicale. Néonatologistes et personnel infirmier pratique des interventions cliniques tels que les compressions thoraciques pour assurer la survie des patients dans le cas de bradycardie ou d’un arrêt cardiaque. Les simulateurs utilisés actuellement sont de basse fidélité physique et donc ne donnent un aperçu qualitatif de la procédure des compressions thoraciques. L’incorporation d’un modèle à l’avenir de cœur anatomiquement réaliste simulateurs permet la détection du débit cardiaque généré lors de compressions thoraciques ; Cela peut fournir un paramètre de sortie, qui peut approfondir la compréhension de l’effet des compressions par rapport au montant du débit sanguin généré cliniciens. Avant que cette surveillance peut être atteint, un modèle de cœur anatomiquement réaliste doit être créé contenant : deux oreillettes, deux ventricules, quatre valvules, veines pulmonaires et des artères et systémiques veines et artères. Ce protocole décrit la procédure de création d’un tel modèle fonctionnelle cardiaque néonatale artificielle en utilisant une combinaison de l’imagerie par résonance magnétique (IRM), l’impression 3D et coulée sous forme de moulage par injection froide. Utilisez cette méthode avec moules intérieurs imprimés 3D flexibles dans l’injection, un modèle de cœur anatomiquement réaliste peut être obtenu.

Introduction

Chaque année des millions de nouveaux-nés sont admis dans les unités néonatales de soins intensifs (UNSI). En UNSI, plupart des urgences liées à des problèmes dans les voies respiratoires, respiration et circulation (ABC) et nécessitent des interventions comme les compressions thoraciques. NPS d’offrir un enseignement précieux et un outil de formation pour pratiquer ce type d’intervention. Pour certains NPS, capteurs intégrés peuvent détecter si performance répond le guide de pratique clinique recommandée¹ pour la profondeur et la vitesse des compressions thoraciques. Le respect des lignes directrices peut être utilisé pour calculer et mesurer les performances, et à cet égard, ce cri NPS peut être considérée comme une mesure tangible et blanc boîte pour évaluer le rendement.

Respect des lignes directrices recommandées vise à améliorer la physiologie patiente. Par exemple, les compressions thoraciques sont envoyées dans le but de générer une circulation sanguine adéquate dans le système circulatoire. Courante haute fidélité NPS (par exemple, PremieAnne (Laerdal, Stavanger, Norvège) et Paul (SIMCharacters, Vienne, Autriche)), ne contiennent pas des sondes pour mesurer des paramètres physiologiques tels que la circulation sanguine au cours de la formation qu’ils n’ont pas un coeur intégré à générer ce paramètre physiologique. L’efficacité des compressions thoraciques en courant NPS ne peut donc pas être évaluée à un niveau physiologique. Pour NPS permettre une évaluation physiologique des compressions thoraciques, un cœur artificiel anatomiquement réaliste doit être intégré dans le serveur NPS. En outre, recherche² montre qu’une augmentation dans la fidélité anatomique physique peut conduire à une augmentation de fidélité fonctionnelle de NPS. Intégration d’un système haute fidélité physiquement orgue aurait bénéficier les deux la fidélité fonctionnelle de formation et permet d’évaluer les performances physiologiques.

Une augmentation substantielle de la fidélité de NPS est possible grâce à l’impression 3D. En médecine, impression et imagerie 3D servent surtout de préparation chirurgicale et création d’implants^3,4,5. Par exemple, dans le domaine de la simulation chirurgicale, les organes sont produites pour former les chirurgiens sur l’exécution de procédures chirurgicales⁶. Les possibilités de l’impression 3D n’ont pas encore été largement appliquées dans NPS. La combinaison de l’imagerie 3D et impression 3D ouvre la possibilité pour NPS atteindre un niveau plus élevé de fidélité physique. La réplication des organes néonatales, souples et sophistiqués comme le cœur devient possible grâce à la gamme jamais élargissement des techniques et des matériaux utilisés pour l' impression 3D⁷.

Dans cet article, nous détaillons un protocole pour la création d’un cœur néonatal fonctionnel, artificiel, en utilisant une combinaison de l’IRM, l’impression 3D et moulage par injection froide. Le modèle de coeur dans le présent document comprend deux oreillettes, deux ventricules, quatre soupapes fonctionnelles et les artères pulmonaires et systémiques et veines toutes produites à partir d’un simple silicone coulé. Le modèle de coeur peut être rempli avec un liquide, équipé de capteurs et utilisé comme générateur de paramètre de sortie (p. ex., hypertension ou débit cardiaque pendant les compressions thoraciques et les fonctionnalités de la soupape).

Protocol

Toutes les approbations institutionnelles ont été obtenues avant l’imagerie patient.

1. Acquisition et Segmentation d’images

1. Acquérir une IRM thoracique d’un nouveau-né en imagerie numérique et les Communications au format médecine (DICOM). Capturer chaque tranche de l’analyse dans la phase diastolique ventriculaire du cycle cardiaque ou obtenir une IRM thoracique de l’autopsie.
   NOTE : Une définition claire visiblement du muscle cardiaque, ainsi que les oreillettes et les ventricules, est essentielle.
2. À l’aide de logiciels de traitement (voir Table des matières) importer le fichier DICOM de l’IRM thoracique. À l’aide de l’élément de menu « Édition des masques », sélectionnez la zone du muscle cardiaque sur chaque tranche de MRI où le cœur est présent. Les oreillettes et les ventricules, dans ce cas, peuvent être couverts aussi bien.
3. Créez un nouveau calque croquis et séparément des segments de deux oreillettes et deux ventricules dans la même manière que la sélection pour le muscle cardiaque. Pas segmenter les vannes présents entre les oreillettes et les ventricules, ainsi qu’entre les ventricules et les artères.
4. Rendre le muscle et chambres dans des représentations 3D distinctes en utilisant le menu « Calculate 3D » point et exportez-les sous forme de cinq fichiers stéréolithographie (.stl) en utilisant les paramètres de résolution optimale à l’aide de l’élément de menu « STL + ».
5. Charger des fichiers de the.stl dans le logiciel de CAO (voir Table des matières). Utilisez l’élément de menu assistant fix pour réparer les fichiers the.stl pour les triangles qui se chevauchent et mauvaises arêtes. Réenregistrez les fichiers the.stl.
   Remarque : Si aucun cœur MRI n’est disponible, pensez à utiliser le modèle de coeur utilisé dans le présent protocole. Ce fichier contient également les modèles de vanne de coeur séparé. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger les fichiers.

2. traitement et impression de moule

1. Charger l’ensemble des oreillettes et des ventricules dans un logiciel de conception assistée par ordinateur (voir Table des matières). S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger les fichiers.
   1. Déterminer la position des valves aortiques, pulmonaires, mitrales et tricuspides à l’aide de l’IRM initiale (Figure 1).
2. Ajouter les moitiés de moule de positifs et négatifs de chaque vanne à leur position respective dans le jeu chargé des oreillettes et des ventricules en faisant glisser le fichier de vanne (obtenu à partir du lien ci-dessus) dans le fichier actuel en activant la fonction « insérer une partie ». Indiquer la position du placement en cliquant sur l’emplacement de la surface des oreillettes ou des ventricules.
   1. Extruder la base du robinet positive et négative en utilisant ' onglet fonctionnalités > extruder bossage/base ' à empiéter sur leurs chambres respectives et fusionner les pièces à leur chambre respective.
      Remarque : La valve mitrale se compose de deux parties semi-lunaire, tandis que la tricuspide, aortique, et valves pulmonaires se composent de trois.
3. Ajoutez le fichier de la valve aortique et pulmonaire à leur emplacement respectif ventricule en utilisant la procédure décrite à l’étape 2.2. Du haut de ces vannes, esquisser deux cylindres arquées de 5 mm de diamètre en cliquant sur le ' onglet dessin > cercle ' suite une esquissée arqué à l’aide de la ligne le ' onglet fonctionnalités > balayer bossage/base ' les deux surfaces de cylindre circulaire jusqu'à la position horizontale. Fusionner les parties de la vanne à leurs respectifs ventricules et les artères.
4. De la base de chacune des quatre cavités, comme les deux cylindres arqués, dessiner des cylindres verticaux de 5 mm de diamètre en cliquant sur le ' onglet dessin > cercle ' point et eux extruder à 40 mm de longueur en cliquant sur le ' onglet fonctionnalités > extruder bossage/base ' point. Laissez chaque cylindre dépasse dans leur chambre respective.
   1. Pour garantir les chambres positionnement lors de l’assemblage les six parties intérieures dans le moule, ajouter encoches différentielles des six cylindres (Figure 2) en dessinant des demi-cercles au-dessus des cylindres : cliquez sur le ' onglet dessin > esquissez cercle ' élément de menu et utilisation la ' onglet fonctionnalité > coupe/extrusion ' élément de menu pour créer des impressions de profondeur différente.
      1. Soustraire leurs formes depuis les chambres et les artères en sélectionnant le corps solid de la chambre et les artères, clic droit et en appuyant sur la fonction de « combiner », après quoi le réglage de soustraction peut être sélectionné. Fusionner pas ces pièces. Enregistrer toutes les chambres et les artères séparément.
5. Importez le modèle de muscle de coeur. Compenser les schémas de base de six cylindres en commençant une nouvelle esquisse et en sélectionnant tous les croquis de base de cylindre en maintenant enfoncée la touche « shift ». Ensuite, sélectionnez le ' onglet dessin > convertir l’élément de menu des entités. Sélectionnez le "onglet dessin > compenser l’élément de menu des entités pour décaler les esquisses de 2 mm.
   1. Extruder et fusionner ces croquis en cliquant sur le ' onglet fonctionnalités > extruder des élément de menu du patron/bass avec le modèle de muscle de coeur ; Répétez pour les cylindres arquées. Fusionner ces bouteilles avec le modèle de muscle de coeur en cliquant sur le ' onglet fonctionnalités > extruder le menu patron/bass.
      Remarque : Vérifiez que le modèle de muscle de coeur en face des oreillettes est supérieur à 2 mm en distance (Figure 1). Sinon le mur va se rompre lorsque vous retirez les moules intérieurs.
6. Modéliser un cube à partir de la base des six cylindres vers le bas en plaçant d’abord un plan de référence en cliquant sur le ' onglet fonctionnalités > géométrie de référence > plan '. Après cela, cliquez sur le ' onglet dessin > place ' élément de menu et esquisse une place avec une longueur et une largeur plus large que la partie la plus large du modèle muscle cardiaque qui est de 4 mm.
   1. Cela extruder vers le bas avec une épaisseur de 8 mm en cliquant sur le ' onglet fonctionnalités > extruder bossage/base ' menu point et cette fusion à la base des six cylindres marquer l’élément de menu « fusionner les parties ». Sur les quatre coins de la base, ajouter les cubes de 4 mm en utilisant la même méthode.
7. En utilisant la base carrée comme une esquisse, extruder pour couvrir le modèle de tout cœur et soustraire toutes les autres parties de ce. Séparer la partie supérieure du rectangle reste à la partie la plus large du modèle coeur. Placez d’abord un plan de référence à la hauteur désirée en utilisant le ' onglet fonctionnalités > géométrie de référence > plan. Après cela, utilisez la commande "insérer > moules > fractionner ' pour sélectionner la surface sur laquelle la scission a aura lieu et l’objet nécessitant une séparation.
   1. Diviser le rectangle reste moule à nouveau au plus commode libérer position en utilisant la même méthode décrite à l’étape 2.7 encore en position verticale. Esquissez les douilles cubes 4 mm dans les coins des pièces longitudinales du moule et ajouter les cubes de 4 mm aux coins du couvercle à l’aide la ' onglet dessin > place ' et ' onglet fonctionnalités > extruder bossage/base ' éléments de menu.
8. Esquissez 50 cercles de 1 mm de diamètre, recouvrir la partie supérieure du modèle moule extérieur ensemble et coupe-extrusion à travers tous les moules externes. En outre, extruder plusieurs cylindres de 1 mm sur le côté du capot supérieur aux endroits plus large du modèle muscle cardiaque. Coupe-extruder un trou d’injection unique de 8 mm de son capot.
   1. Enregistrer toutes les quatre parties du moule extérieur séparément.
      Attention : Au total, il devrait y avoir dix composants de moule : la base de la moule, deux panneaux latéraux de moule extérieur, un capot supérieur du moule extérieur, deux oreillettes moule interne avec des attachements de valve, deux ventricules moule interne avec des attachements de valve et celui de chaque interne aortique et pulmonaire artère de moule avec des attachements de valve.
9. Utiliser une imprimante jet d’impression avec des matériaux Photopolymères rigide et caoutchouteux installés
   (voir Table des matières). Lorsque vous placez les pièces pour l’impression sur le lit impression, s’assurer que les négatifs de vanne sont tous face imprimée vers le haut (verticalement) (Figure 3).
   1. Sélectionnez les paramètres d’impression de papier glacé. Pour les quatre chambres ainsi que les pièces jointes de moule aortique et pulmonaire, sélectionnez le matériau S95 souple ; pour les autres parties du quatre moule, sélectionnez les documents imprimés rigides.
10. Après avoir imprimé les parties du moule, enlever le matériel de soutien constitué lors de l’impression par jet d’eau (voir Table des matières). Après avoir nettoyé les parties du moule, placez les pièces dans une solution d’hydroxyde de sodium 5 % pendant 24 h. Après avoir retiré les parties de la solution, les rincer à l’aide d’eau froide et laisser sécher pendant 48 h avant le moulage.

3. moulage par Injection froid et finition

1. Pulvériser toutes les surfaces de toutes les parties du moule avec un démoulant (voir Table des matières), sauf les valves et essuyer avec papier de soie. Laisser pour sécher pendant 15 min.
   1. Fermez la base de la moisissure et deux panneaux latéraux et placer sur le dessus de deux entretoises, donc la base du moule n’est pas en contact direct avec la surface de la table. Préparer le silicone en insérant une cartouche de silicone dans le manuel de la distribution des armes à feu (voir Table des matières).
2. Ajouter 5 mL de silicone pressé du pistolet dans une mesure tasse et mélanger à l’aide d’un cure-dent. À l’aide d’un cure-dent, appliquez une quantité généreuse de silicone fondu vers le côté positif et négatif de l’oreillette droite et valves de ventricule. Assurez-vous qu’il n’y a aucune bulle d’air piégé dans le silicone (Figure 4).
   1. Connectez les deux chambres à l’angle de valve droite et poussez-les sur leurs cylindres respectifs de la moule. Répétez cette opération pour le côté gauche. Enfin, attachez les cylindres arqués aortiques et pulmonaires de la même façon. Laissez ces vannes à solidifier pendant 2 min, puis fixer la partie supérieure du moule.
3. Attacher un mélangeur statique à la cartouche, serrez jusqu'à ce que le silicone est sortie de la buse, puis relâcher la pression. Le moule entière sur les deux entretoises (Figure 5), placez le pistolet dans la prise de moulage par injection de 8 mm et squeeze à basse pression au cours des 3 min jusqu'à ce que tous les évents montrent des signes de débordement de silicone.
   1. Arrêter de s’injecter du silicone à ce stade, retirer le mélangeur et placez le moule sur la surface de la table de sorte que tous les orifices d’aération de fond sont scellés et sans silicone plus peut découler de la partie inférieure du moule. Laissez le silicone se solidifier pendant 30 min.
4. Ouvrir la partie supérieure du moule en extrayant et en soulevant une entretoise métallique dans la fente entre la partie supérieure et inférieure du moule. Enlever les parties latérales du moule en utilisant la même méthode, suppression d’un côté à la fois.
   Remarque : Veillez à ne pas perforer la paroi cardiaque lorsque vous insérez l’entretoise.
   1. Détecter les bulles d’air à l’extérieur du coeur après avoir relâché les trois composants du moule extérieur (Figure 6). Utiliser un scalpel pour percer la bulle et le remplir avec un silicone de petite quantité à l’aide d’un cure-dent, puis laisser pour durcir pendant encore 30 min.
5. Utiliser l’air comprimé (voir Table des matières) pour souffler le modèle de coeur au large de la base du moule laissant les six moules intérieurs dans le modèle de coeur. Veillez à bien placer le modèle de coeur avec une main pour empêcher l’air d’une rupture de la paroi cardiaque.
   1. Utiliser une seringue avec de l’eau à remplir et à pressuriser les ventricules gauche et droit pour libérer les moules intérieurs. Après cela, utiliser une pince de Magill (voir Table des matières) pour saisir et retirer ces pièces deux moule intérieur. Répétez ce processus pour les artères pulmonaires et aorte et enfin pour enlever les moisissures intérieures oreillettes gauche et droite.
      Remarque : Assurez-vous que le positionnement de la pince ne compresse pas le segment de la vanne lorsque la pression de serrage est appliquée ; Il détruira la vanne imprimée.
6. Lier les deux tubes menant directement vers le bas des ventricules à la base du modèle de coeur à l’aide d’attaches et supprimer accès air vent cordes en les pinçant à la surface du mur coeur.

Representative Results

Cette étude décrit une méthode pour créer un modèle de coeur néonatale anatomiquement réaliste combinant imagerie MRI, impression 3D et moulage par injection froide. Persistance du canal artériel et le foramen ovale perméable ne figuraient pas dans le modèle de coeur présenté dans cet article. La méthode décrite dans cet article peut également être appliquée à d’autres organes internes, tels que les poumons et les structures de la cage thoracique. Cage thoracique structures ne nécessitent aucun moules et peuvent être imprimés directement à l’aide de matériaux souples. (Figure 7), nous dépeignent plusieurs de ces exemples. En utilisant le modèle de coeur en conjonction avec les autres parties du corps artificiel crée un réplica complet thoracique à utiliser comme un outil de formation ou de la plate-forme d’essai pour des interventions cliniques non invasif comme envahissantes.

Le défi de recréer un modèle complet et anatomiquement réaliste consiste au fait que quatre chambres, ainsi que des vannes, doivent être exprimées dans le cadre. Si les parties distinctes devaient être casté, et à un stade ultérieur, collé ensemble, précision anatomique moins est conservée. En outre, collage des segments ensemble à l’aide de matériel de silicone peut causer ruptures potentielles lorsque vous utilisez le modèle de coeur au cours de compressions.

La résolution de pièces complexes d’impression 3D (Figure 1) est essentielle pour la réalisation de petits composants organiques tels que le système cardiaque. Parce que les détails dans des ces modèles chambres et valves détermine les fonctionnalités du modèle final, puis avec une résolution plus élevée de l’impression, il y aura une résolution plus élevée du produit final. C’est particulièrement le cas avec les valves étant partie intégrante du moule. Si ces pièces moule interne ne sont pas imprimés face à une position verticale directe, les valves délicates seront interrompt pendant le processus de nettoyage qui se traduira par des valves déformés après la coulée.

Nettoyage des pièces imprimées doit s’effectuer à l’aide d’une solution d’hydroxyde de sodium et gauche sécher pendant 48 h par la suite. Dans le cas contraire, le matériel de soutien restes nuira à la silicone de durcissement, qui se traduira par des moulages de robinet défectueux ainsi qu’un extérieur très collant du modèle coeur.

L’utilisation de matériaux de moule intérieur très souple à l’aide des offres d’impression 3D la possibilité de créer des structures organiques et complexes d’être libéré de la partie du casting final (Figure 4). Si ces pièces moule interne devaient être imprimé en matériaux solides, la partie de modèle de coeur serait détruite lors de la suppression des chambres intérieures.

Figure 1 : la maquette finie de MRI. Le modèle doit contenir les cinq solides suivants : mur, oreillettes gauche et droite et ventricule gauche et droite du coeur. Lissage de ces pièces est essentielle pour une impression de haute qualité et le casting détaillé par la suite élevé du modèle coeur. Notes du positionnement des valvules cardiaques devraient servir de référence dans l’édition du modèle de coeur dans les logiciels CAO. En outre, l’espace entre les oreillettes et le cœur paroi doit être au minimum de 2 mm pour éviter une rupture de ces murs en enlevant les moules intérieurs.

Figure 2 : ajout de douilles pour fixer les pièces moule interne est essentielle pour le positionnement. Sans ces éléments, les moules intérieures seront la dérive, et les vannes sera une garantie incident de casting. La fixation des prises dans les pièces de valve négative est également essentielle pour minimiser les points de fixation de moule intérieur, offre le niveau de perturbation à l’anatomie du modèle.

Figure 3 : lorsque vous imprimez les moules, les pièces de valve cardiaque doivent toujours être imprimés, face à une position "haut" dans le mode brillant pour garantir la géométrie exacte. Cela empêche également les supports d’encombrer les cavités de la vanne, ce qui pourrait perturber la géométrie après que le processus de nettoyage est terminé.

Figure 4 : ajout de silicone aux vannes avant que le reste du modèle à injection froide est cruciale. Assembler les vannes et l’application de silicone pour chaque vanne séparément sont essentielle pour prévenir le piégeage d’air, qui rendrait la fonctionnalité de la vanne inutilisables. Les canaux très étroits entre les moitiés de la vanne, ainsi que le manque d’aération dans ces endroits, il est autrement impossible à atteindre l’intégralité de toutes les valves semilunaires pendant le moulage par injection froide base de silicone.

Figure 5 : monter la moisissure sur des entretoises pour assurer l’aération peut fonctionner pendant le processus de moulage. Alors qu’une personne maintient le moule en place, ainsi que compte les minutes dans le procédé de coulée, le second devrait lentement et régulièrement injecter du silicone dans le moule à l’aide du pistolet de l’éjecteur. Plus la vitesse à laquelle le silicone est injecté dans le moule, moins le piégeage d’air seront présente dans le modèle final de cœur.

Figure 6 : après avoir relâché les parties supérieures et latérales du moule, inspecter le cœur pour n’importe quel air piégeages. Ces piégeages doivent être percés et remplis de silicone à l’aide d’un cure-dent et gauche à guérir pour un autre 30 min avant les étapes finales de démoulage sont effectuées.

Figure 7 : le moule de poumon en outre modélisés et imprimés (suivant le protocole de ce manuscrit) et de la cage thoracique (imprimé en polyuréthane thermoplastique (TPU)). Ces modèles permettent la réplication d’un modèle complet de thoracique néonatal pour utilisation au cours de la formation des cliniciens dans les domaines de l’anatomie, chirurgie, ou pour visualiser les effets des compressions thoraciques sur le thorax néonatale. Les organes produites à l’aide de la méthode décrite dans cet article ont un ajustement anatomique parfait entre eux car ils tous sont basés sur le même examen par IRM.

Discussion

Pour le modèle développé dans cette étude, nous avons identifié qu’injection moulage sur une période de 3 min est nécessaire pour éviter l’air entrant dans le casting (Figure 5, Figure 6). Pour vous assurer que le silicone atteint les espaces étroits des valves, « pré casting » ou « revêtement » des zones vanne dans le moule est indispensable. Puisque les moules intérieurs façonner les cavités cardiaques doivent quitter le silicone final monter des orifices de 5 mm, impression 3D multi-matériaux pour moules est nécessaire pour créer un modèle de coeur de fonte unique (Figure 4). Nous abaissé la dureté des pièces du moule intérieur plusieurs fois et finalement utilisé le réglage matériel S95. Matériaux durs fera le modèle silicone déchirer due aux arêtes des valves rendant le modèle de coeur qui en résulte ne fonctionne pas. Grâce à l’utilisation des silicones multiples avec différents temps de polymérisation, l’utilisation du silicone durcissement rapide s’est avérée nécessaire en raison de l’écoulement autrement du matériel au cours du mûrissement à travers les nombreux évents dans la conception du moule.

Les limites de la technique décrite dans ce manuscrit sont que la méthode de production prend du temps et nécessite de nombreux matériaux exclusifs, ce qui entraîne un processus de production relativement coûteux. Une autre limitation est accès aux IRM haute résolution nécessaire pour le maintien de justesse anatomique (Figure 1) au cours de la segmentation. Aussi, la conception du moule nécessite importante habileté CAD (Figure 2) pour construire et mettre en œuvre les valvules cardiaques néonatales. Une autre limitation de l’utilisation des modèles cardiaques décrits dans cet article est que, selon une étude par Zirus et al. ⁹, les modèles ne durera environ 3 000 cycles de compression avant déchirure commence à se produire, qui nécessiterait une production continue de modèles de cœur. Nous, cependant, estiment que le modèle présenté dans cet article survivra ce nombre comme le matériel utilisé a un allongement supérieur jusqu’au paramètre pause et pressions de compression exercées sur le modèle sont plus faibles. Bien que la technique décrite dans ce document vise à produire des pièces de simulateur de mannequin néonatal, très peu de documents² supporte l’utilisation de ces modèles très détaillés dans les simulateurs encore.

L’importance de cette méthode concernant les méthodes⁹ pour créer des modèles 3D fonctionnels du cœur, c’est que cette méthode peut imiter anatomiquement les cœurs humains à l’aide d’un seul matériau doux pour la coulée. L’étude des matériaux silicone imitant des tissus mous¹⁰ montre potentiel pour imiter les tissus musculaires, ce qui pourraient éventuellement être intégrés dans le modèle de coeur se rendant compte du rythme cardiaque. Ceci, à son tour, vous pouvez activer l’enquête relative au comportement du muscle cardiaque dans des circonstances anormales, telles que le crash test. En outre, pour la création de modèles avec ce niveau de complexité biologique, cette méthode fournit un remplacement à la méthode de modélisation de la cire perdue. Où en cire perdue de moulage moules intérieurs sont toujours perdues de création du modèle, en utilisant la méthode décrite dans cet article, ce n’est pas le cas. Cela peut entraîner un coût diminué de créer des modèles de complexité similaires.

Points essentiels pour la création d’un modèle de coeur sont tout d’abord une segmentation précise du cœur à l’aide d’une IRM thoracique haute résolution. La segmentation précise assure la paroi cardiaque, chambres, et leur positionnement est capturé aussi précisément que possible, ce qui entraîne une impression 3D détaillée. Deuxièmement, un raccord détaillé et exact des composants de la vanne et des points de sortie au cours de la procédure de traitement doit être assurée pour produire des valves fonctionnant après la coulée. Troisièmement, à l’aide de matériaux plus douces dans le processus d’impression 3D des moules internes est obligatoire pour leur élimination ultérieure sans se déchirer les valves délicates ou dans le reste du modèle coeur silicone apart. Enfin, casting les valves et autres modèle de coeur en deux étapes sont tenu de garantir des pièces semilunaires intact dans le modèle. Lorsque vous retirez les moules intérieurs, un tirant délicat de ces pièces sont nécessaires pour éviter d’endommager les structures de la soupape.

Les futures applications des modèles coeur produites à l’aide de cet objectif de la méthode à l’intégration dans les mannequins de formation néonatale. Ce modèle, combiné à l’intégration des capteurs peut fournir des cliniciens avec les données de sortie et la pression sanguine cardiaques en raison de compressions thoraciques comme indiqué dans la précédente recherche⁸. Deuxièmement, il pourrait servir un potentiel en vitro cardiovasculaire banc d’essai pour tester les nouveaux capteurs micro¹¹ sur leur conformité avec le déplacement des conditions dans un cœur qui bat. Mouvement, dans ce cas, pourrait être implémenté à l’aide de nouveaux muscles artificiels tissus¹². Enfin, le modèle de coeur peut être facilement adapté pour intégrer les différentes anomalies congénitales telles que la persistance du canal artériel ou interventriculaires pour enquêter sur ces anomalies en milieu in vitro . Enfin, il aussi peut être utilisé comme un modèle de formation chirurgicale à des procédures d’utilisation pratique de ces anomalies chez le nouveau-né.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ecoflex 5	Smooth-on		Silicon casting material
400ml Static mixers	Smooth-on		Mixing tubes
Manual dispensing gun	Smooth-on		Used for injection molding
5-56 PTFE spray	CRC		Release agent for the molds
Sodium-hydroxide	N/A		This was purchased as caustic soda at the hardware store, in dry, 99% pure form. As it is widely available, there is no company specified
VeroWhite	Stratasys		The hard material used in the print
TangoBlackPlus	Stratasys		The rubber material used in the print
Support Material	Stratasys		The standard support material used by stratasys
Magill Forceps	GIMA		Infant size. This is for removing the inner molds
Stratasys Connex 350	Stratasys		If this machine is not owned, another option is to have the parts printed through a third party printing firm such as 3D-hubs to get the parts printed and shipped.
Balco Powerblast (Water Jet)	Stratasys
Euro 8-24 Set P (Air Compressor)	iSC	4007292
Syringe with blunt needle	N/A		A 20ml syringe with a 0.5mm diameter blunt needle.
Mimics 17.0 software	Materialise		This software was used to segment the heart model from the MRI. There are sevaral free MRI imaging software tools available such as InVesalius, or Osirix, although they may prove to provide less functionality.
Magics 9.0 software	Materialise		This was used to repair and smooth the .stl files generated by mimics. This smoothing can also  be done in most other 3D modeling freeware.
Solidworks			Software used for editting the heart model. Most other freeware CAD software can be used to perform this stage of processing.