Anatomisch realistische neonatale hart Model voor gebruik in neonatale patiënt simulatoren

Summary

Dit protocol beschrijft een procedure voor het maken van functionele neonatale kunsthart modellen met behulp van een combinatie van magnetische resonantie beeldvorming, 3D printen en spuitgieten. Het doel van deze modellen is voor integratie in de volgende generatie van neonatale patiënt simulatoren en als een instrument voor de fysiologische en anatomische studies.

Abstract

Neonatale patiënt simulatoren (NPS) zijn kunstmatige patiënt surrogaten gebruikt in het kader van medische simulatie training. Neonatologists en verplegend personeel praktijk klinische interventies zoals hartmassages om ervoor te zorgen patiënt overleven in het geval van bradycardie of hartstilstand. De simulatoren gebruikt momenteel zijn van lage fysieke trouw en daarom geen kwalitatieve inzicht in de werkwijze van hartmassages. Het insluiten van een anatomisch realistische hart model in de toekomst simulatoren maakt de detectie van de cardiale output gegenereerd tijdens de hartmassages; Dit kan clinici voorzien van een uitvoerparameter, die kan het verdiepen van het inzicht in het effect van de compressie ten opzichte van het bedrag van de bloedstroom gegenereerd. Voordat dit toezicht kan worden bereikt, heeft een anatomisch realistische hart model moet worden gemaakt met de: twee atria, twee ventrikels, vier hartkleppen, pulmonary aders en slagaders, en systemische aders en slagaders. Dit protocol wordt de procedure beschreven voor het maken van dergelijk functioneel neonatale kunsthart model met behulp van een combinatie van magnetische resonantie beeldvorming (MRI), 3D printen, en gieten in de vorm van koude spuitgieten. Using zulks werkwijze met flexibel 3D gedrukte innerlijke mallen in het spuitgietproces, kan een anatomisch realistische hart model worden verkregen.

Introduction

Elk jaar worden miljoenen van pasgeborenen zijn tot neonatale intensive care units (NICU) toegelaten. In NICUs, de meeste noodsituaties betrekking hebben op problemen in de luchtwegen, de ademhaling en de bloedsomloop (ABC) en interventies zoals hartmassages te worden. NPS bieden een waardevol onderwijs en opleiding tool om praktijk van dergelijke interventies. Voor sommige NPS, kunnen ingesloten sensoren detecteren of prestaties voldoet aan de aanbevolen klinische richtsnoeren¹ voor diepte en snelheid van hartmassages. De aanhankelijkheid aan richtlijnen kan worden gebruikt om te berekenen en te kwantificeren van prestaties, en in dit opzicht dergelijke stand van de techniek NPS kan worden gezien als een tastbaar en witte vak metric voor de evaluatie van de prestaties.

Aanhankelijkheid aan de aanbevolen richtlijnen is gericht op verbetering van de patiënt fysiologie. Hartmassages worden bijvoorbeeld geleverd met als doel het genereren van voldoende bloedstroom in het vaatstelsel. Huidige HiFi NPS (b.v.PremieAnne (Lærdal, Stavanger, Noorwegen) en Paul (SIMCharacters, Wenen, Oostenrijk)), bevatten niet alle sensoren voor het meten van fysiologische parameters zoals doorbloeding tijdens de training als ze een geïntegreerde hart te missen Deze fysiologische parameter genereren. Werkzaamheid van hartmassages in huidige NPS kan derhalve niet worden beoordeeld op fysiologisch niveau. Voor NPS om fysiologische beoordeling van hartmassages, heeft een anatomisch realistische kunsthart worden geïntegreerd in de NPS. Verder toont onderzoek² dat een toename van de fysieke anatomische trouw tot een toename van de functionele betrouwbaarheid van NPS leiden kan. Integratie van een fysiek HiFi-orgel systeem zou profiteren van zowel de functionele betrouwbaarheid van opleiding en fysiologische prestatiebeoordeling inschakelen.

Een aanzienlijke toename van de trouw van NPS kan worden bereikt door middel van 3D printen. In de geneeskunde, worden 3D imaging en printing meestal gebruikt voor chirurgische voorbereiding en oprichting van implantaten^3,4,5. Bijvoorbeeld op het gebied van chirurgische simulatie, zijn organen geproduceerd om te trainen van chirurgen op het uitvoeren van chirurgische ingrepen⁶. De mogelijkheden van 3D printen zijn niet nog uitgebreid toegepast in NPS. De combinatie van 3D-beeldbewerking en 3D printen opent de mogelijkheid voor NPS voor het bereiken van een hoger niveau van fysieke trouw. De replicatie van geavanceerde, flexibele, neonatale organen zoals het hart wordt het mogelijk toe te schrijven aan de ooit-verbreding waaier van technieken en materialen die worden gebruikt voor 3D printing⁷.

In dit document detailleren wij een protocol voor het maken van een functionele, kunstmatige neonatale hart met behulp van een combinatie van MRI, 3D printen en koude spuitgieten. Het hart model in deze white paper bevat twee atria, twee ventrikels, vier functionele kleppen, en pulmonaire en systemische slagaders en aders alle geproduceerd van een enkele siliconen gegoten. Het hart-model kan worden gevuld met een vloeistof, uitgerust met sensoren en gebruikt als output-parameter generator (d.w.z., bloeddruk of cardiale output tijdens hartmassages en ventiel functionaliteit).

Protocol

Alle institutionele goedkeuringen zijn verkregen vóór de patiënt imaging.

1. het beeld van verwerving en segmentatie

1. Verwerven van een thoracale MRI-scan van een pasgeborene in Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) formaat. Vastleggen van elk segment van de scan in de ventriculaire diastolische fase van de cyclus van het hart of een thoracale MRI te verkrijgen van een autopsie.
   Opmerking: Een zichtbaar duidelijke definitie van de hartspier, evenals de atria en de ventrikels, is van essentieel belang.
2. Met behulp van processing software (Zie Tabel van materialen) importeren de DICOM-bestand van de thoracale MRI. Gebruikend het menupunt van 'Bewerken van maskers', selecteer het gedeelte van de hartspier op elk segment van de MRI waar het hart aanwezig is. De atria en de ventrikels, in dit geval kunnen worden gedekt als goed.
3. Maak een nieuwe schets laag en apart segment van de twee atria en twee ventrikels op dezelfde wijze als de selectie voor de hartspier. Niet segment de kleppen tussen de atria en de ventrikels, en tussen de ventrikels en bloedvaten.
4. Maken van de spier en kamers tot afzonderlijke 3D voorstellingen via het menu 'Berekenen 3D' punt en hen exporteren als vijf stereolithografie (.stl) bestanden met behulp van de optimale resolutie-instellingen via het menu item 'STL +'.
5. The.stl bestanden te laden in de CAD-software (Zie Tabel van materialen). Gebruik het menu-item van fix wizard the.stl bestanden voor overlappende driehoeken en slechte randen te repareren. The.stl bestanden opnieuw opslaan.
   Opmerking: Als het geen hart MRI beschikbaar is, kunt u overwegen het hart model gebruikt in dit protocol. Dit bestand bevat ook aparte hart ventiel modellen. Gelieve Klik hier om de bestanden te downloaden.

2. verwerking en schimmel afdrukken

1. De set van de atria en de ventrikels in een computer aided designsoftware laden (Zie Tabel van materialen). Gelieve Klik hier om de bestanden te downloaden.
   1. Bepaal de positie van de aorta, pulmonale mitralisklep en tricuspid kleppen met behulp van de oorspronkelijke MRI (Figuur 1).
2. De positieve en negatieve schimmel helften van elke klep aan hun respectieve positie in de geladen set van de atria en de ventrikels toevoegen met slepen het ventiel bestand (verkregen via de bovenstaande link) in het huidige bestand activeren van de functie 'invoegen deel'. De positie van plaatsing aangegeven door te klikken op de locatie van het oppervlak van de atria en de ventrikels.
   1. Diepte van de basis van de positieve en negatieve ventiel met behulp van ' tabblad voorzieningen > extruderen baas/base ' uitsteken in hun respectieve kamers en samenvoegen van de klep delen aan hun respectieve kamer.
      Opmerking: De mitralisklep bestaat uit twee semilunar delen, terwijl de tricuspidalis, aorta, en pulmonaire kleppen bestaan uit drie.
3. Voeg het pulmonaire en aorta klep-bestand naar de locatie van hun respectieve ventrikel met behulp van de procedure die wordt beschreven in stap 2.2. Schets van de top van deze kleppen, twee overkoepelende cilinders met diameter van 5 mm door te klikken op de ' schets tabblad > cirkel ' na een getekende gebogen lijn met behulp van de ' tabblad voorzieningen > vegen baas/base ' beide oppervlakken circulaire cilinder tot de horizontale positie. Samen te voegen klep aan hun respectieve ventrikels en de slagaders.
4. Van de basis van elk van de vier kamers, evenals de twee gebogen cilinders, verticale cilinders met diameter van 5 mm te trekken door te klikken op de ' schets tabblad > cirkel ' punt en extruderen hen tot 40 mm in de lengte door te klikken op de ' tabblad voorzieningen > extruderen baas/base ' item. Laat elke cilinder uitsteken in hun respectieve kamer.
   1. Om ervoor te zorgen de kamers positionering bij montage van de zes binnenste delen in de mal, differentiële inkepingen aan de zes cilinders (Figuur 2) toevoegen door het schetsen van de semicircles op de top van de cilinders: Klik op de ' schets tabblad > schets van de cirkel "menu-item en gebruik de ' functietab > Knippen/extruderen ' menu-item te creëren verschillende diepte inkepingen.
      1. Aftrekken van hun vormen uit de kamers en de slagaders door het selecteren van de stevige behuizing van de kamer en de slagader, rechts te klikken en druk op de 'combineren' functie waarna de aftrekken kan worden ingeschakeld. Niet samenvoegen van deze delen. Alle kamers en slagaders afzonderlijk opslaan.
5. Importeer het hart spier model. De zes-cilinder basis schetsen gecompenseerd door te starten een nieuwe schets en selecteren alle cilinder basis schetsen door de "shift"-toets ingedrukt. Selecteer de ' schets tabblad > converteren entiteiten menu-item. Selecteer de ' schets tabblad > entiteiten menu-item ter compensatie van de schetsen door 2 mm compenseren.
   1. Extruderen en samenvoegen van deze schetsen door te klikken op de ' tabblad voorzieningen > extruderen baas/bass' menu-item met het hart spier model; Herhaal voor de overkoepelende cilinders. Deze cilinders met het hart spier model samenvoegen door te klikken op de ' tabblad voorzieningen > extruderen baas/bass' menu-item.
      Opmerking: Zorg ervoor dat het hart spier model tegenover van de atria is meer dan 2 mm afstand (Figuur 1). Anders zal de muur scheuren bij het verwijderen van de innerlijke mallen.
6. Model van een kubus op basis van de boekwaarde van de zes cilinders naar beneden door het eerste het plaatsen van een referentievlak door te klikken op de ' tabblad voorzieningen > verwijst naar geometrie > vliegtuig '. Klik daarna op de ' schets tabblad > plein ' menu-item en schets een plein met een lengte en breedte, dat is 4 mm breder is dan het breedste deel van het hart spier model.
   1. Dit naar beneden met een dikte van 8 mm diepte door te klikken op de ' tabblad voorzieningen > extruderen baas/base ' menu item, en voegen dit aan de basis van de zes cilinders markering van de menuoptie 'samenvoegen delen'. Op de vier hoeken van de basis, Voeg 4 mm kubussen gebruikend de zelfde methode.
7. Met behulp van de vierkante base als een schets, extruderen te dekken het hele hart model en aftrekken van alle andere delen van deze. Het splitsen van het bovenste deel van de overgebleven rechthoek op het breedste deel van het hart model. Eerste plaats een referentievlak bij de gewenste hoogte, met behulp van de ' tabblad voorzieningen > verwijst naar geometrie > vliegtuig. Na dit, gebruik het menu-item ' invoegen > mallen > splitsen ' om te selecteren van het oppervlak waarover de splitsing heeft zal plaatsvinden en het object waarvoor splitsen.
   1. Splitsen van de overgebleven rechthoek weer op de meest handige mal release positie met behulp van dezelfde methode zoals beschreven in stap 2.7 nog in een verticale positie. Schets van de kubieke sockets 4 mm in de hoeken van de longitudinale delen van de mal en 4 mm kubussen toe te voegen aan de hoeken van de bovenste klep, met behulp van de ' schets tabblad > plein ' en ' functies tabblad > extruderen baas/base ' menu-items.
8. Schets 50 cirkels van 1 mm diameter die betrekking hebben op de bovenkant van het model van de gehele buitenste schimmel en cut-extruderen deze door alle buitenste mallen. Ook, extruderen verschillende 1 mm cilinders aan de zijkant van de bovenste klep op de breedste locaties van het hart spier model. Knippen-diepte een enkel 8 mm injectie gat van de bovenklep.
   1. Alle vier de buitenste schimmel onderdelen afzonderlijk opslaan.
      Let op: In totaal, moet er tien schimmel componenten: de basis van de schimmel, twee buitenste schimmel zijpanelen, één buitenste schimmel bovenklep, twee innerlijke schimmel atria met klep bijlagen, twee innerlijke schimmel ventrikels met klep bijlagen en van elke aorta en pulmonaire inner de slagader van de schimmel met klep bijlagen.
9. Een jetting printer gebruiken om af te drukken met rigide en rubber-achtige fotopolymeer materialen geïnstalleerd
   (Zie Tabel van materialen). Bij het plaatsen van de onderdelen voor afdrukken op de print bed, zorgen de klep negatieven zijn alle gedrukte naar boven (verticaal) (Figuur 3).
   1. Selecteer de afdrukinstellingen aan glanzend. Voor de vier holtes, alsmede de bijlagen van de pulmonaire en aorta schimmel, selecteer het flexibele S95-materiaal; voor de andere vier schimmel onderdelen, selecteer de rigide print materiaal.
10. Na het afdrukken de schimmel delen, het verwijderen van het dragermateriaal opgebouwd tijdens het afdrukken door waterjet (Zie Tabel van materialen). Plaats de delen in een 5% natriumhydroxide-oplossing gedurende 24 uur na het schoonmaken de schimmel delen. Na het verwijderen van de onderdelen van de oplossing, spoel ze af met koud water en laat drogen voor 48u vóór gieten.

3. koude Injection Molding en afwerking

1. Alle oppervlakken van alle onderdelen van de schimmel spray met een release agent (Zie Tabel van materialen), met uitzondering van de kleppen, en veeg schoon met papieren zakdoekje. Laat ze drogen gedurende 15 minuten.
   1. Sluit de basis van de schimmel en twee zijwanden en plaats op de top van twee afstandhouders, dus de basis van de schimmel niet in direct contact met het oppervlak van de tabel is. De siliconen bereiden door het invoegen van een siliconenpatroon in de handleiding toedieningseenheden gun (Zie Tabel van materialen).
2. Voeg 5 mL silicone geperst uit de verstrekking gun in een metende kop en mix met een tandenstoker. Gebruikt een tandenstoker, een royaal bedrag van gesmolten silicone om de negatieve en positieve kant van de juiste atria en ventrikel kleppen passen. Zorg ervoor dat er geen luchtbellen in de val gelokt in het silicone (Figuur 4).
   1. Sluit de twee kamers in de hoek van het juiste ventiel en duw ze naar hun respectieve cilinders van de base schimmel. Herhaal dit voor de linker kant. Tot slot hecht ook de pulmonaire en aorta gebogen cilinders. Laat deze kleppen te stollen gedurende 2 minuten, dan hechten van het bovenste deel van de schimmel.
3. Een statische mixer hecht aan de cartridge, knijp totdat het silicone is het verlaten van de verstuiver, dan vrij van de druk. Standpunt de gehele schimmel op twee afstandhouders (Figuur 5), plaats het pistool in de 8-mm injection molding socket en squeeze met lage druk in de loop van 3 min totdat alle de ventilatieopeningen vertonen tekenen van siliconen overloop.
   1. Stoppen op dit punt het injecteren van het silicone, verwijderen van de mixer en de schimmel op het oppervlak van de tabel te plaatsen zodat alle bodem ventilatieopeningen zijn verzegeld, en geen siliconen meer vanaf de onderkant van de schimmel stromen kan. Laat de silicone om te stollen voor 30 min.
4. Open het bovenste deel van de schimmel door nieuwsgierige en opheffen van een metalen spacer in de spleet tussen de bovenste en onderste deel van de schimmel. Verwijder de delen van de kant van de mal gebruikend de zelfde methode, het verwijderen van één kant tegelijk.
   Opmerking: Zorg ervoor dat niet doorprikken van de hart-Muur bij het invoegen van het tussenstuk.
   1. Detecteren alle luchtbellen op de buitenkant van het hart na het loslaten van de drie componenten van de buitenste schimmel (Figuur 6). Gebruik een scalpel te doorboren de zeepbel en vul het met een kleine hoeveelheid siliconen met behulp van een tandenstoker, dan laten te genezen voor een ander 30 min.
5. Gebruik van perslucht (Zie Tabel van materialen) te blazen het hart model uit de basis van de mal waardoor de zes innerlijke mallen in het hart model. Zorg ervoor dat stevig omsluiten het hart model met de ene hand om te voorkomen dat de lucht bezwijken van de hart-muur.
   1. Gebruik een spuit met water te vullen en druk uitoefenen op de ventrikels van het links en rechts om de innerlijke mallen vrij te geven. Na dit gebruik een Magill pincet (Zie Tabel van materialen) te grijpen en trek deze binnenste delen van de twee schimmel. Herhaal dit proces voor de pulmonaire en aorta slagaders en ten slotte voor het verwijderen van de linker- en atria innerlijke mallen.
      Opmerking: Zorg ervoor dat de positionering van de verlostang het ventiel segment doet niet comprimeren wanneer klem druk wordt toegepast; de afgedrukte klep zal vernietigen.
6. Binden de twee buizen leidt direct naar beneden van de ventrikels aan de voet van het hart-model met behulp van tie-wraps en plukken hen aan het oppervlak van de muur hart verwijderen toegang air vent tekenreeksen.

Representative Results

Deze studie geeft een methode om een anatomisch realistische neonatale hart model combineren MRI beeldvorming, 3D printen en koude spuitgieten te maken. De ductus arteriosus, alsmede foramen ovale werden niet opgenomen in het hart model gepresenteerd in dit document. De methode beschreven in dit document kan ook worden toegepast op andere inwendige organen, zoals de longen, en ribbenkast structuren. Rib Cage® structuren vereisen geen mallen en rechtstreeks met behulp van flexibele materialen kunnen worden afgedrukt. Wij verbeelden in (Figuur 7), verscheidene van deze voorbeelden. Met behulp van het hart model in combinatie met deze andere kunstmatige lichaamsdelen maakt een volledige thoracale replica te gebruiken als een opleiding gereedschap of testen platform voor niet-invasieve evenals invasieve klinische interventies.

De uitdaging met het feit dat vier kamers, evenals kleppen, moeten worden uitgebracht als een onderdeel van het herscheppen van een volledige en anatomisch realistisch model. Als afzonderlijke onderdelen moesten worden gegoten en in een later stadium verlijmd, minder anatomische nauwkeurigheid zal worden gehandhaafd. Anderzijds de lijmen segmenten samen met behulp van siliconen materiaal, kan er potentiële breuken veroorzaken bij het gebruik van het model van het hart tijdens compressies.

De resolutie van 3D printen ingewikkelde onderdelen (Figuur 1) is essentieel voor de realisatie van kleine organische componenten zoals het systeem van het hart. Omdat het detail in deze modellen chambers en kleppen de functionaliteit van het uiteindelijke model bepaalt, met een hogere resolutie van de afdruk, zullen er hogere resolutie van het eindproduct. Dit is vooral het geval met de kleppen wordt een geïntegreerd onderdeel van de schimmel. Als deze innerlijke schimmel delen niet geconfronteerd met een directe verticale positie afgedrukt worden, zal de delicate kleppen breken tijdens het reinigingsproces die in misshaped kleppen na gieten resulteren zal.

Reiniging van de afgedrukte delen moet worden gedaan met behulp van een oplossing van natriumhydroxide en links om te drogen voor 48 uur daarna. Anders, zullen de overgebleven dragermateriaal remmen het silicone van genezen, die in een mislukte ventiel afgietsels, evenals een uiterst smakeloos buitenkant van het hart model resulteren zal.

Het gebruik van zeer flexibele innerlijke schimmel materialen met behulp van 3D-printing biedt de mogelijkheid van het creëren van organische en complexe structuren worden vrijgegeven van de laatste gegoten deel (Figuur 4). Mochten deze innerlijke schimmel delen moeten worden afgedrukt in vaste stoffen, zou het hart model deel vernietigd worden bij het verwijderen van de binnenkamers.

Figuur 1: het afgewerkte model van de MRI. Het model moet bevatten de volgende vijf veelvlakken: hart van de muur, linker- en atria en linker en rechter ventrikel. Vloeiend maken deze delen is essentieel voor een kwalitatief hoogwaardige afdruk en de cast vervolgens high-gedetailleerde van het hart model. Notities van de positionering van de hartkleppen moeten worden gebruikt voor de verwijzing in het bewerken van het hart model in CAD-software. Ook de ruimte tussen de atria en hart muur moet minimaal 2 mm te voorkomen bezwijken van deze muren bij het verwijderen van de innerlijke mallen.

Figuur 2: toevoegen van sockets om te fixeren van de innerlijke schimmel delen is essentieel voor positionering. Zonder deze, zal de innerlijke mallen zullen drijven, en de kleppen een gegarandeerde miscast. De bijlage voor sockets in de negatieve ventiel delen is ook essentieel voor het minimaliseren van de innerlijke schimmel fixatie punten, die de minste hoeveelheid verstoring op de anatomie van het model.

Figuur 3: bij het afdrukken van de mallen, moeten altijd het hart ventiel onderdelen worden afgedrukt geconfronteerd met een opwaartse positie in de glanzende modus te garanderen nauwkeurige geometrische. Dit voorkomt bovendien dragermateriaal verstopt raakt de holten van de klep, die de geometrie verstoren kan, nadat het reinigingsproces voltooid is.

Figuur 4: het toevoegen van silicone aan de kleppen voordat koud spuitgieten de rest van het model is van cruciaal belang. Montage de kleppen en toepassing van siliconen voor elke klep afzonderlijk is essentieel om te voorkomen dat de lucht entrapment, die de valve's functionaliteit nutteloos maken zou. Als gevolg van de zeer smalle kanalen tussen de helften van de klep, evenals het ontbreken van ventilatieopeningen op deze locaties is het anders onmogelijk voor siliconen om te bereiken van het geheel van alle halvemaanvormige kleppen in koude spuitgieten.

Figuur 5: monteren van de schimmel op afstandhouders om ervoor te zorgen dat de ventilatieopeningen kunnen functioneren tijdens het proces van molding. Terwijl één persoon houdt de schimmel op zijn plaats, evenals de notulen telt in de casting proces, moet de tweede langzaam en gelijkmatig injecteren de siliconen in de mal met behulp van de Uitwerper-pistool. Hoe lager de snelheid waarop de siliconen in de mal wordt geïnjecteerd, de minder lucht entrapment zullen aanwezig zijn in de definitieve hart model.

Figuur 6: na het loslaten van de boven- en zijkant delen van de mal, inspecteren het hart voor eventuele lucht entrapments. Deze entrapments moeten worden doorboord en gevuld met siliconen met behulp van een tandenstoker en links te genezen voor een ander 30 min voordat de definitieve stadia van het demolding worden uitgevoerd.

Figuur 7: het bovendien gemodelleerd en gedrukte Long schimmel (naar aanleiding van dit manuscript protocol) en de ribbenkast (gedrukt in thermoplastisch polyurethaan (TPU)). Deze modellen kunnen de replicatie van een compleet neonatale thoracale model voor gebruik tijdens de training van clinici op het gebied van anatomie, chirurgie, of om te visualiseren van de effecten van hartmassages op de neonatale thorax. De organen die zijn geproduceerd met behulp van de methode beschreven in dit document hebben een perfecte anatomische pasvorm met elkaar als ze allemaal zijn gebaseerd op de dezelfde MRI-scan.

Discussion

Voor het model ontwikkeld in deze studie, we geïdentificeerd die spuitgieten gedurende een periode van 3-min nodig is om te voorkomen dat de lucht die de cast (Figuur 5, Figuur 6). Om ervoor te zorgen dat siliconen de smalle ruimten van de kleppen bereikt, is "pre casting" of "coating" van de gebieden van de klep in de mal van essentieel belang. Aangezien de innerlijke mallen vormgeven van de hartkamers hebben om af te sluiten van de definitieve siliconen gegoten door 5 mm openingen, is multi materiële 3D printen voor mallen nodig om het maken van een enkele cast hart model (Figuur 4). We verlaagd de hardheid van de onderdelen van de innerlijke schimmel meerdere malen en uiteindelijk de materiële S95-instelling gebruikt. Hardere materialen zorgt het siliconen model scheuren wijten aan scherpe randen van de kleppen waardoor het resulterende hart model niet-functionele. Door het gebruik van meerdere siliconen met uithardende onverpakt, het gebruik van snel uithardende siliconen bleek te zijn vereist als gevolg van de anders uitstroom van materiaal tijdens het genezen door middel van de vele ventilatieopeningen in het ontwerp van de schimmel.

De beperkingen van de techniek beschreven in dit manuscript zijn dat de productiemethode tijdrovend is en veel eigen materialen vereist, resulterend in een relatief dure productieproces. Een andere beperking is toegang tot hoge resolutie MRI-scans die nodig zijn voor het behoud van anatomische juistheid (Figuur 1) tijdens segmentatie. Ook vereist het ontwerp van de schimmel aanzienlijke CAD vaardigheid (Figuur 2) om te bouwen en implementeren van de neonatale hartkleppen. Een verdere beperking van het gebruik van de cardiale modellen beschreven in dit document is dat volgens onderzoek van Cohrs et al. ⁹, de modellen alleen duurt ongeveer 3000 compressie cycli voor scheuren begint te voorkomen, die een continue productie van hart modellen vereisen zou. Wij, echter schatten dat het gepresenteerde model in deze paper dit nummer overleven zal als het gebruikte materiaal een hogere rek tot einde parameter heeft en compressie druk uitgeoefend op het model lager zijn. Hoewel de techniek beschreven dit document wil neonatale PROEFPOP simulator onderdelen produceren, weinig papieren² ondersteunen het gebruik van deze zeer gedetailleerde modellen in simulatoren nog.

De betekenis van deze methode betreffende de bestaande methoden⁹ voor het creëren van functionele 3-dimensionale modellen van het hart is dat deze methode kan anatomisch nabootsen menselijke harten met behulp van een enkel zachte materiaal voor het gieten. Het onderzoek van siliconen materiaal nabootsen van weke delen¹⁰ toont potentiële na te bootsen van spierweefsels, die uiteindelijk kunnen worden geïntegreerd in het hart model realiseren heartbeat. Dit, beurtelings, kunnen het onderzoek naar de werking van de hartspier in abnormale omstandigheden, zoals bij crash testen. Bovendien biedt deze methode voor het maken van modellen met dit niveau van biologische complexiteit, ter vervanging van de verloren was methode modelleren. Waar in verloren was molding de innerlijke mallen zijn altijd verloren maken van het model, met behulp van de methode beschreven in dit document, is dit niet het geval. Dit kan resulteren in een verminderde kosten voor het maken van modellen van vergelijkbare complexiteit.

Essentiële punten voor het maken van een hart model zijn in de eerste plaats een precieze segmentatie van het hart met een hoge resolutie thoracale MRI. De precieze segmentatie zorgt voor de hart-Muur, chambers, en zo nauwkeurig mogelijk, wat resulteert in een gedetailleerde 3D print hun positionering is gevangen. Ten tweede, een gedetailleerde en precieze montage van de onderdelen van de klep en uitvoerhavens tijdens de procedure op de post-processing moet worden gezorgd voor de productie van werkende kleppen na gieten. In de derde plaats is met behulp van zachtere materialen in het 3D drukproces van de innerlijke mallen verplicht voor hun latere verwijdering zonder de delicate kleppen of de rest van het silicone hart model uit elkaar scheuren. Ten slotte, gieten de kleppen en de resterende hart model in twee fasen is nodig om te garanderen intact halvemaanvormige klep delen in het model. Bij het verwijderen van de innerlijke mallen, een delicate trekken van deze onderdelen zijn verplicht Voorkom beschadiging van de structuren van het ventiel.

De toekomstige toepassingen van de hart-modellen geproduceerd met behulp van het doel van deze methode op de integratie in neonatale opleiding poppen. Dit model, gecombineerd met de integratie van sensoren kan clinici met cardiale output en bloeddruk gegevens als gevolg van de hartmassages verschaffen, zoals in het vorige onderzoek⁸. Ten tweede, het kan worden gebruikt als een potentiële in vitro cardiovasculaire testbed voor het testen van nieuwe micro sensoren¹¹ op hun naleving van de voorwaarden in een kloppend hart te bewegen. Beweging, in dit geval kon worden geïmplementeerd met nieuwe kunstmatige spier weefsels¹². Tot slot kunnen het hart model gemakkelijk aan te passen te nemen verschillende aangeboren afwijkingen zoals octrooi ductus arteriosus of ventriculaire septal gebreken te onderzoeken van deze anomalieën in de instelling van een in vitro . Tot slot, het kan ook worden gebruikt als een model van de chirurgische opleiding naar praktijk operatie procedures van deze anomalieën in de pasgeborene.

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.