Method Article

Girişimsel Planlama ve Eğitim için 3D Baskılı Kardiyovasküler Fantomların Geliştirilmesi ve Değerlendirilmesi

DOI:

10.3791/62063

⸱

January 18th, 2021

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiac Surgery, Ludwig Maximilian University Munich, 2Chair of Medical Materials and Implants, Technical University of Munich, 3Department Pediatric Cardiology and Pediatric Intensive Care, Ludwig Maximilian University Munich, 4Department of Radiology, Ludwig Maximilian University Munich

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada multimodal tedavi değerlendirmesi, girişim öncesi planlama ve kardiyovasküler anatomiler üzerine hekim eğitimi için sahte bir dolaşım kurulumunun geliştirilmesini sunuyoruz. Hastaya özgü tomografik taramaların uygulanmasıyla, bu kurulum bireyselleştirilmiş tıpta terapötik yaklaşımlar, eğitim ve eğitim için idealdir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kateter bazlı müdahaleler kardiyovasküler patolojiler için standart tedavi seçenekleridir. Bu nedenle, hastaya özgü modeller, doktorların tel becerilerinin eğitilmesine ve girişimsel prosedürlerin planlanmasına yardımcı olabilir. Bu çalışmanın amacı kardiyovasküler müdahaleler için hastaya özgü 3D baskılı modellerin üretim sürecini geliştirmektir.

3D baskılı elastik bir hayalet oluşturmak için, farklı 3D baskı malzemeleri mekanik özellikler açısından porsin biyolojik dokulara (yani aort dokusuna) karşılaştırıldı. Karşılaştırmalı gerilme testlerine göre bir montaj malzemesi seçildi ve belirli malzeme kalınlıkları tanımlandı. Anonimleştirilmiş kontrast gelişmiş CT veri kümeleri geriye dönük olarak toplanmıştır. Bu veri kümelerinden hastaya özgü hacimsel modeller çıkarılmış ve daha sonra 3D baskılanmıştır. Müdahaleler sırasında intralüminal kan akışını simüle etmek için pulsatil bir akış döngüsü inşa edilmiştir. Modellerin klinik görüntülemeye uygunluğu x-ray görüntüleme, BT, 4D-MR ve (Doppler) ultrasonografi ile değerlendirildi. Kontrast ortamı x-ışını tabanlı görüntülemede görünürlüğü artırmak için kullanılmıştır. 3D baskılı fantomların hekim eğitimlerinde değerlendirilmesinin yanı sıra girişim öncesi tedavi planlaması için farklı kateterizasyon teknikleri uygulandı.

Baskılı modeller yüksek baskı çözünürlüğü (~30 μm) gösterdi ve seçilen malzemenin mekanik özellikleri fizyolojik biyomekanik ile karşılaştırılabilirdi. Fiziksel ve dijital modeller, alttaki radyolojik veri kümesine kıyasla yüksek anatomik doğruluk gösterdi. Baskılı modeller ultrasonik görüntülemenin yanı sıra standart x-ışınları için de uygundu. Doppler ultrasonografi ve 4D-MRI, yerel verilerle eşleşen akış desenlerini ve dönüm noktası özelliklerini (türbülans, duvar kesme stresi) görüntüledi. Kateter tabanlı bir laboratuvar ortamında, hastaya özgü hayaletlerin kateterizesi kolaydı. Zorlu anatomiler (örneğin, konjenital kalp hastalığı (CHD)) üzerine girişimsel prosedürlerin terapi planlaması ve eğitimi mümkündü.

Esnek hastaya özgü kardiyovasküler fantomlar 3D baskılıydı ve yaygın klinik görüntüleme tekniklerinin uygulanması mümkündü. Bu yeni süreç kateter bazlı (elektrofizyolojik) müdahaleler için bir eğitim aracı olarak idealdir ve hastaya özel tedavi planlamasında kullanılabilir.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Modern klinik uygulamalarda bireyselleştirilmiş tedaviler giderek önem kazanmaktadır. Temel olarak, genetik ve morfolojik yaklaşımlar olmak üzere iki grupta sınıflandırılabilirler. Benzersiz kişisel DNA'ya dayalı bireyselleştirilmiş tedaviler için genom dizilimi veya gen ekspresyon seviyelerinin nicelleştirilmesi gereklidir1. Bu yöntemleri onkolojide, örneğin metabolik bozukluk tedavisinde bulabilirsiniz2. Her bireyin kendine özgü morfolojisi (yani anatomisi) girişimsel, cerrahi ve protez tıpta önemli bir rol oynar. Bireyselleştirilmiş protezlerin gelişimi ve girişimsel/operatif öncesi tedavi planlaması günümüzde araştır....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Etik onay Ludwig-Maximilians-Universität München etik komitesi tarafından değerlendirildi ve bu çalışmada kullanılan radyolojik veri kümelerinin geriye dönük olarak toplandığı ve tamamen anonimleştirildiği göz önüne alındığında feragat edildi.

Özellikle akış döngüsünün kullanılmış LVAD ventrikül ve metal bileşenleri ile ilgili olarak lütfen enstitünün MRI güvenlik yönergelerine bakın.

1. Veri toplama

  1. Anatomik hayaletleri oluşturmadan önce, tercihen kardiyovasküler disiplinlerdeki hastalardan uygun bir radyolojik veri kümesi seçin. Sanal 3D model her ikisinden de türetilebilir, bilgisayarlı tomografi (BT....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Açıklanan temsili sonuçlar, planlama, eğitim veya test ayarlarında yaygın olarak kullanılan birkaç kardiyovasküler yapıya odaklanr. Bunlar 1,0 mm ST ve 1,0 mm³ voksel boyutuna sahip izotropik CT veri kümeleri kullanılarak oluşturulmuştur. Aort anevrizması modellerinin duvar kalınlığı, baskı malzemesinin karşılaştırmalı çekme testi sonuçlarına (çekme mukavemeti: 0,62 ± 0,01 N/mm2; Fmaks:1. 55 ± 0.02 N; Uzama: 9.01 ± % 0.34) ve porcine aort örnekleri (genişlik: 1 mm; F.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sunulan iş akışı, bireyselleştirilmiş modeller oluşturulmasına ve böylece girişimsel tedavi öncesi planlamanın yanı sıra bireyselleştirilmiş anatomiler üzerinde hekim eğitimi yapılmasına olanak tanır. Bunu başarmak için, esnek kardiyovasküler hayaletlerin segmentasyonu ve 3D baskısı için hastaya özgü tomografik veriler kullanılabilir. Bu 3D baskılı modellerin sahte bir dolaşımda uygulanmasıyla, farklı klinik durumlar gerçekçi bir şekilde simüle edilebilir.

Günümüzde, birçok terapi planlama pro.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyanda bulunun.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu yayın Alman Kalp Vakfı/Alman Kalp Araştırmaları Vakfı tarafından desteklendi.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3-maticMaterialise ABYazılım Sürümü 15.0 - Ticari 3D Modelleme Yazılımı
Affiniti 50Philips Medical Systems GmbHUltrasonik Görüntüleme Sistemi
Agilista W3200Keyence Co.30 & mikro uzamsal çözünürlüğe sahip Polyjet 3D Yazıcı; m
AR-G1LKeyence A.Ş.esnek 3D Baskı malzemesi
Artis ZeeSiemens Healthcare GmbHAnjiyografik X-ray Tarayıcı
cvi42CCI Inc.Yazılım Sürümü 5.12 - 4D Akış Analizi Yazılımı
Teşhis Kateteri, Çok Amaçlı MPA 2Cordis, Pediatrik eğitim modelleri için bir Kardinal Sağlık şirketikateteri, Bebekler için 4F ve çocuklar, genç yetişkinler için 5F
Boyutları Excor Ventriküler Destek CihazıBerlin Heart GmbH80 -100ml strok hacmi
Imeron 400 Kontrast MaddeBracco GörüntülemeBT - Kontrast Madde
IntroGuide FAngiokard Medizintechnik GmbHJ uçlu kılavuz tel; Çap: 0.035 " Uzunluk: 220cm
Lunderquist Kılavuz TelAşçı Medikal A.Ş.(T)EVAR girişimsel kılavuz tel
MAGNETOM AeraSiemens Healthcare GmbHMRI Tarayıcı
Magnevist Kontrast MaddeBayer Vital GmbHMRI - Kontrast Madde
TaklitleriMaterialise ABYazılım Sürümü 23.0 - Ticari Segmentasyon
Yazılım Modelleme StüdyosuKeyence Co.3D Yazıcı Dilimleme Yazılımı
PVC boru
Radifocus Kılavuz Tel MTerumo Europe NVDüz kılavuz tel; Çap: 0.035 " Uzunluk: 260cm
Gerçekten kullanışlı kutu 9LGerçekten faydalı ürünler Ltd.
Rotigarose - Standard AgarCarl Roth GmbH3810.4
SolidworksDassault Systemes SEYazılım Sürümü 2019-2020; CAD Tasarım Yazılımı
SOMATOM ForceSiemens Healthcare GmbHBilgisayarlı Tomografi Tarayıcı
syngo viaSiemens Healthcare GmbHRadyolojik Görüntüleme Yazılımı

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Goetz, L. H., Schork, N. J. Personalized medicine: motivation, challenges, and progress. Fertility and Sterility. 109 (6), 952-963 (2018).
  2. Gwin, W. R., Disis, M. L., Ruiz-Garcia, E. Immuno-Oncology in the Era of Personalized Medicine. Advances in Ex....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

3D Printed PhantomsCardiovascular ModelsInterventional PlanningCatheter Based InterventionsPatient Specific ModelsFlow Loop SimulationCT ImagingDoppler Ultrasonography4D MRICatheterization Training

Related Articles