Cam Kristallerin sonraki Alt yüzeye Lazer Gravür (SSLE) için Ölçekli Anatomik Model Biyomedikal Tıbbi Görüntüleme Verilerin oluşturulması ve İlişkili Etiketleri
April 25th, 2017
Bir metodoloji kristallerindeki anatomik görüntüleme verileri göstermek için tarif edilmektedir. Bu kristal cam Alt Yüzey Lazer Gravür (SSLE) kullanım için biyomedikal görüntüleme verileri üç boyutlu modelleri ölçekli oluşturmak. Bu araç hesaplama ekranı veya klinik veya eğitim ayarları içinde kullanılan üç boyutlu baskılı modeller için yararlı bir tamamlayıcı sunmaktadır.
Bu metodolojinin genel amacı, etiketli yapılara sahip tomografik görüntüleme verilerini görselleştirmek için cam kristaller üzerinde yüzey altı lazer kazıma veya SSLE kullanmaktır. Ortaya çıkan el tipi modeller, güçlü bir öğretim aracı olarak hizmet edebilir. Bu yöntem, hasta veya öğrenci popülasyonlarının eğitimini kolaylaştıran klinik veya klinik öncesi röntgen BT veri kümelerinden türetilen sağlam, elde taşınan modeller oluşturur.
Bu tekniğin ana avantajı, metin etiketlerinin cam ortam içinde asılı kalması ve yüksek çözünürlüklü anatomik ekranın görüşünü engellemeden ilgili yapıya yapıştırılmasıdır. Bu yöntemin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir, çünkü yapıların doğru bir şekilde görüntülenmesi için gereken çoklu adımlar ve hassasiyet nedeniyle metin ve ölçek çubukları içeren yüzey haritalarının oluşturulmasının öğrenilmesi zordur. Başlamak için, bir DICOM veri kümesindeki CT görüntü dilimini uygun dosya biçimine dönüştürün.
Görüntü işleme yazılımında, görünüm ayarı altında load DICOM komutunu seçin. Ardından, veri kümesini NIfTI dosya biçiminde kaydedin. Şimdi, NIfTI dosyalarını, otomatik segmentasyon kullanarak yüzey haritaları oluşturan ortak bir tıbbi görüntüleme programına aktarın.
3B Dilimleyici için veri ekleme aracını kullanın. Ardından, gri tonlamalı model oluşturucu aracını seçin ve belirtimi değiştirin, yeni model oluşturun ve yeniden adlandırın. Ardından, eşik değerlerini yaklaşık 300 HU'ya veya kemik segmentasyonuna düşürün ve elde edilen gri tonlamalı modelleri daha fazla veri işleme için STL dosyaları olarak kaydedin.
Ardından, yüzey haritası dosyalarını bir 3B veri hazırlama yazılımına aktarın. Netfabb Studio Basic'i kullanarak onarım modunu seçin. Ardından, ilgilenilen yapıyı temsil etmeyen tüm yüzeyleri kaldırmak için seçim bölümünü ve silme araçlarını kullanın.
Ardından, yüzeylerdeki delikleri kısmen kapatmak için üçgen ekleme aracını kullanın ve ardından kalan boşlukları tamamen kapatmak için otomatik onarım komut dosyasını kullanın. Şimdi eylem menüsünden, yüzey alanı olmayan kenarları çözmek için dejenere olmuş yüzleri onar komut dosyasını seçin ve ardından onarım modundan çıkmak ve değişiklikleri kaydetmek için onarım uygula'yı kullanın. Bir sonraki adım, istenmeyen özellikleri kaldırmak veya modelin boyutunu küçültmek için kesme aracını kullanmaktır.
Bağlam alanının kesim menüsünden, her kesimin x-y veya z-düzlemi içindeki konumunu belirleyin. Ardından, kesme yürütme aracını kullanın ve ortaya çıkan tüm delikleri otomatik olarak kapatmak için üçgen kesim ayarını seçin. İlgilenilen yapıyı temsil etmeyen kesimlerden kaynaklanan tüm yüzeyleri silmek için, seçme parçasını ve silme araçlarını aynı anda kullanın.
Son olarak, bir ölçek çubuğu kullanılmayacaksa, ölçek seçeneğini kullanarak her bir yüzey haritasının boyutlarını değiştirin. Böylece model, sekiz santimetrelik bir küp veya beş santimetreye beş santimetre x sekiz santimetre dikdörtgen prizma içine sığacak şekilde değiştirilebilir. Artık veri dosyası, etiketler veya ölçek çubuğu olmadan bir model oluşturmak için alt yüzey katmanı gravürü için kullanılabilir.
İlk olarak, SSLE dosyası için etiket veri dosyalarını oluşturun. Metrik şablonlu CAD yazılımı kullanın. Yeni bir dosya açın ve herhangi bir düzlemde 2B çizim yapın.
İki milimetrelik Times New Roman yazı tipinde yazılmış anatomik etiketler oluşturmak için metin aracını kullanın. Bitirdiğinizde, araç çubuğunun çıkış menüsünde çizimi bitir seçeneğini seçin. Varsayılan ayarları kullanarak yazı tipini çıkarmak için, oluştur menüsünden yükselt aracını seçin ve 2B metin seçeneğini değiştirin.
Ardından, her etiket için bir etiket satırı oluşturun. Yeni bir dosyayla başlayın ve çizim menüsünün altındaki merkez noktası daire aracını seçin. Ardından, başlangıç noktasında bir merkez olan bir daire oluşturun ve kısıtlama menüsündeki boyut aracını kullanarak dairenin çapını bir milimetre olarak tanımlayın.
Kolonu 10 ila 50 milimetre arasında değişen istenen bir uzunluğa kadar sıkın. Ölçek çubukları da benzer şekilde yapılır. Her metin etiketini, her etiket satırını ve ölçek çubuğunu oluşturduktan sonra, verileri bir STL dosyası olarak kaydedin.
Her metin etiketi için benzersiz bir etiket satırı gereklidir. Ardından, tüm metin etiketlerini, silindirik etiket satırlarını ve ölçek çubuğunu SSLE modeline aktarın. Montajı tek bir STL dosyası olarak kaydedebilen 3D veri hazırlama yazılımı kullanın.
Ardından, metin etiketlerini ilgili anatominin yakınına yerleştirmek için parça taşıma aracını kullanın. Bu işlemde, etiketleri hepsi aynı yöne bakacak şekilde yönlendirmek için parça döndürme aracını kullanın. Ardından, etiket çizgilerini modeldeki ilişkili yapıya bağlayacak şekilde konumlandırmak için aynı araçları kullanın.
Gerektiğinde, onarım moduna gidip üçgenleri seç ve seçili üçgenleri kaldır'ı seçerek etiket çizgileri küçültülebilir. Şimdi ölçek çubuğunu benzer şekilde konumlandırın. Her eksen için bir tane olmak üzere üç çubuk yapılmışsa, bunları uygun şekilde konumlandırın.
Her şey konumlandırıldıktan sonra, tüm parçaları seçin ve verileri tek bir STL dosyası olarak dışa aktarın. Yüzeylerin ek küçültülmesi ve gravür işlemi için teknikler metin protokolünde açıklanmıştır. Cam kristallerin yüzey altı lazerle kazınması, çok sayıda biyomedikal tomografik görüntüleme verisini görselleştirmek için derin bir araçtır.
Boyutlar gravürden önce değiştirildiğinden, çeşitli boyutlardaki yapılar lazer kazıma yoluyla temsil edilebilir. Ölçek çubukları iki şekilde uygulanabilir. Kemik çekirdeği gibi genişlemiş yapılar için ideal olan yapının kenarlarına yayılabilirler.
Diğer seçenek, üç ölçek çubuğu ekseninin bir köşede birleşmesidir. Bu, yapıları ölçeklendirmek veya küçültmek için en uygun olanıdır. Alt yüzey kazımasının temel özelliği, anatomik özelliklere gerektiği gibi metin etiketleri ekleme yeteneğidir.
Burada, etiketleri ayırmak ve anatominin net bir görünümünü korumak için metin iki düzleme yerleştirildi. Bir taraftan net bir şekilde görülebilen kemikler ve diğer yapıların etiketleri tek bir düzlem boyunca hizalanabilir. Bu prosedürü takiben, hemen hemen her üç boyutlu veri seti, elde taşınan, ultra saf bir cam kristal ortamda bilimsel görüntüleme için uygun şekilde etiketlenebilecek bir formata dönüştürülebilir.
Genel Bakış
Bu makale, cam kristallerde yüzey altı lazer gravür (SSLE) kullanarak anatomik görüntüleme verilerinin görselleştirilmesi için bir yöntem tanımlamaktadır. Oluşturulan modeller, yüksek çözünürlüklü anatomik görüntülerin görünümünü engellemeden etiketli yapıları sağlayarak etkili öğretim araçları olarak hizmet etmektedir.
Çalışmanın Ana Bileşenleri
Bilim Alanı
- Biyomedikal Görüntüleme
- 3D Modelleme
- Eğitim Araçları
Arka Plan
- Yüzey altı lazer gravür, tomografik görüntüleme verilerinin görselleştirilmesine olanak tanır.
- Görüntüleme veri setlerinden türetilen el modelleri, eğitim deneyimlerini geliştirir.
- Yöntem, metin etiketlerini cam ortam içinde askıya alarak netliği korur.
- Sürecin karmaşıklığı nedeniyle görsel gösterimler önemlidir.
Çalışmanın Amacı
- Klinik veya klinik öncesi görüntüleme verilerinden sağlam modeller oluşturmak.
- Hasta ve öğrenci popülasyonları için eğitimi kolaylaştırmak.
- Doğru anatomik temsil için bir yöntem göstermek.
Kullanılan Yöntemler
- CT görüntülerini DICOM'dan NIfTI formatına dönüştürmek.
- Tıbbi görüntüleme yazılımı kullanarak yüzey haritaları oluşturmak.
- Veri hazırlama yazılımı kullanarak 3D modelleri hazırlamak ve onarmak.
- CAD yazılımı kullanarak modelleri anatomik etiketler ve ölçek çubukları ile kazımak.
Ana Sonuçlar
- Eğitim amaçlı etiketli anatomik modeller başarıyla oluşturuldu.
- Çeşitli yapılar için boyutları değiştirme yeteneği gösterildi.
- Etiketlerin ve ölçek çubuklarının etkili bir şekilde konumlandırılması gösterildi.
- Yüzleri azaltma ve gravür kalitesini iyileştirme teknikleri belirtildi.
Sonuçlar
- SSLE, biyomedikal görüntüleme verilerini görselleştirmek için güçlü bir yöntemdir.
- Metin etiketleri, modellerin eğitim değerini artırabilir.
- Bu teknikle çeşitli anatomik yapılar doğru bir şekilde temsil edilebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
This method enables the creation of physical, labeled anatomical models from tomographic imaging data, supporting target validation and mechanistic de-risking in preclinical research. By providing tangible, high-resolution representations of biological structures, it enhances hypothesis testing and pathway clarification in early discovery. The approach offers a scalable, reproducible platform for visualizing complex anatomies, improving translational continuity and reducing ambiguity in target engagement studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Supports interrogation of therapeutic hypotheses through physical visualization of anatomical targets and associated structures.
- Operational Value: Enables functional target validation by clarifying spatial relationships between labeled structures and disease-relevant anatomy.
- Predictive Value: Enhances confidence in target selection by reducing mechanistic ambiguity via tangible, label-integrated models.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Produces standardized, reproducible biological replicas that serve as reference systems for assay development and compound screening.
- Quantitative Output: Enables precise spatial measurements and scale bar integration, supporting accurate dose-response and localization analyses.
- Platform Reuse: Facilitates enterprise-wide sharing of validated anatomical models across discovery teams, improving workflow consistency.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Generates clinically and preclinically relevant anatomical replicas from CT datasets, aligning with translational biomarker strategies.
- Preclinical Continuity: Bridges discovery and preclinical validation by providing consistent, labeled models for cross-functional review.
- Risk-Adjusted Decisions: Supports go/no-go assessments by improving anatomical interpretability in mechanism-of-action and safety studies.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from early target hypothesis generation through lead identification and preclinical validation, enabling physical model-based assessment at key inflection points.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and pathway clarification by converting imaging data into tangible, label-enabled anatomical representations.
- Screening: Delivers reproducible, high-resolution models with scale bars that support standardized compound screening and target engagement assays.
- Analytics: Provides quantitative spatial outputs and labeled substructures that enable comparative analysis across experimental conditions.
- Translational Research: Ensures continuity from imaging to preclinical use by preserving anatomical fidelity and label alignment in glass crystal format.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, shareable capability for generating standardized anatomical models across sites and projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing anatomical ambiguity through physical, labeled model visualization.
- Operational Value: Delivers standardization and reproducibility via standardized file formats (DICOM, NIfTI, STL) and repeatable engraving workflows.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early de-risking of targets through enhanced anatomical understanding.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by providing clear, tangible models for cross-functional target assessment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in biomedical image processing, 3D modeling, and CAD software for label and scale bar generation.
- Depends on access to image processing tools (e.g., 3D Slicer), model repair software (e.g., Netfabb), and SSLE engraving equipment.
- Necessitates cross-team standardization of file formats and labeling conventions to ensure model consistency across users.
- Involves adaptation considerations when applying the method to varying anatomical scales and tissue types from diverse imaging modalities.
- Includes practical limitations related to model size constraints, engraving resolution thresholds, and the need for manual post-processing to remove non-relevant surfaces.
