Name: Beyin Tümörü Cerrahisi Planlaması için Ultrason ve X-Ray Kontrastı ile Hastaya Özel Polivinil Alkol Phantom İmalatı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-07-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 41 s
Description: Keşfedin, beyin tümörü cerrahisi planlaması için hasta özel polivinil alkol phantom üretimini. CT ve ultrason görüntüleme kullanarak anatomik olarak gerçekçi modeller oluşturun.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar 3D Slicer kullanarak ve bize bazı işleme adımları otomatikleştirmek için kod sağlamak için meshmixer ve Fernando Perez-Garcia kullanarak kendi tavsiye için Daniil Nikitichev ve Steffi Mendes teşekkür ederiz.
Bu çalışma Wellcome Trust [203145Z/16/Z; 203148/Z/16/Z; WT106882], EPSRC [NS/A000050/1; NS/A000049/1], MRC [MC_PC_17180] ve National Brain Appeal [NBA/NSG/SBS] finansmanı. TV bir Medtronic Inc / Kraliyet Mühendislik Araştırma Başkanı [RCSRF1819\7\34] tarafından desteklenir.

<ol><li>Culjat, M. O., Goldenberg, D., Tewari, P., Singh, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+tissue+substitutes+for+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">A review of tissue substitutes for ultrasound imaging.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 36 (6), 861-873 (2010).</li>
<li>Hwang, J., Ramella-Roman, J. C., Nordstrom, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Introduction%3A+Feature+Issue+on+Phantoms+for+the+Performance+Evaluation+and+Validation+of+Optical+Medical+Imaging+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Introduction: Feature Issue on Phantoms for the Performance Evaluation and Validation of Optical Medical Imaging Devices.</a> Biomedical Optics Express. 3 (6), 1399(2012).</li>
<li>Maul, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+simulators%3A+Experience+with+the+SonoTrainer+and+comparative+review+of+other+training+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Obstetrics+and+Gynecology%22%5BJournal%5D)">Ultrasound simulators: Experience with the SonoTrainer and comparative review of other training systems.</a> Ultrasound in Obstetrics and Gynecology. 24 (5), 581-585 (2004).</li>
<li>Craven, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+modelled+anatomical+replica+for+training+young+neurosurgeons%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Development of a modelled anatomical replica for training young neurosurgeons.</a> British Journal of Neurosurgery. 28 (6), 707-712 (2014).</li>
<li>Zhang, L., Kamaly, I., Luthra, P., Whitfield, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+in+neurosurgical+training%3A+a+blueprint+and+national+approach+to+implementation+for+initial+years+trainees%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Simulation in neurosurgical training: a blueprint and national approach to implementation for initial years trainees.</a> British Journal of Neurosurgery. 30 (5), 577-581 (2016).</li>
<li>Leff, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+an+oncoplastic+breast+simulator+for+assessment+of+technical+skills+in+wide+local+excision%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Surgery%22%5BJournal%5D)">Validation of an oncoplastic breast simulator for assessment of technical skills in wide local excision.</a> British Journal of Surgery. 103 (3), 207-217 (2016).</li>
<li>Hunt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+cost+anatomically+realistic+renal+biopsy+phantoms+for+interventional+radiology+trainees%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Radiology%22%5BJournal%5D)">Low cost anatomically realistic renal biopsy phantoms for interventional radiology trainees.</a> European Journal of Radiology. 82 (4), 594-600 (2013).</li>
<li>Pacioni, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patient-specific+ultrasound+liver+phantom%3A+materials+and+fabrication+method%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Computer+Assisted+Radiology+and+Surgery%22%5BJournal%5D)">Patient-specific ultrasound liver phantom: materials and fabrication method.</a> International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 10 (7), 1065-1075 (2015).</li>
<li>Maneas, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomically+realistic+ultrasound+phantoms+using+gel+wax+with+3D+printed+moulds%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Anatomically realistic ultrasound phantoms using gel wax with 3D printed moulds.</a> Physics in Medicine and Biology. 63 (1), (2018).</li>
<li>Samii, M., Matthies, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Management+of+1000+vestibular+schwannomas+%28acoustic+neuromas%29%3A+hearing+function+in+1000+tumor+resections%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Management of 1000 vestibular schwannomas (acoustic neuromas): hearing function in 1000 tumor resections.</a> Neurosurgery. 40 (2), 242-248 (1997).</li>
<li>Cabrelli, L. C., Pelissari, P. I. B. G. B., Deana, A. M., Carneiro, A. A. O., Pavan, T. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stable+phantom+materials+for+ultrasound+and+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Stable phantom materials for ultrasound and optical imaging.</a> Physics in Medicine and Biology. 62 (2), 432-447 (2017).</li>
<li>Vieira, S. L., Pavan, T. Z., Junior, J. E., Carneiro, A. A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paraffin-Gel+Tissue-Mimicking+Material+for+Ultrasound-Guided+Needle+Biopsy+Phantom%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+%26+Biology%22%5BJournal%5D)">Paraffin-Gel Tissue-Mimicking Material for Ultrasound-Guided Needle Biopsy Phantom.</a> Ultrasound in Medicine & Biology. 39 (12), 2477-2484 (2013).</li>
<li>Maneas, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gel+wax-based+tissue-mimicking+phantoms+for+multispectral+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Gel wax-based tissue-mimicking phantoms for multispectral photoacoustic imaging.</a> Biomedical Optics Express. 9 (3), 1151(2018).</li>
<li>Madsen, E. L., Hobson, M. A., Shi, H., Varghese, T., Frank, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue-mimicking+agar%2Fgelatin+materials+for+use+in+heterogeneous+elastography+phantoms%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Tissue-mimicking agar/gelatin materials for use in heterogeneous elastography phantoms.</a> Physics in Medicine and Biology. 50 (23), 5597-5618 (2005).</li>
<li>Duboeuf, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+PVA+cryogel+Young%E2%80%99s+modulus+stability+with+time%2C+controlled+by+a+simple+reliable+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Investigation of PVA cryogel Young’s modulus stability with time, controlled by a simple reliable technique.</a> Medical Physics. 36 (2), 656-661 (2009).</li>
<li>Fromageau, J., Brusseau, E., Vray, D., Gimenez, G., Delachartre, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+PVA+cryogel+for+intravascular+ultrasound+elasticity+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Ultrasonics%2C+Ferroelectrics+and+Frequency+Control%22%5BJournal%5D)">Characterization of PVA cryogel for intravascular ultrasound elasticity imaging.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 50 (10), 1318-1324 (2003).</li>
<li>Fromageau, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+polyvinyl+alcohol+cryogel+mechanical+properties+with+four+ultrasound+elastography+methods+and+comparison+with+gold+standard+testings%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Ultrasonics%2C+Ferroelectrics%2C+and+Frequency+Control%22%5BJournal%5D)">Estimation of polyvinyl alcohol cryogel mechanical properties with four ultrasound elastography methods and comparison with gold standard testings.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 54 (3), 498-508 (2007).</li>
<li>Khaled, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+Material+Parameters+of+PVA+Phantoms+for+Reconstructive+Ultrasound+Elastography%5BTitle%5D)+AND+%222007+IEEE+Ultrasonics+Symposium+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Evaluation of Material Parameters of PVA Phantoms for Reconstructive Ultrasound Elastography.</a> 2007 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings. , 1329-1332 (2007).</li>
<li>Chen, S. J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+anthropomorphic+polyvinyl+alcohol+brain+phantom+based+on+Colin27+for+use+in+multimodal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">An anthropomorphic polyvinyl alcohol brain phantom based on Colin27 for use in multimodal imaging.</a> Medical Physics. 39 (1), 554-561 (2012).</li>
<li>Ploch, C. C., Mansi, C. S. S. A., Jayamohan, J., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+3D+Printing+to+Create+Personalized+Brain+Models+for+Neurosurgical+Training+and+Preoperative+Planning%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Using 3D Printing to Create Personalized Brain Models for Neurosurgical Training and Preoperative Planning.</a> World Neurosurgery. 90, 668-674 (2016).</li>
<li>Weinstock, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creation+of+a+novel+simulator+for+minimally+invasive+neurosurgery%3A+Fusion+of+3D+printing+and+special+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%3A+Pediatrics%22%5BJournal%5D)">Creation of a novel simulator for minimally invasive neurosurgery: Fusion of 3D printing and special effects.</a> Journal of Neurosurgery: Pediatrics. 20 (1), 1-9 (2017).</li>
<li>Grillo, F. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patient-specific+neurosurgical+phantom%3A+assessment+of+visual+quality%2C+accuracy%2C+and+scaling+effects%5BTitle%5D)+AND+%223D+Printing+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Patient-specific neurosurgical phantom: assessment of visual quality, accuracy, and scaling effects.</a> 3D Printing in Medicine. 4 (1), (2018).</li>
<li>Tsai, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creation+and+Validation+of+a+Simulator+for+Neonatal+Brain+Ultrasonography%3A+A+Pilot+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Academic+Radiology%22%5BJournal%5D)">Creation and Validation of a Simulator for Neonatal Brain Ultrasonography: A Pilot Study.</a> Academic Radiology. 24 (1), 76-83 (2017).</li>
<li>Reinertsen, I., Collins, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+realistic+phantom+for+brain-shift+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">A realistic phantom for brain-shift simulations.</a> Medical Physics. 33 (9), 3234-3240 (2006).</li>
<li>Mobashsher, A. T., Abbosh, A. M., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave+system+to+detect+traumatic+brain+injuries+using+compact+unidirectional+antenna+and+wideband+transceiver+with+verification+on+realistic+head+phantom%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Microwave+Theory+and+Techniques%22%5BJournal%5D)">Microwave system to detect traumatic brain injuries using compact unidirectional antenna and wideband transceiver with verification on realistic head phantom.</a> IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 62 (9), 1826-1836 (2014).</li>
<li>Cox, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+%28sort+of%29+new+image+data+format+standard%3A+NiFTI-1%5BTitle%5D)+AND+%2210th+Annual+Meeting+of+the+Organization+for+Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">A (sort of) new image data format standard: NiFTI-1.</a> 10th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping. 22, (2004).</li>
<li>Cramer, J., Quigley, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+Visualization+and+3D+Printing%5BTitle%5D)+AND+%22Learning+Lab+at+the+Society+for+Imaging+Informatics+in+Medicine+annual+meeting%22%5BJournal%5D)">Advanced Visualization and 3D Printing.</a> Learning Lab at the Society for Imaging Informatics in Medicine annual meeting. , (2019).</li>
<li>Cardoso, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geodesic+Information+Flows%3A+Spatially-Variant+Graphs+and+Their+Application+to+Segmentation+and+Fusion%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Geodesic Information Flows: Spatially-Variant Graphs and Their Application to Segmentation and Fusion.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 34 (9), 1976-1988 (2015).</li>
<li>Dong, J., Zhang, Y., Wei-Ning, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Walled+vessel-mimicking+phantom+for+ultrasound+imaging+using+3D+printing+with+a+water-soluble+filament%3A+design+principle%2C+fluid-structure+interaction+%28FSI%29+simulation%2C+and+experimental+validation%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+%26+Biology%22%5BJournal%5D)">Walled vessel-mimicking phantom for ultrasound imaging using 3D printing with a water-soluble filament: design principle, fluid-structure interaction (FSI) simulation, and experimental validation.</a> Physics in Medicine & Biology. , 0-11 (2020).</li>
<li>Jiang, S., Liu, S., Feng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PVA+hydrogel+properties+for+biomedical+application%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Mechanical+Behavior+of+Biomedical+Materials%22%5BJournal%5D)">PVA hydrogel properties for biomedical application.</a> Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 4 (7), 1228-1233 (2011).</li>
</ol>

Yazarların beyan etmek için herhangi bir çıkar çatışması yok.

Bu protokol, kafatası, beyin ve vestibüler schwannoma tümörü içeren bir hastaya özgü beyin fantomunun üretim sürecini ayrıntılarıyla anlatır. Anatomik olarak doğru ayrıntının elde edilmesine olanak sağlayan 3B yazdırma yöntemleri. Burada açıklanan hayalet istenilen anatomik detay seviyesi ile başarıyla üretildi; Bt ve ultrason görüntüleme, tümörün her iki yöntemle de kolayca görüntülenebilen olduğunu göstermek için kullanıldı. Doku taklit malzeme, PVA-c, iyi ultrasonik hayaletler için bir doku taklit malzeme olarak kurulmuştur; akustik ve mekanik özellikleri katkı maddeleri ve donma-çözülme döngülerinin sayısı ile ayarlanabilir. Malzeme kullanıma hazır, kullanımı basit ve toksik olmayan. Tekrarlanan kullanım ile, hayalet vestibüler schwannoma cerrahi fiziksel simülasyonları sırasında manipülasyon ve ultrason sondası ile temas dayanacak kadar dayanıklılık vardı.
Birkaç önemli adımın üretim süreci için kritik olduğu belirlendi. İlk olarak, hayalet dahil etmek için yapıların segmentasyonu anatomik detay istenilen düzeyde içermelidir. Doğru STL dosyaları ve 3D kalıpları oluşturulması sonra doğal olarak izler. İkinci olarak, adım 3.1.9 serebellum kalıp içinde uçakların konumlandırma dikkatle düşünülmelidir, böylece hayalet kolayca kaldırılabilir, zarar vermeden; anatomik detayların muhafaza edilmesine izin verecek kadar parçalara kesilmelidir, bir diğer inise de kalıba saplanmadan hayaletin uzaklaştırılmasını sağlar. Bu durumda, birkaç yineleme test edildi ve son olarak kalıp dört ayrı parçaya kesildi. Üçüncü önemli husus, PVA-c üretim süreci sırasında (bölüm 4), PVA-c'nin oda sıcaklığına soğumaya bırakılması gerektiğidir (adım 4.1.6). Bu adım kaçırılırsa ve sıcak PVA-c kalıplara eklenirse, kalıpların erimesine veya bozulmasına neden olabilir. Ayrıca cam küreler eklendikten sonra (adım 5.1.2 – 5.1.4), PVA-c'nin yaklaşık 10 dakikadan fazla oturması çok önemlidir; uzun bir süre için bırakılırsa, cam küreler dibe yerleşecek ve ortaya çıkan hayalet homojen ultrasonkontrastı 29olacaktır. Cam küreler eklendikten sonra, PVA-c doğrudan kalıplara eklenmeli ve dondurucuya yerleştirilmelidir. İlk donma döngüsünden sonra, cam küreler yerde sabitlenecek ve hayalet oda sıcaklığında kullanılabilir. Son olarak, pva-c eklenmeden önce kalıpların dikkatlice mühürlenmiş olması (örn. bantla) önemlidir, kalıpayrı parçanın birleştiği boşluklardan karışımın kaçmasını en aza indirmek için.
Protokolün birkaç sınırlaması vardır. Örneğin, su banyosu ve elektronik karıştırıcı da dahil olmak üzere bazı özel ekipmanlar gereklidir. Bir sonicator da bu protokolün bir parçası olarak kullanılır, ancak sonication adım (5.1.3) ek elektronik karıştırma ile değiştirilebilir; ancak, bu alternatif ile, sonication kullanımı ile mümkün olandan daha homojen bir karışım elde etmek için daha uzun sürer. PVA-c bir sınırlama zaman içinde bozulur ve küf haline olmasıdır. Potasyum sorbat eklenmesi, burada açıklandığı gibi, hayalet raf ömrünü artırır, hala bir hava geçirmez konteyner içinde tutulması gerekir rağmen. PVA-c'nin ikinci bir sınırlaması, bir hayalet yapmak için gereken süreyi artıran donma-çözülme döngülerinin gerekli olmasıdır. Hayalet üretim süresini en aza indirmek için, önemli bir husus donma ve çözülme hızıdır; bir kez hayalet ya tamamen dondurulmuş ya da tamamen çözülmüş, bu durumda kalır zaman önemli ölçüde son hayaletetkilemez 16,30. Bu nedenle, kullanılan döngü uzunlukları, hayalettamamen dondurulmuş ve döngüsünün her aşamasında çözülmüş olması koşuluyla, çeşitli olabilir. Örneğin, bu çalışmanın hayalet tümör çok küçük, bu yüzden daha kısa döngüleri beyin için daha tümör için kullanılabilir. Son olarak, kalıpları ve kafatasını 3Boyutlu yazdırma, bu protokolle bir hayalet imal etmek için gereken toplam sürenin (1 hafta) önemli bir kısmını (3 gün) tüketen zaman alan bir işlemdir. Kullanılan yazıcı 2018'den itibaren ticari bir modeldi; yazdırma işlemi daha yeni ve daha hızlı yazıcılar kullanımıyla daha kısa zaman dilimlerinde tamamlanabilir.
Burada sunulan beyin hayaleti doğrudan klinik eğitim ve nöronavigasyon sistemlerinin doğrulanması için kullanılabilir. Doku taklit malzemesi olarak, PVA-c ortaya çıkan hayalet tekrar tekrar kullanılmasını sağlar, örneğin bir eğitim aracı olarak veya vestibüler schwannoma cerrahisinde intraoperatif ultrason doğrulama için, dayanıklı ve toksik olmayan bir malzeme olduğu gibi. Bu nedenle, üretim yöntemi daha önce 3D baskı hasta ya da belirli beyin hayaletleri oluşturmak için kullanılan açıklanan tamamlayıcı20,21,22,23,24,25. TMM olarak PVA-c kullanımı hayalet nöroşirürji simülasyonu için uygun hale getirir, malzeme tekrarlanan manuel manipülasyon ve bir ultrason sondası temas dayanabilir gibi. Bu çalışma daha fazla nicel doğrulama çalışmaları için zemin hazırlar. Burada açıklanan hayalet yöntem çok yönlüdür ve çeşitli görüntüleme yöntemleri arasında uyumluluk ile, beyinden diğer organlara uzanan, hastaya özgü tümör hayaletler birçok türde imal etmek için kullanılabilir.

Biyolojik dokuların özel özelliklerini taklit eden hayaletler çeşitli deneysel ve öğretim uygulamaları için yararlı bir kaynaktır. Doku taklit hayaletler klinik kullanım dan önce tıbbi cihazlar karakterize etmek için gereklidir1,2 ve anatomik hayaletler sık lıkla tüm disiplinlerde tıbbi personelin eğitiminde kullanılır3,4,5,6,7. Uygun doku taklit özellikleri ile yapılan hastaya özgü anatomik hayaletler genellikle test ortamının kritik bir parçasıdır ve yeni bir cihaz kullanmayı öğrenen klinisyenlerin güvenini artırabilir8. Ancak, yüksek üretim maliyetleri ve karmaşık üretim süreçleri genellikle hastaya özel hayaletlerin rutin kullanımını engellemektedir. Burada, bilgisayarlı tomografi (BT) görüntüleme kullanarak intraoperatif ultrason (US) eğitimi ve doğrulaması için kullanılabilecek hazır, ticari malzemeler kullanılarak dayanıklı, hastaya özgü bir beyin tümörü modeli üretmek için bir yöntem tanımlanmıştır. Bu çalışmada açıklanan hayalet bir vestibüler schwannoma olan bir hastanın verileri kullanılarak oluşturuldu (beyin ve iç kulak bağlayan denge sinirlerinden biri kaynaklanan iyi huylu bir beyin tümörü) daha sonra bir retrosigmoid suboccipital kraniotomi ile cerrahi ve tümör rezeksiyonu yapıldı10. Hayalet test etmek ve beyin tümörü cerrahisi bu tür sırasında kullanılmak üzere entegre bir intraoperatif navigasyon sistemi doğrulamak için geliştirilmiştir.
Bu uygulamaya uygun olabilmek için beyin tümörü hayaletinin birkaç temel özelliğe sahip olması gerekir. İlk olarak, toksik olmayan malzemelerden yapılmalıdır, böylece güvenli bir klinik eğitim ortamında kullanılabilir. İkinci olarak, gerçekçi görüntüleme özellikleri olmalıdır; amaçlanan uygulama için, bu özellikle ultrason zayıflama ve BT kontrastı içerir. Üçüncü olarak, aynı şekilde ele alınabilir, böylece insan dokusuna benzer mekanik özelliklere sahip olmalıdır. Dördüncü olarak, hayalet gerçek hasta verilerine dayalı olmalıdır, böylece anatomik olarak doğru ve cerrahi planlama ve eğitim için kullanılabilir. Son olarak, kullanılan malzemeler dayanıklı olmalıdır, böylece hayalet tekrar tekrar kullanılabilir.
Genel olarak, bir hayalet için seçilen doku taklit malzemesi ve üretim yöntemi amaçlanan uygulamaya bağlıdır. Kafatası gibi sert yapılar için, seçilen özellik deforme veya suda çözünür olmamalı ve tekrarlanan kullanımı ile anatomik detay doğru bir düzeyde korumak gerekir; bu özellikle görüntü kaydının kullanıldığı deneylerde ve cerrahi simülasyon amaçlı hayalet ilerlerken önemlidir. Jel balmumu gibi mineral yağ bazlı malzemeler ultrason için umut verici olmuştur9,11,12 ve fotoakustik13 görüntüleme uygulamaları, ancak, tekrarlanan mekanik deformasyona maruz kaldığında onlar friable hale, bu yüzden uzun kullanım dayanamıyor, özellikle standart mikrocerrahi nöroşirürji aletleri ile. Agar ve jelatin de yaygın doku taklit malzemeleri olarak kullanılan sulu malzemelerdir. Bu malzemelerin akustik özelliklerini ayarlamak için gerekli katkı maddeleri iyi bilinen14, ama sınırlı mekanik dayanıma sahip ve özellikle dayanıklı değildir bu nedenle hayalet tekrar tekrar ele alınması gereken bu uygulama için uygun değildir.
Polivinil alkol kriyogel (PVA-c) doku taklit malzeme popüler bir seçimdir, akustik ve mekanik özellikleri kolayca donma-çözülme döngüleri değiştirerek ayarlanabilir çünkü. PVA-c özelliklerinin yumuşak dokuların15,16,17,18'inebenzediği gösterilmiştir. PVA-c tabanlı beyin fantomları ultrason ve BT görüntüleme için başarıyla kullanılmıştır19. Malzeme tekrar tekrar kullanılacak kadar güçlüdür ve yüksek derecede elastikiyete sahiptir, bu nedenle PVA-c'den yapılmış hayalet doku kalıcı olarak deforme olmadan manipüle edilebilir. Polilaktik asit (PLA) hazır bir sert malzemedir ve kafatası üretimi için kullanılan, ancak, farklı bir baskı malzemesi PLA yerine kullanılabilir, benzer mekanik özelliklere sahiptir ve suda çözünür değilse.
Özellikle beyin hayaletleri gerekli karmaşıklık düzeyine bağlı olarak, farklı yöntemler kullanılarak imal edilmiştir ve çoğaltılması gereken dokular20,21,22,23. Genellikle, bir kalıp kullanılır ve sıvı doku taklit malzemesi içine dökülür. Bazı çalışmalar da sağlıklı bir beynin 3D baskılı özel kalıpları kullanırken ticari kalıplar24 kullanmış ve marker küreler ve şişme kateterler19,25implante ederek beyin lezyonları simüle . Yazarın bilgi nin en iyi için, bu doku taklit ultrason ve X-Ray özellikleri ile oluşturulan bir 3D baskılı hastaya özgü beyin tümörü hayalet modelinin ilk raporudur. Toplam üretim Şekil 1'dekiakış şeması ile görselleştirilir; tüm sürecin tamamlanması yaklaşık bir hafta sürer.

<table><tbody><tr><td>AutodeskFusion 360</td><td>Autodesk Inc., San Rafael, Kaliforniya, Amerika Birleşik Devletleri</td><td>https://www.autodesk.co.uk/products/fusion-360/overview</td><td>CAD yazılımı</td></tr><tr><td>Baryum sülfat</td><td>Kaynak</td> <td>Kimyasalları-CT</td><td></td></tr> <tr><td>tarayıcı</td><td>Medtronic Inc, Minneapolis,</td><td></td> <td>ABD-O-arm 3D mobil X-ray görüntüleme sistemi</td></tr><tr><td>Cam mikro küreler</td><td>Boud Mineralleri</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mekanik karıştırıcı</td><td>IKA</td><td>4442002</td><td>Eurostar Digital 20, IKA</td></tr><tr><td>Meshmixer</td><td>Autodesk Inc., San Rafael, California, Amerika Birleşik Devletleri</td><td>http://www.meshmixer.com</td><td>3D modelleme yazılımı. Sürüm 3.5.484 kullanılan</td></tr><tr><td>Nöronavigasyon sistemi</td><td>Medtronic Inc, Minneapolis, ABD-S7</td><td></td> <td>Gizli İstasyon</td></tr><tr><td>PLA</td><td>Ultimaker (Ultimaker BV, Utrecht, Hollanda)</td> <td>UM9016</td><td></td></tr><tr><td>Potasyum sorbat</td><td>Meridianstar-PVA</td><td></td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Ultimaker-PVA</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>tozu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>363146</td><td>%99+ hidrolize edilmiş, ortalama moleküler ağırlık 85.000-140.000</td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Fisher Scientific</td><td>12893543</td><td></td></tr><tr><td>Ultimaker Cura</td><td>Ultimaker BV, Utrecht, Hollanda</td><td>https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura</td><td>3D baskı yazılımı. Sürüm 4.0.0</td></tr>, <tr><td>Ultimaker S5 Yazıcı</td><td>Ultimaker BV, Utrecht,</td> <td>Hollanda-Ultrason</td><td></td></tr> <tr><td>tarayıcı</td><td>BK Medical, Luton, UK-BK</td><td></td> <td>5000 tarayıcı</td></tr><tr>,<td>Su banyosu</td>, <td>IKA</td><td>20009381</td><td>HBR4 kontrolü, IKA</td></tr><tr><td>3D Slicer</td> <td>http://slicer.org-Hasta</td><td></td> <td>verilerini segmentlere ayırmak için kullanılan yazılım. Sürüm 4.10.2 kullanıldı</td></tr></tbody></table>

beyin tümörü cerrahisi planlaması için ultrason ve x-ray kontrastı ile hastaya Özel polivinil alkol phantom İmalatı

Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning

Hayaletler klinik eğitim, cerrahi planlama ve yeni tıbbi cihazların geliştirilmesi için gerekli araçlardır. Ancak, standart üretim yöntemleri herhangi bir hastaya özgü anatomik detay ı çoğaltmak için optimize değildir ve 3D baskı malzemeleri görüntüleme özellikleri için optimize edilmez, çünkü gerçekçi beyin görüntüleme özellikleri ile anatomik olarak doğru kafa hayaletler oluşturmak zordur. Beyin tümörü cerrahisi sırasında kullanılmak üzere yeni bir navigasyon sistemini test etmek ve doğrulamak için gerçekçi görüntüleme ve mekanik özelliklere sahip anatomik olarak doğru bir hayalet emretmek gerekiyordu. Bu nedenle, bir hayalet giriş ve kalıpların 3D baskı olarak gerçek hasta verileri kullanılarak hem ultrason ve X-Ray kontrastı ile kafatası, beyin ve tümör oluşan bir hastaya özgü kafa hayalet imal geliştirilmiştir. Hayalet aynı zamanda hayalet dokunun ameliyat sırasında insan beyin dokusunun nasıl ele alınılamasına benzer bir şekilde manipüle edilmesine izin veren mekanik özelliklere sahipti. Hayalet, sanal bir ameliyathanedeki cerrahi simülasyon sırasında başarılı bir şekilde test edildi.
Hayalet üretim yöntemi ticari olarak kullanılabilir malzemeler kullanır ve çoğaltılması kolaydır. 3D baskı dosyaları kolayca paylaşılabilir ve teknik tümörün birçok farklı türde kapsayacak şekilde uyarlanabilir.

Açıklanan protokolün ardından, anatomik olarak gerçekçi bir hayalet, hastaya özgü bir kafatası, beyin ve tümörden oluşan bir imal edildi. Hayaletin ilgili anatomik yapıları (kafatası, beyin, tümör) hasta MRG ve BT verileri kullanılarak bölümlere ayrılır(Şekil 2a,b). Hasta intraoperatif ultrason verileri (Şekil 2c; Şekil 2d Şekil 2cile aynı görüntüyü gösterir , ancak tümör ana hatlarıyla) gerçek hasta görüntüleri ile hayalet görüntüleri karşılaştırmak için kullanılmıştır.
Meshes modelin her parçası için oluşturuldu(Şekil 3), ve bu daha sonra 3D kalıpları üretmek için kullanılmıştır. Kalıplar kolayca bir ticari yazıcıya basılmış ve parçaları bir araya getirerek monte edilmiştir. Beyincik kalıbı, tasarlanması ve montajı için en karmaşık olandı (Şekil 4). Kafatası(Şekil 5a)destek malzemesi gerektirdiği için yazdırılması en zor kısımdı, bu yüzden yavaş bir süreçti; tüm baskının tamamlanması toplam üç gün sürdü, bu da protokolde sınırlayıcı bir faktördür.
Tamamlanan hayalet(Şekil 5)bir hasta kafatası, beyin ve tümör gerçekçi bir model oldu. İki beyin hemisferi(Şekil 5b)ayrı ayrı üretildi ve beynin gyri ve sulci'sini içeren gerçekçi bir görünüme sahip. Bu PVA-c doğal rengi olduğu gibi tüm hayalet, renkli beyaz; bu kolayca boya ekleyerek değiştirilebilir ama uygulama için gerekli değildi. Beyincik(Şekil 5c)baskılı kafatası tabanına rahatça sığar ve beyin hemisferbunun üzerine oturur. Tümör beyincik kolayca görülebilir, ekstra kontrast tümör sonuçları olarak onu çevreleyen malzemeden ayıran bir off-beyaz renk olarak sonuçlanır, hangi güvenli bir şekilde bağlı.
Hayalet hem BT hem de ultrason ile görüntülenmiştir(Şekil 6a,b). Baryum sülfat tümöre uygun CT kontrastı vermek için kullanıldı ve tombul görüntü(Şekil 6a)tümör açıkça görselleştirilince bunun sağlandığını göstermektedir. Kafatası, baskı için alınan süreyi azaltmak için 0 dolgu ile yazdırılmamamıştır. Bu nedenle, kafatası CT görüntülerde tamamen gerçekçi görünmüyor, baskı kafes yapısı görülebilir çünkü. Bu uygulama için bir sorun değildir, kafatası nın sadece anahat nöronavigasyon sistemi için gerekli olduğu gibi. Kafatası, CT görüntüsünün bu azaltılmış doğruluğunu önlemek için 0 dolgu ile yazdırılabilir, ancak yazdırma işlemine zaman ekler. Ultrason kontrastı için serebellum, beyin hemisferleri ve tümöre cam mikroküreler eklendi. Sonuçlar, tümörün ultrason görüntüleme(Şekil 6b)ile de görülebildiğini ve çevre dokudan ayırt edilebilebilen sonuçlar dır. Görsel incelemede, hayaletten elde edilen ultrason görüntüleri(Şekil 6b),ve hastadan elde edilenler(Şekil 2c)hayalette kullanılan kontrast maddelerin gerçekçi görüntüleme özellikleri oluşturmada etkili olduğunu göstermektedir.
Hayalet sanal bir ameliyathanede cerrahi simülasyon sırasında test edildi(Şekil 7). Hayalet model cerrahi ameliyat masasına standart bir kafatası kelepçesi kullanılarak yerleştirilmiş ve hayaletin CT taraması klinik nöronavigasyon sistemi kullanılarak kaydedilmiştir. Tümöre retrosigmoid yaklaşım simüle edildi ve tümör çapak deliği ultrason transdüseri ile klinik ultrason sistemi kullanılarak görüntülendi. Cerrahi simülasyon sırasında, hayalet modelin stabil olduğu kanıtlandı ve hayaletin manipüle edilmesinde insan beyninin bu işlem sırasında olduğu gibi herhangi bir hasar gözlenmedi, böylece aynı koşullar altında tekrar tekrar kullanılabilirdi.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig01.jpg"> Şekil 1: Akış şeması bir hastaya özel PVA-c beyin fantomu yapmak için gereken adımları göstermek için. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig02.jpg"> Şekil 2: Hayalet modeli oluşturmak için kullanılan hasta verileri. Sol taraflı vestibüler schwannoma olan bir hastanın veri kaynakları: (a) eksenel kontrastlı gelişmiş T1 ağırlıklı MRG, tümöre işaret eden beyaz ok; (b) kemik vurgulamak için pencereli eksenel kontrastsız CT taraması, beyaz ok tümör nedeniyle genişletilmiş bir iç işitsel meatus doğru işaret; (c) vestibüler schwannoma cerrahisi sırasında elde edilen intraoperatif ultrason görüntüsü; (d) açıklamalı intraoperatif ultrason görüntüsü <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : tümör (ultrasonda hiperekoik), <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> : beyin (serebellum). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig03.jpg"> Şekil 3: Hayaletin her bölümü için tamamlanmış meshes. STL mesh için (a,b) kafatası, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> : sol taraflı retrosigmoid kraniyotomi; (c,d) serebral hemisferler; (e,f) tümör ve serebellum, <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : tümör. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig03large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig04.jpg"> Şekil 4: 3D baskılı beyincik küf. 3D baskılı beyincik kalıp tamamen inşa (sol üst) ve 1 ile 4 numaralandırılır ayrı parçalar. Parça 2'deki delik ('H' ile gösterilir) PVA-c'nin kalıba dökülmesini sağlar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig04large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig05.jpg"> Şekil 5: Tamamlanmış hayalet. Bitmiş hayalet (a) kafatası (b) kafatası üst kaldırıldı ile hayalet: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> : retrosigmoid kraniotomi, <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : tümör, beyin <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> (beyincik), <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61344/icon05.jpg"> beyin (sağ serebral hemisfer); (c) serebellum ve tümör: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : tümör, beyin <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> (serebellum). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig05large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig06.jpg"> Şekil 6: Tomografi ve ultrason görüntüleri hayalet ile elde edinimi. (a) kafatası tabanı ve tümör düzeyi ile tam hayalet eksenel CT görüntü, (b) Kafatası yaklaşık dik bir düzlemde retrosigmoid kraniyotomi ile burr delik ultrason probu ile elde edilen hayalet intraoperatif ultrason görüntüsü (Simüle cerrahi, beyincik tümör doğrudan görüntü için biraz geri çekildi). <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg">: tümör, <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> beyin (beyincik), <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> : sol taraflı retrosigmoid kraniyotomi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig06large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig07.jpg"> Şekil 7: Cerrahi simülasyon sırasında hayalet test. Sanal bir ameliyathanede cerrahi simülasyon yoluyla hayalet modeli test. <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/61344/icon06.jpg">: BT hayalet modelinin kayıtlı tarama sını gösteren nöronavigasyon <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61344/icon03.jpg"> sistemi: hayaleti çapak deliği ultrason transdüseri ile görüntülemek için kullanılan ultrason sistemi (ultrason monitörünün yanında konumlandırılmış olarak görülür). Burada resimdeki modelin sağ taraflı tümörü olan farklı bir hastadan elde edilen verilere dayandığını unutmayın. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig07large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Bu protokol, bir hastanın belirli kafatası, beyin ve tümör hayalet imal açıklar. Bu kalıp oluşturmak için 3D baskı kullanır ve polivinil alkol (PVA-c) doku taklit malzeme olarak kullanılır.

Beyin Tümörü Cerrahisi Planlaması için Ultrason ve X-Ray Kontrastı ile Hastaya Özel Polivinil Alkol Phantom İmalatı

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create ...

Phantom modelleri önemli araçlardır, ama onları anatomik olarak doğru yapmak zordur. Bu protokol bir tümör içeren bir hastaya özgü hayalet oluşturmak için CT ve ultrason kullanır. Yüksek derecede anatomik gerçekçilik elde etmek için karmaşık heterojen modeller ve 3D baskı kullanıyoruz.Hastaya özel beyin hayaletleri cerrahi planlama ve klinik eğitime izin verdikleri için son derece yararlıdırlar ve cerrahların yeni teknikler uygulamasına ve yeni aletleri ve donanımı test etmelerine olanak sağlarlar. Preoperatif kontrastlı T1 ağırlıklı MR GG ve hacimsel BT verilerini aldıktan sonra, görüntüleri bir 3B modelleme yazılımı programına yükleyin ve beyin segmentasyonunu iki yarımküreye bölmek için düz kesim aracını kullanın. Her yarımküreyi ayrı sağ ve sol beyin STL dosyaları olarak kaydedin ve dosyaları uygun bir bilgisayar destekli tasarım yazılımı programına aktarın.Kafes çalışma alanında, gerekli tüm ayrıntıları korurken program tarafından işlenebilmek için her modelin boyutunu mümkün olduğunca küçültme işlevini kullanın. Katı çalışma alanında, içe aktarılan kafesi manipüle edilebilen bir gövdeye dönüştürmek için kafesi BRep aracına kullanın. Tümörün etrafına bir kutu çizmek için oluştur ve kutuyu tıklatın, kutunun tümörü tamamen her tarafa bakışını içine çekmesini sağlamak için görünümü döndürün.İşlem açılır menüsünde, kutuyu yeni bir gövde olarak belirleyin. Değiştir sekmesini tıklatın ve içinde tümör içi boş bir şekil ile bir kutu oluşturmak için kutudan tümör kesmek için birleştirme aracını kullanın. Kalıbın kesilecek yerlerdeki kutudan düzlemoluşturmak için, kutunun ortasından bir düzlem oluşturmak için yapı ve orta düzleme tıklayın.Orta düzleme sağ tıklayın ve düzlemi daha hassas konumlandırmak için ofset düzlemi seçin. Değiştirme sekmesinin altında, kalıbı oluşturulan düzlemler boyunca bölmek için bölünmüş gövde işlevini kullanın ve kalıbın her parçasının yüzüne küçük dairesel perçinler eklemek için çizim ve merkez çapı çemberi oluştur'a tıklayın. Daireleri bir yüze birkaç milimetre dışa doğru çıkarmak ve ilgili yüz üzerinde içe doğru çıkarmak için sağ tıklatın.Ardından kalıbın her parçasını ayrı bir STL dosyası olarak kaydedin. 3D beyin ve tümör kalıplarını yazdırmak için, daha hızlı yazdırma için, yaklaşık 0,2 milimetrelik büyük bir katman yüksekliği ve 3D baskı yazılımında %20'lik düşük dolgu değeri seçin. Kalıplar taban plakası üzerinde uygun şekilde yerleştirilmişse, destek malzemelerine gerek yoktur.Polilaktik asit gibi sert bir malzeme kullanarak kalıpları yazdırın. Kafatası kalıbını yazdırmadan önce, destek malzemesi olarak PVA'yı kullanmak için yazılıma destek eklemeyi seçin. Modeller için PVA hazırlamak için, ısı 1, iki litre konik şişe 90 derece deiyonize su 800 gram ve PVA toz 200 gram dışarı ölçmek.Elektronik bir karıştırıcıyı şişeye yerleştirin ve alt veya yankısıma dokunmamasını isteyin. Hızı dakikada 1,500 devirolarak ayarlayın. Yaklaşık 30 dakikalık bir süre içinde şişeye PVA tozu ekleyin.Tüm PVA eklendiğinde, çözeltiyi 90 dakika daha karıştırın. Yapışkan bir jel elde edildiğinde, su banyosundan şişeyi çıkarın ve malzemenin üstünde bir deri oluşumunu önlemek için plastik şal ile üst kapağı. Soğuduktan sonra, PVA saydam görünür.Bir kabın içine dökün. Küçük beyaz kristaller gözlemlenebilir, ancak yüzeydeki kabarcıklar hafifçe kazınmalıdır. Sonra bir koruyucu olarak PVA% 0.5 potasyum sorbatekleyin ve iyice çözelti karıştırın.Hayaletler hazırlamak için, bir beher içine tümör kalıbını doldurmak ve ayrı bir beher içine geri kalanı dökün yeterli PVA dışarı ölçmek. Tümör için PVA hazırlamak için, ultrason kontrast ı için% 1 cam mikroküreler ve ilk kabın x-ışını kontrast için% 5 baryum sülfat ekleyin. Elde çıkan çözümü elle karıştırın.Katkı maddelerinin homojen bir şekilde karıştırılmasını sağlamak için kabı sonicate ve gerekli kazıyarak herhangi bir kabarcıklar kaldırarak, yaklaşık 10 dakika soğumasını sağlamak için. Birlikte tümör kalıbı güvenli ve kalıp üst delik üzerinden PVA dökün. Eksi 20 derece santigrat dondurucu içine kalıp yerleştirmeden önce, delikten kaçmak için dökülme sürecinde oluşan herhangi bir kabarcıklar izin pVA birkaç dakika dinlenmek için izin verin.Altı saat sonra, oda sıcaklığında altı saat boyunca kalıp eritin. 12 saatlik donma-çözülme döngüsünü tekrarlayın ve kalıbı modelden dikkatlice çıkarın. Sadece gösterildiği gibi uygun kalıplarda beyincik ve beyin hemisfer modelleri oluşturun.Her hayalet model parçası için ikinci donma-çözülme döngüsünden sonra, dikkatle kalıpları modelleri kaldırmak ve kafatası alt modelinin tabanında başak üzerinde beyincik tümör hayalet yerleştirin. Beyincik tümör parçasının üst kısmına iki beyin hemisfer yerleştirin ve kafatası alt modeli üzerinde her boşlukta dört dübel yerleştirin. Sonra üstüne kafatası üst modeli yerleştirin.Gerekirse, model cerrahi de intraoperatif kullanımını simüle etmek için istenilen konuma manevra olabilir. Gösterildiği gibi protokolü takip ederek, hastaya özgü kafatası, beyin ve tümörden oluşan anatomik olarak gerçekçi bir hayalet imal edilebilir. Hayaletiçin ilgili anatomik yapılar hasta MRG ve BT verileri kullanılarak bölümlere ayrılır.Meshes sonra gösterildiği gibi 3D kalıpları üretmek için modelin her parçası için oluşturulabilir. Beyincik küf tasarımı ve montajı için en karmaşık. Kafatası destek malzemesi gerektirdiği nden yazdırılması en zor kısımdır.Tamamlanmış hayalet hastanın kafatası, beyin ve tümör gerçekçi bir model sunuyor. İki beyin hemisferi ayrı ayrı üretilir ve beynin gyri ve sulci içeren gerçekçi bir görünüme sahiptir. Beyincik baskılı kafatası tabanına rahatça sığar ve beyin yarımküreleri bu yapının üstüne oturur.Tümör, tümöre eklenen ekstra kontrast, onu bağlı olduğu çevredeki maddeden ayıran beyaz olmayan bir renkle sonuçlandığı için beyincikte kolayca görülebilir. Tümör hem BT hem de ultrason görüntüleme ile hayalet görüntülenebilir. Daha sonra hasta intraoperatif ultrason verileri gerçek hasta görüntüleri için hayalet görüntüleri karşılaştırmak için kullanılabilir.Kalıpları oluştururken, hayalet katılaşmış zaman kaldırılmak mümkün olacak sağlamak için kesim konumuna özellikle dikkat edin. Hastaya özel bir beyin fantomu yaratarak, beyin cerrahlarını intraoperatif ultrason kullanımında eğitmek için de kullanılabilecek yeni bir sinirsel navigasyon sistemini test edebildik.

patient-specific-polyvinyl-alcohol-phantom-fabrication-with

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Bu kağıt hayalet gibi ultrason (US), bilgisayarlı tomografi (BT) ve manyetik olarak hayvan görüntüleme yöntemleri tümör boyutu ölçüm kalite güvence (QA) için (TM) malzemeler doku taklit yapılmış bir klinik öncesi multimodalite inşa içi prosedürleri açıklar rezonans görüntüleme (MRG).

Tümör Boyutu Ölçüm Kalite Güvencesi için Doku-taklit eden malzemeler kullanarak Klinik öncesi modelli Phantom İnşaatı

Yakın kızılötesi floresan (NIRF) görüntüleme, intraoperatif tümör lokalizasyonu ve cerrahi sınır durumunun değerlendirilmesini sağlayarak meme kanseri cerrahisinin terapötik sonucunu iyileştirebilir. Floresan tümör simüle edici inklüzyonlar içeren doku simüle eden meme fantomları kullanılarak, meme kanseri hastalarında NIRF görüntülemenin potansiyel klinik uygulamaları standardizasyon ve eğitim amaçları için değerlendirilebilir.

Meme Kanseri Cerrahisinde Potansiyel Yakın kızılötesi Floresans Görüntüleme Uygulamaları değerlendirilmesi için Phantom Doku-simüle

Optik doku hayaletler kalibrasyon ve optik görüntüleme sistemleri karakterizasyonu ve teorik modeller doğrulama için gerekli araçlardır. Bu makalede bir yöntem için çoğaltma doku optik özellikleri ve üç boyutlu doku yapısı içerir hayalet imalat detayları.

İmalat ve Macrostructure içeren optik doku hayaletler karakterizasyonu

Burada aneurysmal, aort dokusu taklit eden hayaletler kullanılmak üzere test ultrason elastography üretimi için bir yöntem açıklanmaktadır. Bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve 3 boyutlu (3D) baskı teknikleri üretmek aort hayaletler öngörülebilir, karmaşık geometriler ile kontrollü deneyler algoritmalarıyla Imaging elastographic doğrulamak için kombine kullanımı.

Abdominal aort hidrojel doku-taklit üretim hayaletler ultrason Elastography doğrulama

Bu iletişim kuralı kavitasyon jel hayaletler, yakın kızılötesi lazer ışık ve yüksek yoğunluklu odaklı ultrason (HIFU) eşzamanlı maruz üzerinden kontrol edilebilir çekirdekleşme gösterir. Kavitasyon etkinlik HIFU görüntüleme ve/veya terapötik kullanımı arttırmak için daha sonra kullanılabilir.

Kavitasyon yüksek yoğunluklu arttırmak için Plazmonik altın nano tanecikleri üzerinden kontrol edilebilir çekirdekleşme ultrason uygulamaları odaklı

Bu çalışmada yoğun odaklı ultrason ultrason destekli aşamalı-array sistemi odak düzlemi hedefleme doğruluk değerlendirmek için bir protokol açıklar.

Odak düzlemi hedefleme doğruluk bir ultrason destekli yoğun için değerlendirilmesi odaklı ultrason aşamalı-array sistemi

Spin kaplama, polijet baskı ve erimiş biriktirme modelleme biyolojik doku yapısal ve fonksiyonel özelliklerini taklit çok katmanlı heterojen hayaletler üretmek için entegre edilmiştir.

Biyolojik Doku Simüle Etmek Için Hayaletlerin Multimodal 3D Baskısı

Bu protokol, optik ve akustik biyomedikal görüntüleme uygulamaları için bağımsız olarak ayarlanabilir akustik ve optik özelliklere sahip, kararlı, biyolojik olarak ilgili bir hayalet malzemenin üretimini açıklamaktadır.

Optik ve Akustik Görüntüleme için Kararlı Bir Fantom Malzeme

Burada, ultrason eşliğinde rejyonel anestezi eğitimi için dört özel balistik jelatin ultrason fantomunun tasarımını ve oluşturulmasını gösteriyoruz. Fantomları bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanarak tasarladık, silikon kalıplar oluşturmak için 3D baskılı modeller kullandık ve daha sonra özel doku katmanları oluşturmak için eritilmiş balistik jeli kalıplara döktük.

Ultrason Kılavuzluğunda Sinir Bloğu Eğitimi için Uygun Fiyatlı, Dayanıklı, Orta Sadakatli Balistik Jel Fantomlar Oluşturma

Bu makale, plazmonik fototermal tedavi için optik özellikleri çoğaltan tümör dokusu fantomlarının hazırlanmasına yönelik protokolü sunmaktadır. Fantom hazırlama, fototermal değerlendirmeler ve terapötik parametreleri değerlendirmek için fototermal sıcaklık ölçümlerine dayalı geliştirilen sayısal modelin doğrulanmasını detaylandırır ve ön test için in vivo çalışmalara etik, uygun maliyetli bir alternatif sunar.

Plazmonik Fototermal Kanser Tedavisi: Fototermal Sıcaklık Dağılımını Görselleştirmek için Nanopartikül Gömülü Tümör Dokusu Taklit Eden Fantomlar

Bu protokol, anizotropik polivinil alkol (PVA) fantomlarının üretimi için sağlam ve tekrarlanabilir bir yöntemi tanımlar—mekanik olarak anizotropik yumuşak dokuları (örneğin iskelet kasını) hedef alan ultrason elastografi tekniklerinin doğrulanması için temel araçlar.

Ultrason Elastografisi için Anizotropik Polivinil Alkol Hayalet Üretimi: Prosedür ve Kalite Kontrolleri

Keşfedin, beyin tümörü cerrahisi planlaması için hasta özel polivinil alkol phantom üretimini. CT ve ultrason görüntüleme kullanarak anatomik olarak gerçekçi modeller oluşturun.

Beyin Tümörü Cerrahisi Planlaması için Ultrason ve X-Ray Kontrastı ile Hastaya Özel Polivinil Alkol Phantom İmalatı

Daha fazla video keşfet