गहरी मस्तिष्क उत्तेजना प्रत्यारोपण के लिए बर्र होल रिंग के निर्माण में 3 डी मुद्रण के आवेदन

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Behavior

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Summary

यहाँ, हम गहरी मस्तिष्क उत्तेजना प्रत्यारोपण के निर्माण में 3 डी मुद्रण प्रदर्शित करने के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं.

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Chen, J., Chen, X., Lv, S., Zhang, Y., Long, H., Yang, K., Qi, S., Zhang, W., Wang, J. Application of 3D Printing in the Construction of Burr Hole Ring for Deep Brain Stimulation Implants. J. Vis. Exp. (151), e59560, doi:10.3791/59560 (2019).

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Abstract

3 डी मुद्रण व्यापक रूप से 1980 के दशक के बाद से चिकित्सा के क्षेत्र में लागू किया गया है, विशेष रूप से सर्जरी में, इस तरह के preoperative सिमुलेशन, शारीरिक सीखने और शल्य चिकित्सा प्रशिक्षण के रूप में. यह एक neurosurgical प्रत्यारोपण का निर्माण करने के लिए 3 डी मुद्रण का उपयोग करने की संभावना को जन्म देती है. हमारे पिछले काम एक उदाहरण के रूप में Burr छेद की अंगूठी का निर्माण लिया, कंप्यूटर सहायता प्राप्त डिजाइन (सीएडी), प्रो इंजीनियर (प्रो / ई) और 3 डी प्रिंटर की तरह सॉफ्टवेयर का उपयोग करने की प्रक्रिया का वर्णन भौतिक उत्पादों का निर्माण. यही कारण है कि, तीन चरणों की कुल की आवश्यकता है, 2 डी छवि के ड्राइंग, बर्र छेद की अंगूठी के 3 डी छवि का निर्माण, और एक 3 डी प्रिंटर का उपयोग करने के लिए Burr छेद की अंगूठी के भौतिक मॉडल मुद्रित. इस प्रोटोकॉल से पता चलता है कि कार्बन फाइबर से बना बर्र छेद अंगूठी तेजी से और सही 3 डी मुद्रण द्वारा ढाला जा सकता है. यह संकेत दिया है कि दोनों सीएडी और प्रो / ई सॉफ्टवेयर नैदानिक इमेजिंग डेटा के साथ एकीकृत करने के माध्यम से बर्र छेद अंगूठी का निर्माण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और आगे लागू 3 डी मुद्रण व्यक्तिगत उपभोक्ता बनाने के लिए.

Introduction

3 डी मुद्रण 1980 के दशक के बाद से चिकित्सा के क्षेत्र में लागू किया गया है, विशेष रूप से पूर्व ऑपरेटिव सिमुलेशन, शारीरिक सीखने और शल्य चिकित्सा प्रशिक्षण1के लिए सर्जरी में. उदाहरण के लिए, मस्तिष्कवाहिकीय संचालन में, preoperative सिमुलेशन 3 डी मुद्रित संवहनी मॉडल2का उपयोग करके आयोजित किया जा सकता है। 3 डी मुद्रण के विकास के साथ, बनावट, तापमान, संरचना और मस्तिष्क रक्त वाहिकाओं के वजन नैदानिक परिदृश्यों की सबसे बड़ी हद तक नकली किया जा सकता है। प्रशिक्षु ऐसे मॉडलों पर काटने और क्लैम्पिंग जैसे सर्जिकल ऑपरेशन कर सकते हैं। सर्जनों के लिए यह प्रशिक्षण3,4,5है . वर्तमान में, 3 डी प्रिंटिंग द्वारा गठित टाइटेनियम पैच भी धीरे-धीरे लागू किया गया है6,क्योंकि इमेजिंग और पुनर्निर्माण के बाद 3 डी प्रिंटिंग द्वारा विकसित खोपड़ी prostheses अत्यधिक अनुरूप हैं। हालांकि, न्यूरोसर्जरी में 3 डी प्रिंटिंग का विकास और आवेदन अभी भी सीमित है।

बर्र होल रिंग, लीड निर्धारण उपकरण के एक भाग के रूप में, व्यापक रूप से गहरे मस्तिष्क उत्तेजना (डीबीएस)7,8,9,10में इस्तेमाल किया गया है । हालांकि, वर्तमान Burr छेद के छल्ले एकीकृत विनिर्देशों और आयामों के अनुसार चिकित्सा उपकरण निर्माताओं द्वारा किए जाते हैं. इस मानक बर्र छेद अंगूठी हमेशा सभी स्थितियों के लिए उपयुक्त नहीं है, जैसे खोपड़ी कुरूपता और खोपड़ी शोष. इससे प्रचालन की अनिश्चितताएं बढ़ सकती हैं और आकुदरता में कमी आ सकती है। 3 डी प्रिंटिंग के उद्भव से नैदानिक परिदृश्यों 5 में रोगियों के लिए व्यक्तिगत बर्र होल के छल्ले का विकास संभव हो जाताहै. एक ही समय में, बर्र छेद की अंगूठी, जो प्राप्त करने के लिए आसान नहीं है, व्यापक preoperative प्रदर्शन और शल्य चिकित्सा प्रशिक्षण1के लिए अनुकूल नहीं है.

ऊपर उल्लिखित समस्याओं का समाधान करने के लिए, हमने 3डी प्रिंटिंग के साथ एक बर्र होल रिंग का निर्माण करने का प्रस्ताव किया। हमारी प्रयोगशाला में एक पिछले अध्ययन डीबीएस11के लिए एक अभिनव बर्र छेद अंगूठी का वर्णन किया . इस अध्ययन में, इस अभिनव Burr छेद अंगूठी एक उत्कृष्ट उदाहरण के लिए विस्तृत उत्पादन प्रक्रिया का प्रदर्शन के रूप में माना जाएगा. इसलिए, इस अध्ययन का उद्देश्य एक मॉडलिंग प्रक्रिया और 3 डी मुद्रण का उपयोग कर एक ठोस बर्र छेद अंगूठी के निर्माण की एक विस्तृत तकनीकी प्रक्रिया प्रदान करना है.

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Protocol

1. एक दो आयामी ड्राइंग (2 डी) एक बर्र छेद अंगूठी की छवि

  1. 2D कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (CAD) सॉफ़्टवेयर खोलें और फिर ग्राफ़िकल दस्तावेज़ बनाएँ.
  2. ड्रा पर क्लिक करें आरेखण पर ठोस रेखा के साथ कोई संदर्भ बिंदु रेखा और आरेखित करना. संशोधित करें क्लिक करें ] ऑफ़सेटकरें, और आदेश पंक्ति में विशिष्ट ऑफ़सेट दूरी लिखें.
  3. ऑब्जेक्ट पर क्लिक करें और एक ठोस रेखा बनाने के लिए बाएँ माउस बटन द्वारा दबाएँ. संशोधित करें क्लिक करें ] ट्रिम,छंटनी की जा करने के लिए क्षेत्र का चयन करें और अतिरिक्त लाइन पर क्लिक करें।
  4. उदाहरण के लिए भीतरी बर्र छेद की अंगूठी ले लो, सीएडी सॉफ्टवेयर में पूर्व निर्धारित आकार के आधार पर आंतरिक अंगूठी के तीन अलग अलग विचारों को आकर्षित. सबसे पहले, सामने का दृश्य खींचना और ग्राफ को सावधानी से संशोधित करें जब तक कि यह अपेक्षित संरचना से मेल नहीं खाता(चित्र 1घ)।
  5. ड्रा करें क्लिक करके शीर्ष दृश्य आरेखित करें ] पहले संदर्भ बिंदु बनाने के लिए पंक्ति और फिर ड्रा पर क्लिक करें | वृत्त ] मध्य, व्यास,और इनपुट कमांड विंडो में वृत्त या व्यास के विशिष्ट त्रिज्या की मात्रात्मक मान. वृत्त बनाने के लिए संदर्भ बिंदु के केंद्र पर क्लिक करें (चित्र 1) .
  6. भीतरी बर्र छिद्र वलय के बाएँ दृश्य को अग्र दृश्य के समान दृष्टिकोण के साथ खींचें (चित्र 1ं ब)
  7. आयाम पर क्लिक करें ] व्यास, और फिर वृत्त के व्यास को चिह्नित करने के लिए परिधि पर क्लिक करें (चित्र 1) .
  8. आयाम पर क्लिक करें ] रैखिक और सभी संबद्ध संरचनाओं की लंबाई और मोटाई को चिह्नित करें (चित्र 1d,e)। आयाम क्लिक करें ] कक्ष के कोण को चिह्नित करने के लिए त्रिज्या (चित्र 1)।
  9. उसी प्रोटोकॉल का उपयोग करके, बाह्य बर्र होल वलय के द्वि-आयामी आरेखणों का निर्माण करें, और वास्तविक आकार तथा लेबलिंग चिह्नित करें (चित्र 1ए - ग)।
  10. उत्पादन प्रक्रिया की तकनीकी आवश्यकताओं को जोड़ें, जिसमें ताकत, क्रूरता और दरारें की कमी शामिल है। इसके अलावा, बाहरी दीवार के चिकनाई की जरूरत है।
  11. बर्र छेद अंगूठी के 2 डी छवि को बचाने के लिए सहेजें पर Clink.
    नोट: ऊपर उल्लिखित इन संरचनाओं के सभी मिलीमीटर (मिमी) की इकाइयों में हैं।

2. बर्र छेद अंगूठी के एक 3 डी छवि का निर्माण

  1. 3 डी ड्राइंग सॉफ्टवेयर शुरू (सामग्री की मेजदेखें). नया ] का चयन करें भाग ] डिफ़ॉल्ट टेम्पलेट का उपयोग करकेठोस और अनचेक करें. नई फ़ाइल विकल्पों में part$solid का चयन करें और एक भौतिक भाग मॉडल को सेट करने के लिए एक नया इंटरफ़ेस बनाने के लिए Ok पर क्लिक करें।
  2. दाईं ओर मेनू प्रबंधक में भाग सुविधा पर क्लिक करें और बनाएँ का चयन करें | ठोस ] पत्रक जोड़ें| SOLID ड्रॉप-डाउन मेनू में, घुमाएँ का चयन करें | हो गया. प्रारंभिक स्केच के निशान पर क्लिक करें. स्केच विमान के रूप में "सामने" विमान का चयन करें, तो SKET दृश्यके तहत डिफ़ॉल्ट क्लिक करें।
  3. विंडो के दाईं उपकरण पट्टी पर डॉटेड रेखा का चयन करें और द्वि-आयामी स्केच में भाग के शीर्ष अनुभाग को आरेखित करें. विशिष्ट आकार द्वि-आयामी आरेखण के अधीन होगा. फिर अनुरूपकरें क्लिक करें, और बाहर निकालना के प्रोट्रेशन विंडो में किया का चयन करें। डेटम विमान आइकन पर क्लिक करें.
  4. मेनू प्रबंधक में, बनाएँ का चयन करें | ठोस ] पत्रक जोड़ें,और घुमाएँ ] हो गया. गुण मेनू में द्विपक्षीय क्लिक करें और हो गयाक्लिक करें.
  5. फ्रंट पर क्लिक करें | आगे ] डिफ़ॉल्ट और फिर डेटम विमान | डॉटेड लाइन बाहरी बर्र छेद अंगूठी के हुक के पार अनुभाग का निर्माण करने के लिए। फिर मेनू प्रबंधक में हो गया द्वारा पीछा अनुरूप करें क्लिक करें। इनपुट "50" संकेत दिशा में कोण में [45.0000],और फिर प्रोट्रेशन विंडो में किया क्लिक करें और अंत में, रंग बटन पर क्लिक करें.
    नोट: कोण की इकाई डिग्री (जेड) है।
  6. भाग सुविधा में Redefine का चयन करें और हुक की रेखा संरचना पर क्लिक करें. आदेश अनुभाग इनपुट करें ] परिभाषित करें ] स्केच|
  7. डॉटेड लाइन आइकन पर क्लिक करें, हुक अनुभाग पर दो वर्ग embossments बनाएँ, तो इनपुट आदेश ठीक है | हो गया ] रंग|
  8. डेटम अक्ष चिह्न क्लिक करें, फिर इनपुट आदेश एक आधार सम्मिलित करें | क्रॉस,रेखा संरचना के केंद्र अक्ष पर क्लिक करें, डेटम प्लेन में कोण क्लिक करें, और तब रेखा संरचना दृश्य में "सामने" विमान क्लिक करें. ऑफ़सेट मेनू में इनपुट मान क्लिक करें. इनपुट "-45" में "संकेत दिशा में कोण[45.0000]|
    नोट: कोण की इकाई डिग्री (जेड) है।
  9. सुविधाओं पर क्लिक करें | प्रतिलिपि बनाएँ ] दर्पण| हुक पर क्लिक करें के रूप में ऑब्जेक्ट और इनपुट आदेश हो गया का चयन करें | हो गया. कॉपी को पूरा करने के लिए डेटम प्लेन पर क्लिक करें। इसी तरह, शेष दो हुक इस तरह से नकल कर रहे हैं. 7.23 मिमी की त्रिज्या के साथ एक चक्र का निर्माण करने के लिए संकेंद्री चक्र बनाएँ पर क्लिक करें, सर्कल की अनावश्यक लाइनों को हटाने के लिए चयनित अंक आइकन पर आदिमों के विभाजन पर क्लिक करें।
  10. पूर्ण बाहरी दीवार अनुभाग बनाने के लिए सही उपकरण पट्टी में ठोस रेखा बटन क्लिक करें. उसके बाद इनपुट आदेश ठीक है | हो गया.
    नोट: त्रिज्या की इकाई मिलीमीटर (मिमी) है।
  11. इनपुट "4" दर्ज गहराईमें, तो रंगपर क्लिक करें. आदेश मिरर इनपुट करें हो गया. फिर ऑब्जेक्ट पर क्लिक करें और हो गयाक्लिक करें. कॉपी को पूरा करने के लिए डेटम प्लेन पर क्लिक करें।
  12. आदेश प्रतिलिपि इनपुट करें ] आईना ] हो गया, और अलग अलग दिशाओं में दो बाहरी दीवारों का चयन करें, अनुरूप करने के लिए किया क्लिक करें. कॉपी को पूरा करने के लिए डेटम प्लेन पर क्लिक करें।
  13. आदेश दृश्य इनपुट करें ] मॉडल सेटिंग्स ] रंग और उपस्थिति ] जोड़ें. आरजीबी रंग स्लाइडर समायोजित करें और ग्राफ़िक विवरण को अधिक विज़ुअल रूप से दिखाने के लिए रंग को भूरे रंग में समायोजित करें. उसके बाद इनपुट आदेश बंद करें | सेटिंग्स ] ठीकहै .
  14. छुपी हुई रेखाओं को समाप्त करनेवाले बटन पर क्लिक करें, संकेंद्री वृत्त बनाएँक्लिक करें, बाहरी दीवार पर बाहरी किनारा बनाना जारी रखें, अतिरिक्त लाइनों को हटाने के लिए चयनित बिंदुओं पर आदिमों का विभाजन क्लिक करें, और क्लिक करें ठोस लाइन बटन एक पूरा अनुभाग में नए जोड़े गए बाहरी किनारे कनेक्ट करने के लिए। ठीकक्लिक करें .
  15. अंतर गहराईमें इनपुट "0.8" | प्रोट्रेशन विंडो में ठीक क्लिक करें. मेनू प्रबंधक में, इनपुट आदेश प्रतिलिपि | आईना ] हो गया. ऑब्जेक्ट पर क्लिक करें और किएगए क्लिक करें. इनपुट आदेश उत्पन्न बेंचमार्क | ऑफ़सेट|
    नोट: गहराई की इकाई मिलीमीटर (मिमी) है।
  16. ऑफ़सेट में इनपुट मान क्लिक करें और निर्दिष्ट दिशा के Isometric केरूप में "0.4" दर्ज करें, फिर पूर्णक्लिक करें.
    नोट: ऑफ़सेट की इकाई मिलीमीटर (मिमी) है।
  17. आदेश प्रतिलिपि इनपुट करें ] आईना ] हो गया,बाहरी दीवार पर क्लिक करें. इनपुट आदेश हो गया का चयन करें ] हो गया. पूर्ण का चयन करें क्लिक करें और पूर्णक्लिक करें. प्रतिलिपि पूर्ण करने के लिए छवि का आधार क्लिक करें. इस प्रकार, बाहरी दीवार और वर्ग उभरन का दर्पण संक्रिया क्रमशः पूर्ण हो जाता है।
  18. आदेश फ़ाइल इनपुट करें ] प्रतिलिपि बनाएँ,भाग प्रकार ड्रॉप-डाउन मेनू में STL (*stl) के रूप में स्वरूप सहेजें का चयन करें, भाग संख्या दर्ज करें और Okक्लिक करें.
  19. आउटपुट STL संवाद बॉक्स में, 0.006 करने के लिए तार ऊंचाई और कोण नियंत्रण 0.00001 को समायोजित करें। आदेश लागू करें इनपुट करें | ठीकहै .
  20. आंतरिक अंगूठी के 3 डी छवि का निर्माण करने के लिए ऊपर के रूप में एक ही तरीके का उपयोग करें।

3. बर्र छेद अंगूठी के भौतिक मॉडल मुद्रित करने के लिए 3 डी प्रिंटर का उपयोग करना

  1. मॉडल का पता लगाने सॉफ्टवेयर खोलें, इनपुट कमांड परियोजना | खोलें,फ़ाइल खोलें पॉप-अप संवाद बॉक्स में एक STL फ़ाइल चुनें, फिर खोलेंक्लिक करें. इस सॉफ़्टवेयर में यदि इस मॉडल में दोष पाए जाते हैं तो एक चेतावनी दिखाई देगी (चित्र 3)। यदि पाया जाता है, तो मुद्रण से पहले मॉडल को सुधारें. यदि कोई दोष नहीं हैं, तो आउटपुटक्लिक करें.
  2. पुष्टि करें कि बाहरी अंगूठी के पूरा होने के बाद, इनपुट आदेश भाग | निर्यात भाग ] एसटीएल के रूप में | सहेजें. भीतरी अंगूठी के दोषों का पता लगाने के लिए उपरोक्त निर्देशों का उपयोग करें।
  3. मॉडल का पता लगाने के बाद, मुद्रित पथ डिज़ाइन करने की आवश्यकता है। टुकड़ा सॉफ्टवेयर खोलें, फ़ाइल क्लिक करें | मॉडल फ़ाइल लोड करें,एक STL फ़ाइल पर क्लिक करें और आयात करने के लिए खोलें क्लिक करें.
  4. भाग का चल ट्रैक चुनने के लिए बाएँ माउस बटन क्लिक करें, भागों की स्थिति समायोजित करें. स्क्रीन के बाईं ओर, मुद्रण गति को 30 मिमी/s, मुद्रण तापमान को 210 डिग्री सेल्सियस और बिस्तर के तापमान को 80 डिग्री सेल्सियस(चित्र 4)पर सेट करें।
  5. मुद्रित पथ जनरेट करने के लिए फ़ाइल को Gcode स्वरूप में सहेजने के लिए SD पर टूलपथ क्लिक करें (चित्र 3).
  6. 3 डी प्रिंटर शुरू, मुख्य अंतरफलक पर Preheating बटन पर क्लिक करें, 80 डिग्री सेल्सियस और नोजल तापमान 210 डिग्री सेल्सियस के लिए बिस्तर के प्रीहीट तापमान सेट। जब तापमान पूर्व निर्धारित मान में बढ़ जाता है, तो मुद्रण क्लिक करें, लक्ष्य फ़ाइल का चयन करें और मुद्रण प्रारंभ करने के लिए पुष्टि करें क्लिक करें.
  7. बाहरी वलय पहले मुद्रित की जाएगी (चित्र 5) नीचे का समर्थन ग्रिड का निर्माण होने के बाद, मुद्रण नोजल परत द्वारा बाह्य वलय लंबवत परत का निर्माण करना शुरू कर देता है (चित्र 5- घ)। इस प्रक्रिया के बारे में 13 मिनट लगते हैं.
  8. बाहरी अंगूठी के गठन के बाद, प्रिंटर नोजल सही पक्ष पर भीतरकी अंगूठी बनाने के लिए जारी है (चित्र 5ग, डी),जो के बारे में 8 मिनट लगते हैं.
  9. ठंडा करने और गठन होने के बाद दोनों भागों को मंच से निकालें (चित्र 5ई, एफ)।

4. निरपेक्ष त्रुटि का मापन

  1. निरपेक्ष त्रुटि को मापने के लिए, पाँच मुद्रित भागों यादृच्छिक रूप से का चयन करें। उपाय और वर्नियर कैलिपर्स के साथ प्रत्येक भाग के मापदंडों को रिकॉर्ड. 0.02 मिमी पर माप सटीकता चुनें.
  2. प्रत्येक भाग की माध्य त्रुटि तथा निरपेक्ष त्रुटि की त्रुटि श्रेणी परिकलित कीजिए (चित्र 6क,ब)

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Representative Results

2 डी छवियों के तीन विचार वाणिज्यिक सीएडी सॉफ्टवेयर के माध्यम से बनाया गया था (सामग्री की तालिकादेखें). इन चित्रों में व्यावहारिक आकार और तकनीकी आवश्यकताएँ भी जोड़ी गई हैं (चित्र 1)। इसके अतिरिक्त, त्रि-आयामी डेटा का निर्माण (चित्र 2) में किया गया था और इसे एसटीएल प्रारूप में सहेजा गया था (चित्र 3)। चित्र ाा्वितके अनुसार, प्रिंटर के प्लेटफार्म पर ठोस भाग बनाए गए थे। इन भागों के पाँच समूहों का चयन, निरपेक्ष त्रुटि और त्रुटि श्रेणी की गणना की गई थी (चित्र 6a,b). परिणाम से पता चला कि, बाहरी अंगूठी में, अधिकतम निरपेक्ष त्रुटि और न्यूनतम निरपेक्ष त्रुटि कमर के बाहर व्यास में और क्रमशः शीर्ष की मोटाई में पाए गए. आंतरिक अंगूठी में, अधिकतम निरपेक्ष त्रुटि और न्यूनतम निरपेक्ष त्रुटि क्रमशः अंदर व्यास और शीर्ष की मोटाई में पाए गए. कुल त्रुटि श्रेणी थी [0.00, 0.59](चित्र 6a,b).

STL फ़ाइल आगे टुकड़ा करने solfware में Gcode फ़ाइल में कनवर्ट किया जाता है। उसके बाद, Gcode फ़ाइल एक एसडी कार्ड का उपयोग कर 3 डी प्रिंटर में फैलता है. 3 डी प्रिंटर में, कार्बन फाइबर खिला बंदरगाह के माध्यम से खिलाया गया था. कार्बन फाइबर के पिघलने को नियंत्रित करने के लिए एक तापमान नियंत्रण इकाई का उपयोग किया गया था और नोजल का उपयोग मुद्रण सामग्री की रिहाई को नियंत्रित करने और ठोस मॉडल का निर्माण करने के लिए किया गया था।

Figure 1
चित्रा 1: बर्र छेद अंगूठी की 2 डी छवि. (एक-) 2D दृश्य (सामने दृश्य, बाएँ दृश्य और शीर्ष दृश्य, क्रमशः) बाहरी अंगूठी की. (-) 2D दृश्य (सामने दृश्य, बाईं ओर देखने और ऊपर, क्रमशः देखें) आंतरिक अंगूठी की. इकाई: mm. कृपया यहाँ क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए.

Figure 2
चित्रा 2: बर्र छेद अंगूठी के 3 डी छवि. (एक-ग)3 डी दृश्य (सामने देखने, बाईं दृश्य और शीर्ष दृश्य, क्रमशः) बाहरी अंगूठी की. (-) 3 D दृश्य (सामने दृश्य, बाईं ओर देखने और शीर्ष दृश्य, क्रमशः) आंतरिक अंगूठी की. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र3: 3 डी मुद्रण के माध्यम से एक Burr छेद की अंगूठी के निर्माण के लिए flowchart. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4: सॉल्फवेर को टुकड़ा करके बर्र होल वलय को टुकड़ा करने की प्रक्रिया। टुकड़ा solfware में, STL मॉडल 0.1 मिमी मोटी परतों (काले ठोस तीर) में कटा हुआ था. गति और तापमान जैसे पैरामीटर (लाल बॉक्स) इस प्रकार थे: 30 मिमी/s पर मुद्रण की गति, 210 डिग्री सेल्सियस पर मुद्रण तापमान और 80 डिग्री सेल्सियस पर बिस्तर के तापमान। अंत में, हम उपकरण सहेजेंदबाया, और STL फ़ाइल सीधे 3 डी मुद्रण के लिए Gcode फ़ाइलों में परिवर्तित किया गया था. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5: 3 डी मुद्रण के माध्यम से बर्र छेद अंगूठी के निर्माण का उदाहरण. (एक) बाईं ओर ठोस तीर नोजल संकेत दिया और सही पक्ष पर ठोस तीर छू buildplate, जो ठोस मॉडल की मेजबानी के लिए इस्तेमाल किया गया था दिखाया. () बाहरी वलय (ठोस तीर) का निर्माण स्पर्श बिल्डप्लेट पर किया गया था। (ग)भीतर की अंगूठी स्पर्शी बुइलप्लेट (ठोस तीर) पर बनाई गई थी। (घ)भीतरी अंगूठी बिस्तर के दाईं ओर (ठोस तीर) बनाई गई थी। (ई-च) पॉलिश करने के बाद आंतरिक अंगूठी और बाहरी अंगूठी (ठोस तीर) का उदाहरण। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्र 6: निरपेक्ष त्रुटि का मापन। (क)बाह्य रिंगों की निरपेक्ष त्रुटि और त्रुटि श्रेणी (AE ] एमवी - एसवी ]; मुख्य संरचनाएं: (1) शीर्ष का बाहरी व्यास; (2) कमर का बाहरी व्यास; (3) मुख्य शरीर की मोटाई; (4) शीर्ष की मोटाई; (5) हुक की चौड़ाई; (6) शीर्ष के भीतरी व्यास). (ख)आंतरिक छल्ले की निरपेक्ष त्रुटि और त्रुटि श्रेणी (AE ] एमवी - एसवी ]; मुख्य संरचनाएं: (1) शीर्ष के व्यास के बाहर; (2) नीचे के बाहरी व्यास; (3) भीतरी व्यास; (4) कुल ऊंचाई; (5) नीचे की मोटाई; (6) शीर्ष की मोटाई। P ] भाग, MV - मापा मान, SV - मानक मान, एई - निरपेक्ष त्रुटि, ईआर ] त्रुटि श्रेणी. सटीकता ] 0.02 मिमी; इकाई - मिमी. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक फ़ाइल 1: बाहरी Burr छेद अंगूठी. इस फ़ाइल को देखने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें. (डाउनलोड करने के लिए राइट-क्लिक करें.)

पूरक फ़ाइल 2: इनर बर्र होल रिंग. इस फ़ाइल को देखने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें. (डाउनलोड करने के लिए राइट-क्लिक करें.)

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Discussion

इन परिणामों से पता चला है कि प्रयुक्त सॉफ्टवेयर बर्र होल के छल्ले के 3 डी मॉडल बनाने के लिए व्यवहार्य थे (चित्र 1 और चित्र 2) और 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग निर्दिष्ट सामग्री के साथ ठोस मॉडल बनाने के लिए किया जा सकता है ( चित्र4)। ठोस मॉडल के आकार के संदर्भ में, वर्नियर कैलिपर्स द्वारा किए गए माप के माध्यम से निर्धारित 0 से 0.59 मिमी तक एक निरपेक्ष त्रुटि थी(चित्र 6)। कुछ हद तक, त्रुटि अपरिहार्य है क्योंकि इस तरह के पूर्ण त्रुटि मुद्रण उपकरण की गुणवत्ता के रूप में कई कारकों से आता है. औद्योगिक प्रिंटर बेहतर परिशुद्धता हो सकता है. इसके अलावा, जब छोटे और अधिक सटीक भागों का निर्माण, निरपेक्ष त्रुटि और अधिक स्पष्ट है. सामान्य तौर पर, जैसा कि चित्र 3में दिखाया गया है, मॉडल का निर्माण करने और 3डी प्रिंटिंग द्वारा ठोस मॉडल का निर्माण करने वाली प्रक्रिया प्रभावी और व्यवहार्य है। हालांकि वहाँ एक पूर्ण त्रुटि है, इस तरह की त्रुटि प्रिंटर की गुणवत्ता में सुधार लाने और सही मुद्रण मानकों का समायोजन करके कम किया जा सकता है.

डीबीएस के लिए एक अभिनव बर्र छेद अंगूठी पहले11प्रकाशित किया गया था . इस अध्ययन में, एक ही मॉडल एक उदाहरण के रूप में लागू किया गया था आगे संबंधित प्रत्यारोपण बनाने की व्यवस्थित प्रक्रिया का प्रदर्शन. वर्तमान में, 3 डी मुद्रण के सीमित नैदानिक आवेदन में, मॉडल निर्माण आम तौर पर दो तरीकों को गोद ले: सबसे पहले, सीएडी मॉडलिंग आगे 3 डी मुद्रण संचालन12के लिए 3 डी मॉडल उत्पन्न करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. दूसरे, इमेजिंग डेटा (DICOM के प्रारूप में की तरह) सीटी और एमआरआई डेटा के अनुसार तीन आयामी मॉडल में रोगियों की हड्डी संरचना के पुनर्निर्माण के लिए इस्तेमाल किया गया है. प्रतिपादन के बाद, डेटा आगे संपादन योग्य STL फ़ाइलों में परिवर्तित किया जा सकता है, और फिर अत्यधिक नकली शारीरिक संरचना 3 डी मुद्रण12,13,14द्वारा उत्पादन किया जा सकता है. इसी प्रकार, आकृति विज्ञान के लिए अत्यधिक उपयुक्त सामग्री को पैचिंग या प्रत्यारोपण किया जा सकता है जो तीन आयामी पुनर्निर्माण15,16,17की शारीरिक संरचना के अनुसार तैयार किया जा सकता है। इस विधि cranioplasty में लागू किया गया है. पिछले एक अध्ययन से पता चला है कि 3 डी प्रिंटिंग तकनीक6द्वारा निर्मित टाइटेनियम खोपड़ी पैच . हालांकि 3 डी मुद्रण प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के लिए संभव में इस अध्ययन में विश्वसनीय प्रवाह दृश्य के माध्यम से Burr छेद के छल्ले का निर्माण, इस मॉडलिंग विधि व्यवहार में कुछ सीमाएं हैं.

बर्र छेद के छल्ले के पारंपरिक उत्पादन से अलग होने के नाते, इस अध्ययन के लिए इन प्रत्यारोपण भागों का निर्माण करने के लिए 3 डी मुद्रण का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा. वास्तव में, पारंपरिक उत्पादों के आकार में ज्यादातर वर्दी, जो खोपड़ी आकार भिन्नता और खोपड़ी शोष के साथ कुछ रोगियों के लिए लागू नहीं होता है. 3 डी मुद्रण के आवेदन संभवतः विभिन्न रोगियों के लिए अनुकूलित प्रत्यारोपण प्रदान करेगा. पिछले अध्ययनों का प्रस्ताव किया है और खोपड़ी दोष मरम्मत के लिए खोपड़ी टुकड़े का उत्पादन करने के लिए 3 डी मुद्रण के आवेदन को लागू किया है, और इसके स्थायी प्रभाव से पता चला है6. कार्यात्मक neurosurgical रोगों के लिए डीबीएस की प्रभावकारिता व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त किया गया है (जैसे पार्किंसंस रोग, डिस्किनेसिया के रूप में)18,19,20,लेकिन इस उपचार की लोकप्रियता सीमित है, जो परिणाम हो सकता है उच्च उपभोग्य लागत के कारण आर्थिक बोझ की. 3 डी मुद्रण द्वारा किए गए उत्पादों उच्च उत्पादन दक्षता, कम लागत और अनुकूलन है, जो क्षेत्र में महान क्षमता के 3 डी मुद्रण बनाता है के फायदे हैं। विकास और इस तकनीक के आवेदन डीबीएस सर्जरी प्राप्त करने के लिए एक अवसर के साथ और अधिक रोगियों को प्रदान कर सकते हैं। तथापि, साहित्य में डीबीएस के लिए उपभोग्य उत्पादों का उत्पादन करने के लिए 3डी प्रिंटिंग के उपयोग के बारे में कुछ रिपोर्टें हैं।

इसके अलावा, 3 डी प्रिंटिंग द्वारा निर्मित बर्र होल रिंग के अन्य फायदे हो सकते हैं। इस तेजी से प्रोटोटाइप उत्पाद preoperative प्रदर्शन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, जो बेहतर इलेक्ट्रोड प्रत्यारोपण की प्रक्रिया के बारे में रोगियों और उनके परिवारों को सूचित करेंगे और डॉक्टर रोगी संचार प्रभावी ढंग से बढ़ाने. चिकित्सकों डीबीएस सर्जरी, जो प्रभावी ढंग से उनके शल्य कौशल में सुधार होगा के अनुकरण को अधिकतम करने के लिए 3 डी मुद्रित उत्पादों के माध्यम से preoperative सिमुलेशन और शल्य चिकित्सा प्रशिक्षण बाहर ले जा सकते हैं। मस्तिष्कवाहिकीय ट्यूमर और cranioplasty के सर्जिकल उपचार में, 3 डी मुद्रित उत्पादों शल्य चिकित्सा प्रशिक्षण के लिए लागू किया गया है2,5.

इस अध्ययन में कार्बन फाइबर का इस्तेमाल किया, जो अच्छी ताकत और क्रूरता है, मुद्रण सामग्री के रूप में 3 डी मुद्रण के उत्पादन की प्रक्रिया को दिखाने के लिए. व्यवहार में, प्रत्यारोपण सामग्री के कई कारकों पर विचार किया जाना चाहिए. सबसे पहले, क्या प्रत्यारोपण उत्कृष्ट कीटाणुशोधन प्रदर्शन किया है और एक लंबे समय के लिए एथिलीन ऑक्साइड और गर्म भाप के तहत अपरिवर्तित अपने गुणों को रख सकते हैं12. दूसरे, प्रत्यारोपण के लिए अच्छा biocompatibility की जरूरत है और शरीर द्वारा अस्वीकृति के बिना एक लंबे समय के लिए रखा जा सकता है. तीसरे, प्रत्यारोपण के लिए उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ति, क्रूरता और रासायनिक प्रतिरोध की जरूरत है.

इस अध्ययन में, एक उदाहरण के रूप में एक बर्र छेद अंगूठी के निर्माण के लिए व्यवस्थित मॉडलिंग से 3 डी मुद्रण की प्रक्रिया का वर्णन प्रदर्शन किया गया था. यह एक पूर्ण प्रक्रिया उदाहरण है। भविष्य में, सीएडी सॉफ्टवेयर का उपयोग, इमेजिंग डेटा (उदा., DICOM) और 3 डी मुद्रण बर्र छेद अंगूठी का निर्माण करने के लिए प्रोत्साहित किया जाना चाहिए. जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, इमेजिंग द्वारा प्राप्त DICOM डेटा के 3 डी पुनर्निर्माण आगे STL फ़ाइलों है कि 3 डी मुद्रण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता में परिवर्तित किया जा सकता है. यह नैदानिक परिदृश्य12,13में मुख्यधारा की मॉडलिंग विधि भी है . डीबीएस सर्जरी में इस विधि लागू नहीं किया गया है।

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Disclosures

लेखकों को खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

यह काम गुआंग्डोंग प्रांत के प्राकृतिक विज्ञान कोष (संख्या 2017A030313597) और दक्षिणी चिकित्सा विश्वविद्यालय (नहीं) से अनुदान द्वारा समर्थित है। LX2016N006, नहीं. KJ20161102).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Adobe Photoshop Version 14.0 Adobe System?US _ Only available with a paid subscription.
Allcct 3D printer Allcct technology co., LTD, WuHan, China 201807A794124CN
Allcct_YinKe_V1.1 Allcct technology co., LTD, WuHan, China The software is provided by the 3D printer manufacturer and there is no Catalog number associated with it
AutoCAD 2004 Autodesk co., LTD?US 666-12345678 Software for 2D models
Carbon Fibre Allcct technology co., LTD, WuHan, China PLA175Ø5181Ø3ØB The material is provided by the 3D printer manufacturer
Netfabb Studio Basic 4.9 Autodesk co., LTD?US - The software is provided by a 3D printer manufacturer and is open to access
Pro/E 2001 Parametric Technology Corporation, PTC, US _ Software for 3D models; Only available with a paid subscription.
Vernier caliper   Beijing Blue Light Machinery Electricity Instrument Co,. LTD, China GB/T 1214.1-1996 

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