Author Produced

Multimodal 3D-utskrift av fantomer for å simulere biologisk vev

* These authors contributed equally
Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Spin belegg, polyjet utskrift, og smeltet deponering modellering er integrert for å produsere flerlags heterogene fantomer som simulerer strukturelle og funksjonelle egenskaper av biologisk vev.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Ma, C., Shen, S., Liu, G., Guo, S., Guo, B., Li, J., Huang, K., Zheng, Y., Shao, P., Dong, E., Chu, J., Xu, R. X. Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue. J. Vis. Exp. (155), e60563, doi:10.3791/60563 (2020).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Biomedisinsk optisk Imaging spiller en viktig rolle i diagnostisering og behandling av ulike sykdommer. Nøyaktigheten og reproduserbarheten til en optisk bildegjengivelsesenhet påvirkes imidlertid i stor grad av ytelsesegenskapene til komponentene, testmiljøet og operasjonene. Derfor er det nødvendig å kalibrere disse enhetene ved sporbar fantom standarder. Men de fleste av de tilgjengelige fantomer er homogene fantomer som ikke kan simulere multimodal og dynamiske egenskaper av biologisk vev. Her viser vi fabrikasjon av heterogene vev-simulere fantomer ved hjelp av en produksjonslinje integrere en spin belegg modul, en polyjet modul, en smeltet deponering modellering (FDM) modul, og en automatisk kontroll rammeverk. Den strukturelle informasjon og de optiske parametrene av en "Digital optisk fantom" er definert i en prototype fil, importert til produksjonslinjen, og fremstille lag for lag med sekvensiell bytte mellom ulike utskrift modaliteter. Teknisk evne til en slik produksjonslinje er et eksempel på ved automatisk trykking av hud simulerings fantomer som utgjør epidermis, dermis, under Huds vevet og en innebygd svulst.

Introduction

Biomedisinsk optisk avbildning representerer en familie med medisinsk bildebehandlingsverktøy som oppdager sykdommer og vevs uregelmessigheter basert på lys interaksjoner med biologisk vev. I sammenligning med andre Imaging modaliteter, slik som magnetisk resonans imaging (MRI) og beregnet tomografi (CT), biomedisinsk optisk Imaging tar fordel av ikke-invasiv måling av vev strukturelle, funksjonelle og molekylære egenskaper ved hjelp av lav-pris og bærbare enheter1,2,3,4. Men til tross for sin overlegenhet i kostnader og portabilitet, optisk Imaging har ikke vært allment akseptert for klinisk diagnose og terapeutisk veiledning, delvis på grunn av sin dårlige reproduserbarhet og mangel på kvantitativ kartlegging mellom optiske og biologiske parametre. Hovedårsaken til denne begrensningen er mangelen på sporbare standarder for kvantitativ kalibrering og validering av biomedisinsk optiske bildeenheter.

I det siste, en rekke vev-simulere fantomer ble utviklet for biomedisinsk optisk imaging forskning i ulike vev typer, slik som Brain5,6,7, Skin8,9,10,11,12, blære13, og bryst vev14,15,16,17. Disse fantomer er hovedsakelig produsert av en av følgende fabrikasjon prosesser: 1) spin coating10,18 (for simulere homogen og tynt lagdelt vev); 2) molding19 (for å simulere klumpete vev med geometriske funksjoner); og 3) tredimensjonal (3D) utskrift20,21,22 (for å simulere flerlags heterogene vev). Skin fantomer produsert av molding er i stand til å etterligne bulk optiske egenskaper av hud vevet, men kan ikke simulere den laterale optiske heterogeniteter19. Bentz et al. brukte en to-kanals FDM 3D utskrift metode for å etterligne ulike optiske egenskaper av biologisk vev23. Men ved hjelp av to materialer kan ikke tilstrekkelig simulere vev optiske heterogenitet og anisotropien. Lurie et al. skapte en blære fantom for optisk sammenheng tomografi (OCT) og cystoskopi ved å kombinere 3D-utskrift og Spin belegg13. Men heterogene trekk ved Fantomet, slik som blodkar, måtte håndmalt.

Blant de ovennevnte fantom fabrikasjon prosessene, 3D-utskrift gir mest fleksibilitet for å simulere den strukturelle og funksjonelle heterogeniteter av biologisk vev. Men mange biologiske vevstyper, som for eksempel hud vev, består av flerlags og multiscaled komponenter som ikke kan dupliseres effektivt av en enkelt 3D utskriftsprosess. Derfor er integrering av flere produksjonsprosesser nødvendig. Vi foreslår en produksjonslinje med 3D-utskrift som integrerer flere produksjonsprosesser for automatisk produksjon av flerlags og multiscaled vev som simulerer fantomer som en sporbar standard for biomedisinsk optisk avbildning (figur 1). Selv om spin belegg, polyjet utskrift, og FDM er automatisert i vår 3D-utskrift produksjonslinje, beholder hver modalitet de samme funksjonelle egenskaper som de etablerte prosessene. Derfor gir dette papiret en generell retningslinje for å produsere multiscaled, flerlags, og heterogen vev-simulering fantomer uten behov for fysisk integrering av flere prosesser i et enkelt apparat.

Figure 1
Figur 1: CAD-diagrammet for produksjonslinjen for 3D-utskrift. (A) produksjonslinjen for 3D-utskrift med topp skallet fjernet. (B) skjematisk av Spin coating modulen og den mekaniske hånd modulen. (C) skjematisk av polyjet utskrift modulen. (D) SKJEMATISK av FDM utskrift MODULEN (UV-lampen tilhører polyjet utskrift modul). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. klargjøre materialer for 3D-utskrift

Merk: vår optiske fantom produksjonslinje bruker en rekke utskriftsmaterialer for å simulere den strukturelle og funksjonelle heterogeniteter av biologisk vev. Valget av utskriftsmaterialet avhenger også av produksjonsprosessene.

  1. Materiale forberedelse for spin belegg utskrift
    1. Tilsett 100 mg titandioksid (TiO2) pulver i et beger som inneholder 100 ml STEREOLITHOGRAPHY (SLA) photopolymer harpiks.
    2. Rør blandingen i begeret i 30 minutter på en magnetisk rører.
    3. Forsegle begeret med tinfoil og sonikere det i en ultralyds maskin i 15 min.
    4. Vakuum materialet i 10 min og legg det i lagrings sprøyten på enheten.
  2. Material klargjøring for polyjet utskrift
    1. Tilsett 17,56 g av 2-AHA-2-methylpropiophenone (1-hydroxycyclohexyl fenyl keton) i begeret som inneholder 80 g av trietylenglykol glykol dimetakrylat å få 18% (w/w) materiale.
    2. Forsegle begeret med tinfoil og sonikere det i en ultralyds maskin i 15 min.
    3. Ta ut 20 mL av blandingen og tilsett 5 mg av olje-løselig kinesisk rød farge i den. Gjenta trinn-1.2.2.
    4. Vakuum alle materialer, laste løsningen med fargestoff inn i patronene for Y (gul) kanal, og laste den rene løsningen inn i patronene for K (svart) kanal.
  3. Material forberedelse for FDM utskrift
    1. Last 200 g gel voks inn i hver av de tre kanner og varm dem deretter til 60 ° c på en magnetisk rører.
    2. Tilsett 600 mg TiO2 pulver i det første begeret. Tilsett 80 mg grafitt pulver i den andre.
    3. Rør gel voks blandet med TiO2 og gel voks blandet med grafitt pulver i forskjellige kanner i 30 minutter på magnetiske rører.
    4. Vakuum de tre forskjellige materialer for 2 min og laste dem inn i Ekstruder av hybrid-tre-dyse modul før herding.

2. klargjøre datamaskinmodeller for multimodal 3D-utskrift

Merk: Den heterogene hud vevet er forenklet i tre lag: epidermis, dermis, og under Huds vev. Epidermis laget er produsert av Spin belegg ved hjelp av materialet innført i trinn 1,1. Dermis laget er produsert av polyjet utskrift ved hjelp av fotosensitive polymer innført i trinn 1,2. Under Huds vev laget er produsert av FDM bruker materialet innført i trinn 1,3. En prototype dataassistert konstruksjon (CAD) fil av forskjellige utskrifts parametre er generert for å veilede de nevnte fabrikasjon prosesser.

  1. Design av et digitalt optisk fantom for huden
    1. Design huden Phantom med følgende tre lag: en epidermis lag av 100 μm tykk, et dermis lag av 400 μm tykk, og en subkutan vev på 1 cm tykk.
    2. Tegn en tumor modell ved hjelp av en 3D-modellering programvarepakke (f. eks, SolidWorks) (figur 5a).
  2. Parameter innstilling for spin-belegg
    1. Angi parametrene for roterende hastighet og varighet i Kontrollprogramvaren på utskriftsenheten. Den første-trinns spin belegg hastighet som brukes i denne demonstrasjonen er 200 omdreininger per min (rpm), den spin belegg tiden er 20 s, hastigheten i den andre-trinns spin belegget er 1 000 RPM, og Spin belegg tiden er 40 s.
    2. Sett mengden av Spin belegg materiale som 3 mL og tiden for lys-herding som 180 s i Kontrollprogramvaren.
  3. Utarbeidelse av kildefilen for polyjet utskrift
    1. Importer blodkar bildet som skal skrives ut i AcroRIP Color programvarepakken og angi parametrene (utskriftsposisjon og Inkjet beløp) i henhold til forholdet mellom de optiske parametrene for den trykte fantomer og bildeegenskaper. I dette trykte blod fartøy bildet, K-kanalen er lastet med en transparent photocurable materiale, og Y-kanalen er lastet med en photocurable materiale blandet med kinesisk rød farge.
    2. Generer en "PRN"-fil med parametere som er definert for 3D-utskrift.
  4. Utarbeidelse av G-kode for FDM utskrift
    1. Tegn en Frustum modell med en 3D kartlegging programvarepakke (f. eks, SolidWorks) for å simulere en svulst.
    2. Importer ". STL" fil av tumor modellen i en Cura programvarepakke installert med en alt-i-ett dyse kutting script.
    3. Skjær modellen for å generere G-koden som kreves for utskrift.
  5. Lasting av dokumenter til utskriftkontroll programvare
    1. Klikk på "fil" menyelement i menylinjen, velg "Importer UV print fil" undermenyelementet, og laste inn UV-utskrift ". PRN" filer innført i trinn 2,3.
    2. Last inn G-koden som ble generert i trinn 2,4, i programvaren for utskriftskontroll som i trinn 2.5.1.
    3. Klikk Start utskrift -knappen for å starte den automatiserte 3D-Utskriftsprosedyren.

3. utskrift av huden epidermis lag fantom komponent ved spin belegg

Merk: spin coating-modulen består hovedsakelig av tre deler: 1) en spin elektrostatisk; 2) en lim dispenser; og 3) en UV-lampe.

  1. Beveg underlaget på laste stasjonen til prøvefasen av Spin-elektrostatisk med en mekanisk hånd. Start vakuumpumpen for å fikse underlaget ved absorpsjon.
  2. Limet dispenser styrer sprøyten for å dryppe materialet innført i trinn 2.2.2 i midten av underlaget.
  3. Spin-elektrostatisk begynner å virke etter de innstilte hastighets-og tids parametrene.
  4. Sett ned UV-lampen (bølgelengde: 395 NM) og slå den på for 180 s.
  5. Løft UV-lampen, slå av Spin-elektrostatisk, og Skriv ut huden epidermis laget.

4. skrive ut huden dermis lag Phantom komponent ved polyjetting

Merk: den polyjet utskrifts modulen består av et Piezoelektriske Inkjet munnstykke, en tredimensjonal mobil plattform, et Kontrollpanel og en UV-lampe (kvikksølvlampe). Løsemiddelbasert photocurable materiale, absorpsjons materiale og sprednings materiale brukes som en matrise. Ulike optiske parametre oppnås ved sprøyting materialer i ulike proporsjoner i ulike regioner. Endelig er dermis laget Phantom trykt og herdet lag-for-lag.

  1. Flytt underlaget til den mobile 3D-plattformen og åpne suge ventilen for å adsorbere underlaget på plattformen.
  2. Den mobile 3D-plattformen holder underlaget til den opprinnelige posisjonen til UV-skriveren.
  3. Skyv blekkskriver til arbeidsposisjon ved sylinderen, og blekkskriver fungerer tiden som er angitt i ". PRN" fil sendt av vertsmaskinen. Her brukes papirmater signalet til Inkjet-skriveren til å drive bevegelsen av den mobile plattformen Y-aksen.
  4. Blekkskriver skriver ut laget utformet i trinn 2.5.1 og sylinderen skyver blekkskriver tilbake til den opprinnelige posisjonen. Y-aksen i 3D bevegelig plattform plassert med underlaget er initialisert ved å flytte til sin opprinnelige posisjon.
  5. Underlaget beveger seg 50 mm i den positive retningen til Y-aksen. UV-lampen skyves ned av sylinderen (10 mm over underlaget).
  6. Slå på UV-lampen for 180 s i henhold til innstillingen for herding.
  7. Skyv UV-lampen til utgangsposisjonen med sylinderen. Y-aksen i 3D mobil plattform plassert med underlaget er initialisert og tilbake til sin opprinnelige posisjon.
  8. Flytt 3D mobil plattform plassert med substrat ned av 0,1 mm langs Z-aksen.
  9. Gjenta trinn 4.1 – 4.8 for å skrive ut neste lag til flerlags-utskriften er fullført.

5. utskrift av subkutan vev fantom komponenten ved FDM

Merk: FDM-modulen består av en hybrid-tre-Head modul, en single-Head modul, og en 3D mobil plattform. Gelen voks, absorberende materiale, og spredning materialet brukes som råvarer for å forberede en fantom simulere subkutan vev/svulst. Gelen voks er oppvarmet og smeltet i materen. Jevnt rørt av ekstrudering hodet, er det ekstrudert å skrive ut den endelige fantomer med de ønskede optiske parametre.

  1. Slå på oppvarmings kraften til munnstykket og Still inn temperaturen til 60 ° c.
  2. Flytt blande munnstykket til arbeids posisjonen ved å skyve sylinderen.
  3. FDM-modulen mottar G kode kommandoene sendt av vertsmaskinen, og blande munnstykket varmes opp til 68 ° c.
  4. Slå på agitasjon motoren og bland materialene godt.
  5. Initialiser 3D mobil plattform og XYZ aksene flytte til utgangsposisjonen.
  6. Utskriftsprosessen utføres etter G-kode kommandoene. I en lag-for-lag utskrift prosedyre, er materialene ekstrudert i forhold til blandingsforhold som bestemmer de optiske parametrene av Fantomet i hvert lag. Utskriften fortsetter til under Huds delen eller tumor delen er helt trykket.
  7. Flytt mikse munnstykket til utgangsposisjonen ved å skyve sylinderen.
    FORSIKTIG: fordi grafitt pulver har sterkt lys absorpsjon, det må blandes så jevnt som mulig for å unngå endringer i de optiske parametrene indusert av aggregering. TiO2 pulver av stor partikkelstørrelse lett precipitates og påvirker Material plassering nøyaktighet, så det er nødvendig å fullt blande den. TiO2 skal skiftes ut hvis den oppbevares i lang tid.

6. flytte underlaget tilbake til laste stasjonen

  1. Initialiser 3D mobile-plattformen, og Flytt XYZ-aksen til utgangsposisjonen. Flytt den mobile 3D-plattformen til overlevering lokasjonen.
  2. Flytt den mekaniske hånden til posisjonen over underlaget ved å skyve sylinderen.
  3. Plukk opp underlaget og flytte den over laste stasjonen med den mekaniske hånden. Plasser underlaget på laste stasjonen, og Fullfør den automatiserte utskriften.

7. Casting av subkutan vev laget fantom komponent ved støping

Merk: Hvis tumor modellen for Fantomet er utformet, vil det være nødvendig å kaste hele Fantomet ved å helle Polydimethylsiloxan (PDMS) utenfor svulsten. Trinn 7.1-7.3 er ikke nødvendig for FDM-modulen for å skrive ut underhudsfett lag uten en svulst.

  1. Trykk på et substrat med en 3D trykt rektangulær mold.
  2. Hell væske PDMS i mold.
  3. Plasser underlaget i en inkubator og oppbevares ved 60 ° c for 2 t.
  4. Fjern Fantomet fra underlaget.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Phantom fabrikkert av Spin belegg
Den spin belegg jevnt distribuerer dråpene på underlaget ved å rotere dreieskiven, og et enkelt lag av den opprinnelige kroppen er fabrikkert etter herding. Rotasjonshastigheten av underlaget og tidspunktet for rotasjon ikke bare påvirke overflaten kvaliteten på Fantomet, men også bestemme tykkelsen på hvert lag av Fantomet. Fantomer av forskjellige tykkelser kan fremstilles ved repeterende spin coating lag-for-lag. De optiske parametrene til fantomer kan bestemmes ved å endre andelen av spredning og absorpsjon materialer, som beskrevet i vår forrige utgivelse24. Økning av TiO2 konsentrasjonen i photocurable harpiks vil øke spredning koeffisient av Fantomet. Tatt i betraktning at spin belegget har en presisjon på 0,01 mm og huden epidermis er mellom 0.04-1,6 mm tykk, tilfredsstiller prosessen kravet for å simulere huden epidermis (figur 2).

Figure 2
Figur 2: et enkelt lag fantom fabrikkert ved å spinne belegg. (A) PDMS materialet er lagt til 50% proporsjonal tert-butyl alkohol og Spin-belagt på 3 000 rpm for 40 s til å danne ett lag Phantom. Tykkelsen av Fantomet er 10 ± 1 μm målt ved OCT. (B) sammenhenger mellom oppnåelig tykkelse på PDMS film og Spin hastighet på ulike spinning ganger. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Phantom fabrikkert av polyjet utskrift12
Lys-kureres materialer fra ulike kanaler blandes med forskjellige optiske partikler og trykt av Piezoelektriske blekkskrivere på et substrat i henhold til ". PRN" fil. Et enkelt lag av Fantomet er oppnådd etter herding. Oppløsningen på polyjet skriveren er 18 μm x 18 μm x 10 μm (lengde x bredde x høyde), posisjons oppløsningen til den mobile plattformen er 1 μm, og munnstykket støtter fire ulike typer utskriftsmateriale. Nøyaktigheten av utskriften flyet er 50 μm, og tykkelsen på hvert lag bestemmes av mengden av utløst materialer. Som utstøting mengden av en enkelt kanal er satt til 60%, gjennomsnittlig tykkelse på hvert lag er 100 ± 10 μm. Dermis laget av hud vevet er vanligvis mellom 0,4 til 2,4 mm tykt, og den Inkjet utskrift modulen er i stand til å nå en tykkelse oppløsning på 100 μm. De epidermal blodkarene er simulert ved å blande utskriftsmaterialet med kinesisk rødt fargestoff (Figur 3).

Figure 3
Figur 3: blodkar simuleringer trykt ved polyjet utskrift. (A) blodkar bilde for utskrift linjer etterligne blodkar. (B) linjene etterligne blodkar trykt på et hvitt papir, der papiret er festet på underlaget av 3D mobile plattformen i utskriftsprosessen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Phantom fabrikkert av FDM utskrift
Gel voks er blandet med grafitt pulver og TiO2 pulver og trykt i en ønsket form ved FDM utskrift. Den dimensjonale feil i horisontal retning av Fantomet er mindre enn 1%. Den laterale lengden av Fantomet overstiger 20 mm, den minimalt utskrivbar funksjonen er 1 mm, og utskriftsområdet er 100 mm x 100 mm x 20 mm. Absorpsjon og spredning parametre for et fantom avhenger av forholdet mellom TiO2 og grafitt pulver inni. Figur 4 presenterer fantomer av ulike funksjon størrelser TRYKT av FDM utskrift ved hjelp av gel voks uten TiO2 og grafitt pulver. Vi kan endre forholdet mellom TiO2 og grafitt pulver under utskrift, og dermed dikte fantomer av ulike absorpsjon og spredning parametere, inkludert graderinger (Figur 4B). Korrelasjon av absorpsjon og spredning parametre med forholdet mellom TiO2 til grafitt pulver kan bli funnet i referansene24.

Figure 4
Figur 4: resultater av FDM utskrift. (A) en åtte-lags 40 mm x 40 mm x 0,4 mm Cuboid modell med gradient farge. (B) gradient fantom innhentet ved å skrive ut gel voks blandet med TiO2 og grafitt pulver i en gradvis skala. (C) CAD modell i multi-hjørne form. (D) fler hjørne modell trykt. Nederst til høyre i bildet er resultatet målt under en front visning mikroskop. Minimum utskriftsfunksjonen i FDM er 1 mm. (E) Cuboid fantomer TRYKT i FDM-modulen. (F) de målte resultatene indikerer at variasjonen i størrelse er mindre enn 1% når den laterale dimensjonen er over 20 mm. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Phantom fabrikkert av automatisert utskrift produksjonslinje
Ved å integrere de ovennevnte tre utskriftsmetoder og etter nevnte protokoll, er produksjonslinjen systemet i stand til å produsere en svulst-simulere fantom. Tar en forenklet hud modell som et eksempel, epidermis lag, dermis laget, og under Huds vev laget med ulike tykkelser og optiske egenskaper er fabrikkert ved spin belegg, polyjet utskrift, og FDM utskrift, henholdsvis. Derfor, muligheten for å kombinere spin belegg, polyjet utskrift, og FDM utskrift for å produsere optiske fantomer ble verifisert, og systemet var i stand til å produsere vev optiske fantomer med simulert optiske og strukturelle egenskaper (figur 5, figur 6).

Figure 5
Figur 5: fabrikkert flerlags hud fantomer med en innebygd svulst. (A) et skjematisk diagram av en flerlags struktur av en svulst fantom, inkludert en spin-belagt lag, sju polyjet trykte lag (inkludert tre gjennomsiktige lag og tre lag av blod fartøy lag, og ett felles lag, og en FDM trykt svulst). Nederst til høyre på bildet er en skjematisk gjengivelse av Fantomet. (B) Fantomet til venstre har to innebygde svulster og den rette har en innebygd svulst. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: fabrikere flerlags hud-etterligne fantomer. (A) en flerlags hud fantom trykt på en silisium wafer består av en spin belegg lag, en polyjet utskrift lag, og en FDM utskrift lag fra bunn til topp. (B) front syn på Fantomet innebygd med blodkar-lignende grooves på overflaten. (C) mikroskopisk bilde av et tverrsnitt av Fantomet som viser de forskjellige lagene. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I fabrikasjon av flerlags Phantom, er materialet som brukes for spin coating en slags lys-kureres materiale i stedet for PDMS. Den mellomliggende laget er trykt med polyjet utskrift metoden, som bruker lett kureres harpiks som råstoff. Selv om tynne PDMS fantomer kan gjøres ved å spinne belegg etter å legge tert-butyl alkohol, et PDMS lag kan ikke effektivt binde til lys-kureres materiale under polyjet utskrift. Derfor valgte vi den lys-kureres harpiks for spin belegg.

For øyeblikket er det bare to materialer som er tilgjengelige for polyjet utskrift. Tillegg av TiO2 pulver og indisk blekk til lys-kureres materiale simulerer de optiske egenskapene til dermis laget, som kan legges inn i systemet i fremtidig arbeid.

For FDM utskrift, bør materialene være grundig blandet før ekstrudering. Derfor prosessen forsinkelsen på grunn av miksing kan være lengre enn for den tradisjonelle FDM utskriftsprosessen. Bevegelsen av underlaget på 3D mobile plattformen er også forsinket for tilsvarende tid under utskrift. For å skrive ut fantomer med komplekse former, må kontroll av forsinkelsen forbedres.

Det siste trinnet i fabrikasjon av tumor-simulere Phantom er avstøpning. Faktisk, i utformingen av dysen forsamlingen, en ekstra dyse brukes til å injisere en fjerde materiale. Imidlertid er kontroll av bevegelsen prosessen med 3D mobil plattform komplisert, og munnstykket kan ødelegge den opprinnelige tumor modellen. Dette kan forbedres ved å omstrukturere Motion Control-programmet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Verket ble støttet av National Natural Science Foundation i Kina (Grant NOS. 11002139 og 81327803) og de grunnleggende Forskningsmidlene for de sentrale universitetene. Vi takker Zachary J. Smith ved University of Science and Technology for å gi lydkommentar spor.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2-Hydroxy-2-methylpropiophenone aladdin H110280-500g Light initiator
http://www.aladdin-e.com/
3D printing control system USTC USTC-3DPrinter_control1.0 custom-made
github:
https://github.com/macanzhen/
3D printing system USTC USTC-3DPrinter1.0 custom-made
AcroRip color Human Plus AcroRip v8.2.6
All-in-one nozzle slicing script Shenzhen CBD Technology Co.,Ltd. github:
https://github.com/macanzhen/
Chinese Red Dye Juents Oil-soluble
Cura Ultimaker Cura_15.04.6
Gel Wax Shanghai Lida Industry Co.,ltd. LP melting point: 56 °C
Graphite aladdin G103922-100g Change object optical absorption parameters
http://www.aladdin-e.com/
PDMS Dow Corning 184
Titanium dioxide ALDRICH 24858-100G 347 nm
Triethylene glycol dimethacrylate aladdin T101642-250ml Photocured monomer
http://www.aladdin-e.com/
UV ink SLA Photopolymer Resin time80s RESIN-A http://www.time80s.com/zlxz

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Lu, G., Fei, B. Medical hyperspectral imaging: a review. Journal of Biomedical Optics. 19, (1), 010901 (2014).
  2. Wang, K., et al. Development of a non-uniform discrete Fourier transform based high speed spectral domain optical coherence tomography system. Optics Express. 17, (14), 12121-12131 (2009).
  3. Zhao, H., Gao, F., Tanikawa, Y., Homma, K., Yamada, Y. Time-resolved diffuse optical tomographic imaging for the provision of both anatomical and functional information about biological tissue. Applied Optics. 44, (10), 1905-1916 (2005).
  4. Ding, Z., Ren, H., Zhao, Y., Nelson, J. S., Chen, Z. High-resolution optical coherence tomography over a large depth range with an axicon lens. Optics Letters. 27, (4), 243-245 (2002).
  5. Iida, H., et al. Three-dimensional brain phantom containing bone and grey matter structures with a realistic head contour. Annals of Nuclear Medicine. 27, (1), 25-36 (2013).
  6. Mobashsher, A. T., Abbosh, A. Three-dimensional human head phantom with realistic electrical properties and anatomy. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 13, 1401-1404 (2014).
  7. Li, J. B., et al. A new head phantom with realistic shape and spatially varying skull resistivity distribution. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 61, (2), 254-263 (2013).
  8. Bykov, A., et al. Multilayer tissue phantoms with embedded capillary system for OCT and DOCT imaging. Life Sciences. (International Society for Optics and Photonics). 73760 (2011).
  9. Bykov, A. V., Popov, A. P., Priezzhev, A. V., Myllylä, R. Skin phantoms with realistic vessel structure for OCT measurements in Laser Applications. European Conference on Biomedical Optics. Optical Society of America. 80911 (2010).
  10. Park, J., et al. Fabrication of double layer optical tissue phantom by spin coating method: mimicking epidermal and dermal layer. Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V. International Society for Optics and Photonics. 85830 (2013).
  11. Wróbel, M. S., et al. Use of optical skin phantoms for preclinical evaluation of laser efficiency for skin lesion therapy. Journal of Biomedical Optics. 20, (8), 085003 (2015).
  12. Sheng, S., Wu, Q., Han, Y., Dong, E., Xu, R. Fabricating optical phantoms to simulate skin tissue properties and microvasculature. Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue Vii. International Society for Optics and Photonics. 932507 (2015).
  13. Lurie, K. L., Smith, G. T., Khan, S. A., Liao, J. C., Ellerbee, A. K. Three-dimensional, distendable bladder phantom for optical coherence tomography and white light cystoscopy. Journal of Biomedical Optics. 19, (3), 36009 (2014).
  14. Hahn, C., Noghanian, S. Heterogeneous breast phantom development for microwave imaging using regression models. Journal of Biomedical Imaging. 2012, 6 (2012).
  15. Ansari, M. A., Mohajerani, E. Estimation of optical abnormalities in breast phantom by diffuse equation. Optik-International Journal for Light and Electron Optics. 125, (20), 5978-5981 (2014).
  16. Roman, M., Gonzalez, J., Carrasquilla, J., Erickson, S. J., Godavarty, A. A Gen-2 Hand-Held Optical Imager: Phantom and Preliminary in-vivo Breast Imaging Studies. 29th Southern Biomedical Engineering Conference. 103-104 (2013).
  17. Michaelsen, K. E., et al. Anthropomorphic breast phantoms with physiological water, lipid, and hemoglobin content for near-infrared spectral tomography. Journal of Biomedical Optics. 19, (2), 026012 (2014).
  18. Park, J., et al. Optical tissue phantoms based on spin coating method. Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue VII. International Society for Optics and Photonics. 93250 (2015).
  19. Mustari, A., et al. Agarose-based tissue mimicking optical phantoms for diffuse reflectance spectroscopy. Journal of Visualized Experiments. (138), e57578 (2018).
  20. Luciano, N. J., et al. Utilizing 3D printing technology to merge MRI with histology: A protocol for brain sectioning. Journal of Visualized Experiments. (118), e54780 (2016).
  21. Dong, E., et al. Three-dimensional fuse deposition modeling of tissue-simulating phantom for biomedical optical imaging. Journal of Biomedical Optics. 20, (12), 121311 (2015).
  22. Beltrame, E. D. V., et al. 3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy. Journal of Visualized Experiments. (121), e55427 (2017).
  23. Bentz, B. Z., Chavan, A. V., Lin, D., Tsai, E. H., Webb, K. J. Fabrication and application of heterogeneous printed mouse phantoms for whole animal optical imaging. Applied Optics. 55, (2), 280-287 (2016).
  24. Liu, G., et al. Fabrication of a multilayer tissue-mimicking phantom with tunable optical properties to simulate vascular oxygenation and perfusion for optical imaging technology. Applied Optics. 57, (23), 6772-6780 (2018).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics