La impresión de mapa de bits permite la fabricación directa de modelos impresos en 3D para imágenes médicas. Este método permite que el tejido blando, que contiene propiedades de material que varían gradualmente, se imprima en 3D en alta resolución. La principal ventaja de esta técnica es la capacidad de replicar el tejido blando.
Esto proporciona a los cirujanos una mayor comprensión espacial de la variación en el tejido blando en cirugías complejas. Al probar este método por primera vez, se recomienda trabajar en estrecha colaboración con el radiólogo para garantizar que las imágenes sean adecuadas para 3D. Demostrando el procedimiento estará Jane Brusilovsky, una estudiante graduada investigadora de mi laboratorio.
Demostrando la impresión estará Lawrence Smith, un candidato a doctorado del Laboratorio de Computación de Ensamblaje de Materia, CU Boulder Begin entrada de datos abriendo el software de computación de imágenes médicas. En el menú desplegable, haga clic en el botón de archivo y DICOM. Cuando se abra la ventana del navegador DICOM, seleccione importar y espere a que aparezca la ventana emergente Importar archivos DICOM desde el directorio.
Luego navegue a la pila de archivos DICOM y haga clic en Importar. Para activar metadatos adicionales, active la casilla avanzada. A continuación, elija el número de serie deseado y haga clic en el botón Examinar.
Al asegurarse de que la secuencia deseada no muestra advertencias, haga clic en la casilla de verificación junto al archivo de datos DICOM deseado y cargue. Una vez que la secuencia se carga en el software de computación de imágenes médicas, explore el menú desplegable del módulo y seleccione el módulo de representación de volumen. En el módulo, seleccione el nombre de la secuencia en el menú desplegable de volumen para activar la pila de imágenes y traducir los datos en un volumen voxelizado.
Asegúrese de que el nombre del módulo activo coincide con la secuencia deseada seleccionada anteriormente. Junto al menú desplegable de volumen, haga clic en el icono del globo ocular para visualizar el volumen seleccionado en 3D. Asegúrese de que la ventana de visualización 3D esté abierta y que se vea una representación 3D en escala de grises.
A continuación, haga clic en la flecha situada junto a la ficha avanzadas para abrir las herramientas avanzadas y seleccione la ficha de propiedades de volumen para abrir un conjunto de controles para modificar el canal de color del modelo de vóxel. Navegue hasta el menú de asignación de opacidad del escalador y haga clic con el botón izquierdo en el campo para crear puntos donde los valores de intensidad serán definidos por la opacidad. Luego coloque puntos a lo largo de la escala para visualizar la anatomía de interés, navegue hasta el menú de mapeo de color del escalador, luego haga clic izquierdo en el campo para crear puntos y especificar colores, correlacionados con los valores de intensidad.
Haga doble clic en el campo para abrir una ventana de selección de color para modificar el color en la información. Expanda la pestaña de módulos para seleccionar el Editor de segmentos, en las barras de herramientas del editor de segmentos, vaya a la columna de segmentación para seleccionar Crear nueva segmentación como, luego escriba un nombre personalizado para la segmentación desde la ventana emergente de segmentación de cambio de nombre y presione Aceptar. En el menú desplegable volumen maestro, opte por el volumen activo, que tiene el mismo nombre que la representación del volumen. A continuación, haga clic en el botón Agregar directamente debajo del menú desplegable.
El contenedor de segmentos se creará en el campo siguiente. Desplácese hasta el panel de herramientas de efectos y seleccione la herramienta Tijeras. En el menú de tijeras, Elija, complete las pestañas interiores, de forma libre e ilimitadas en orden.
A continuación, coloque el cursor sobre la ventana 3D y haga clic con el botón derecho y mantenga presionado mientras dibuja alrededor del área que se va a borrar. Una vez que aparezca una muestra de color, que muestre qué área se ha cubierto, repita el proceso hasta que se cubran todas las áreas que se eliminarán. En el menú de efectos, vaya al volumen de la máscara y seleccione en el interior para eliminar todos los datos de imagen cubiertos por el segmento.
A continuación, modifique el valor de relleno a 1000 negativo. Luego presione aplicar y haga clic en el globo ocular junto al volumen de salida para mostrar el nuevo volumen de la máscara. Expanda la pestaña módulos para seleccionar Renderizado de volumen y haga clic en el globo ocular para desactivar la visualización.
En el menú desplegable, seleccione el volumen enmascarado recién creado y, a continuación, haga clic en el globo ocular para activar el volumen. Cuando haya terminado, navegue hasta el menú de entradas y abra el menú desplegable de propiedades. Seleccione la propiedad de volumen creada anteriormente.
Observe que el volumen de la vista 3D está enmascarado y codificado en color. Seleccione SlicerFAB en el menú desplegable del módulo. Bajo los parámetros de impresión, confirme que la resolución X es de 600 DPI, la resolución Y es de 300 DPI y el grosor de la capa se establece en 27 micrómetros.
A continuación, abra el menú de parámetros de salida para modificar la escala del modelo final según sea necesario. Luego seleccione una ubicación de archivo para que los sectores se guarden y presione Generar. Para vacilar, abra el software de edición de imágenes y haga clic en las pestañas Archivo y Abrir.
Luego navegue a la primera imagen de la pila de archivos PNG que se pudo crear en el paso anterior y haga clic en el botón Abrir. Vaya al botón de la ventana para seleccionar Acciones y nueva acción e ingrese un nombre personalizado antes de presionar OK. El botón de grabación debe permanecer activo y leer para grabar la acción. Una vez que la imagen se haya cargado, navegue a Imagen, Modo y Color indexado.
En la ventana de índice, seleccione en el menú desplegable Perceptual local y especifique el número de colores que será 8. En el menú forzado, seleccione Personalizado y, a continuación, haga clic en los dos primeros cuadrados para abrir la ventana de color personalizada para seleccionar la paleta de colores de corte como 100% magenta y asegurarse de que C, Y y K estén establecidos en cero. En el menú desplegable de opciones, seleccione las pestañas Mate y Personalizado.
Para Dither, seleccione Difusión y para cantidad seleccione 100% antes de hacer clic OK.To detener la grabación, navegue hasta el menú de acciones y haga clic en el botón cuadrado, cierre la ventana activa y haga clic en no en la ventana emergente Guardar cambios. Cuando haya terminado, vaya a Archivo, Automatizar y expanda la ventana por lotes para seleccionar la acción creada en el paso anterior haciendo clic en la pestaña de acción. En el menú de origen, haga clic en el botón Elegir para ir a la carpeta de las imágenes exportadas.
Seleccionando destino y eligiendo, seleccione una ubicación de carpeta de destino para los nuevos archivos y, a continuación, haga clic en OK.In el software de impresión, haga clic en Aplicaciones e Inicie Voxel Print Utility. A continuación, introduzca el prefijo de la pila de archivos PNG en el cuadro de texto Prefijo de archivos de división, seguido de hacer clic en el botón Seleccionar para navegar a la carpeta donde se encuentra la pila de archivos PNG. Cuando haya terminado, presione OK. Después de confirmar en el intervalo de sectores que el primer sector y el número de sectores coinciden con el número de archivos de la carpeta creada, compruebe que los parámetros de segmentación, como el grosor del sector, coinciden con la configuración especificada anteriormente y el ancho y el alto del segmento coinciden con el ancho y el alto de los archivos PNG.
Debajo del color de fondo, asegúrese de que el fondo coincida con el color de fondo y establezca que no se imprima. Una vez completado, haga clic en el botón Siguiente. En la página de herramientas, en la asignación de materiales, seleccione el material en el menú desplegable que se asignará al color asociado derivado de los archivos PNG.
Repita el proceso para cada color del menú y, a continuación, haga clic en Finalizar y Aceptar. En la ventana emergente, la información de GCVF se realizó correctamente. Procese los archivos requeridos a través del software de las impresoras 3D, luego revise los archivos para verificar su capacidad de impresión, antes de enviarlos a ser fabricados por la impresora 3D. La impresora 3D fabrica un modelo capa por capa hasta que se rellena el objeto.
Cuando la impresora complete la impresión, retire la pieza de la cama de impresión con una espátula. A medida que el objeto de la impresora 3D se desprende de la impresora con una capa de material de soporte, retire el material de soporte con un chorro de agua de alta potencia, hasta que se retire todo el soporte. Cuando haya terminado, lije y pula el objeto impreso en 3D hasta que quede claro y suave.
El análisis representativo muestra un resultado positivo para un modelo renal transversal y un modelo cardíaco seccionado. El modelo final coincide visualmente con la representación del volumen en tamaño, forma y color. En algunos casos, los problemas relacionados con la escala uniforme pueden dar lugar a un modelo que parece estirado en una dirección.
Además, los problemas de dispersión de la luz superficial a través del modelo impreso dieron como resultado las traducciones de color infieles de la representación digital al modelo impreso. El modelo fallido mostró los vacíos abiertos que se extienden profundamente en el modelo, lo que resulta en una distorsión óptica. Es fundamental que las imágenes isotrópicas se utilicen con la mayor resolución espacial y la altura de corte más delgada.
Este método ha allanado el camino para que los investigadores exploren la aplicación de la variación de las densidades de los materiales, lo que permite crear modelos funcionalmente realistas.
