Modèle coeur néonatale anatomiquement réaliste pour une utilisation dans les simulateurs patients néonatales

Cette méthode peut répondre à des questions clés dans le domaine de la néonatologie, telles que la quantité de sortie cardiaque générée lors des compressions thoraciques. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet la création d’un modèle cardiaque flexible sans perte de réalisme anatomique. Jasper Sterk, technicien de notre laboratoire, fera la démonstration de l’intervention avec moi aujourd’hui.

Pour acquérir des segments d’image d’un cœur néonatal représentatif, ouvrez d’abord un logiciel de traitement approprié. Importez une image néonatale de résonance magnétique thoracique, ou IRM, formatée sous forme de fichier d’imagerie numérique et de communications en médecine. À l’aide de l’outil Masques d’édition, sélectionnez la zone du muscle cardiaque sur chaque tranche d’IRM où le cœur est présent et créez une nouvelle couche d’esquisse.

Segmentez séparément les deux airs et les deux ventricules de la même manière et utilisez l’outil Calculer la 3D pour rendre le muscle et les chambres en représentations 3D distinctes. Utilisez ensuite l’outil Stereolithography Plus pour exporter les segments sous forme de cinq fichiers stéréolithographie utilisant la résolution optimale pour chaque fichier. Pour le traitement et l’impression des morceaux néonatals de moule de coeur, chargez les fichiers de moule de valve d’oreille et de ventricule dans un logiciel de conception assisté par ordinateur.

Utilisez l’IRM originale pour déterminer les positions des valves aortiques, pulmonaires, mitrales et tricuspides. En utilisant la fonction de pièce d’insertion, faites glisser les fichiers de valve pour les moitiés positives et négatives de moule pour chaque valve à leurs positions respectives dans l’ensemble chargé d’atria et de ventricules dans le fichier actuel. Cliquez sur l’emplacement à la surface de l’atrium ou du ventricule pour indiquer la position de placement.

Sous l’onglet Caractéristiques, sélectionnez Extrude Boss Base pour extruder les bases des valves positives et négatives afin que les valves dépassent dans leurs chambres respectives, et fusionnent les pièces de la vanne le cas échéant. Ajoutez les fichiers de valve pulmonaire et aortique à leurs emplacements ventricules respectifs, ouvrez l’onglet Croquis et sélectionnez l’outil Cercle. Ouvrez ensuite l’onglet Fonctionnalité et utilisez la fonction Sweep Boss Base pour esquisser deux cylindres arqués de cinq millimètres de diamètre à partir du sommet des vannes jusqu’à ce que les deux surfaces circulaires du cylindre atteignent la position horizontale.

Après avoir fusioné les pièces de la vanne avec leurs ventricules et artères respectifs, sélectionnez à nouveau l’outil Circle et utilisez la fonction Extrude Boss Base pour extruder les cylindres verticaux de cinq millimètres de diamètre de la base de chacune des quatre chambres jusqu’à ce que les cylindres mesurent 40 millimètres de longueur et dépassent dans leurs chambres respectives. Ensuite, ouvrez l’onglet Croquis et sélectionnez l’outil Cercle d’esquisses. Ensuite, pour créer différentes indentations de profondeur, ouvrez l’onglet Caractéristiques et utilisez la fonction Cut Extrude pour esquisser des demi-cercles sur le dessus des cylindres pour ajouter des encoches différentielles aux cylindres.

Pour soustraire les formes des chambres et des artères, cliquez à droite pour sélectionner le corps solide de la chambre et de l’artère d’intérêt et sélectionnez la fonction Combiner pour permettre la sélection du paramètre Soustract. Après avoir sauvé les chambres et les artères, importer le modèle du muscle cardiaque. Démarrez ensuite un nouveau croquis et maintenez la touche Shift pour sélectionner toutes les esquisses de base du cylindre.

Pour compenser les esquisses de base de six cylindres de deux millimètres, ouvrez l’onglet Croquis et sélectionnez Entités convertir. Ouvrez l’onglet Caractéristiques et utilisez la fonction Extrude Boss Base pour fusionner les cylindres arqués avec le modèle de muscle cardiaque. Pour modéliser un cube à partir de la base des six cylindres vers le bas, sélectionnez géométrie de référence et ouvrez l’onglet Croquis et sélectionnez l’outil Square.

Puis esquissez un carré d’une longueur et d’une largeur de quatre millimètres plus larges que la partie la plus large du modèle de muscle cardiaque. Utilisez la fonction Extrude Boss Base pour extruder le carré vers le bas avec une épaisseur de huit millimètres. Fusionnez le carré extrudé à la base des six cylindres à l’aide de la fonction Pièces de fusion.

Ajouter des cubes de quatre millimètres à chacun des quatre coins de la base de la même manière. En utilisant la base carrée comme croquis, extruder la base pour couvrir l’ensemble du modèle cardiaque et soustraire toutes les autres parties de la couverture. Utilisez la fonction géométrie de référence pour générer un plan de référence à la hauteur d’intérêt et sélectionnez Insert, Molds et Split pour diviser la partie supérieure du rectangle reste à la partie la plus large du modèle cardiaque.

Divisez à nouveau les restes de rectangle à la position de libération de moule la plus pratique de la même manière, mais dans la direction verticale. Ensuite, utilisez une imprimante à filet et rigide, en caoutchouc comme des matériaux photopolymer pour imprimer les pièces de moule. Il est essentiel d’utiliser le matériel caoutchouc-comme pour le moule intérieur de sorte que ces moules puissent plus tard être enlevés sans casser ou endommager le modèle.

Pour le moulage à injection froide et la finition des parties de moule, pulvérisez d’abord toutes les surfaces de toutes les pièces imprimées excepté les valves avec un agent de dégagement, et essuyez les morceaux propres avec le papier de soie. Après séchage à l’air pendant 15 minutes, fermer la base du moule et deux panneaux latéraux et placer le moule sur le dessus de deux entretaires de sorte que la base du moule n’est pas en contact direct avec la surface de la table. Insérez une cartouche de silicone dans un pistolet de distribution manuel et utilisez le pistolet pour ajouter cinq millilitres de silicone à une tasse à mesurer.

Mélanger le silicone avec un outil de mélange et utiliser l’outil de mélange pour appliquer une généreuse quantité de silicone liquide sur les côtés négatifs et positifs des oreillettes droites et des valves ventricules. Nous enduire la vanne pour assurer leur fonctionnalité. Connectez les deux chambres à l’angle de la valve droite et poussez les chambres sur leurs cylindres respectifs dans le moule de base.

Attachez ensuite les cylindres d’arc pulmonaires et aortiques de la même manière. Laisser le silicone se solidifier pendant deux minutes. Fixez la partie supérieure du moule et un mélangeur statique à la cartouche, en serrant la cartouche jusqu’à ce que tout le silicone ait été distribué, puis en libérant la pression.

Ajustez le moule entier sur les deux entretaires et insérez le pistolet dans la prise de moulage par injection de huit millimètres. Presser à basse pression pendant trois minutes jusqu’à ce que tous les évents d’air montrent des signes de débordement de silicone. Ensuite, insérez un espaceur métallique dans la fissure entre les parties supérieures et inférieures du moule pour ouvrir le dessus du moule.

Retirez les parties latérales du moule une à la fois de la même manière, en prenant soin de ne pas percer la paroi cardiaque, et utilisez un scalpel pour percer les bulles dans le silicone. Utilisez un cure-dent pour remplir les trous de bulle avec du silicone et permettre au modèle de guérir pendant encore 30 minutes. Lorsque le modèle est prêt, enfermer fermement le modèle cardiaque d’une main et utiliser de l’air comprimé pour faire sauter le modèle de la base du moule, laissant les six moules intérieurs dans le modèle cardiaque.

Utilisez une seringue d’eau pour remplir et pressuriser les ventricules gauche et droit pour libérer les moules intérieurs. Ensuite, utilisez un forceps Magill pour retirer les deux parties intérieures de moule sans comprimer le segment de valve. Cette méthode d’impression de modèle 3D peut également être appliquée à d’autres organes internes, tels que les poumons, ou aux structures osseuses, telles que les côtes.

L’utilisation de matériaux de moule intérieur très flexibles pour l’impression 3D permet la création et la libération de structures organiques complexes qui seraient détruites lors de l’enlèvement des chambres intérieures si des matériaux d’impression plus rigides étaient utilisés. Une haute résolution des pièces complexes du modèle imprimé en 3D est essentielle pour la génération de petits composants organiques, tels que ceux utilisés dans le système de modèle cardiaque. Après le développement, cette méthode a ouvert la voie aux chercheurs pour explorer la physiologie néonatale des patients.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de créer un cœur néonatal anatomiquement réaliste avec quatre chambres et quatre valves dans un seul cycle de coulée. N’oubliez pas que travailler avec de l’hydroxyde de sodium peut être extrêmement dangereux. S’il vous plaît ne porter la main et la protection oculaire au cours de cette procédure.