L’impression bitmap permet la fabrication directe de modèles imprimés en 3D pour des images médicales. Cette méthode permet d’imprimer en 3D en haute résolution les tissus mous, qui contiennent des propriétés de matériau variant progressivement. Le principal avantage de cette technique est la capacité de répliquer les tissus mous.
Cela permet aux chirurgiens de mieux comprendre la variation des tissus mous dans les chirurgies complexes. Lorsque vous essayez cette méthode pour la première fois, il est recommandé de travailler en étroite collaboration avec le radiologue pour s’assurer que l’imagerie est adéquate pour la 3D. Jane Brusilovsky, une étudiante chercheuse diplômée de mon laboratoire, fera la démonstration de la procédure.
Lawrence Smith, candidat au doctorat du Matter Assembly Computation Lab, CU Boulder Begin, fera la démonstration de l’impression en ouvrant le logiciel d’informatique d’images médicales. Dans le menu déroulant, cliquez sur le bouton fichier et DICOM. Lorsque la fenêtre du navigateur DICOM s’ouvre, sélectionnez Importer et attendez que la fenêtre contextuelle d’importation des fichiers DICOM à partir du répertoire apparaisse.
Accédez ensuite à la pile de fichiers DICOM et cliquez sur Importer. Pour activer des métadonnées supplémentaires, activez la case à cocher Avancé. Choisissez ensuite le numéro de série souhaité et cliquez sur le bouton Examiner.
Lorsque vous vous assurez que la séquence souhaitée n’affiche pas d’avertissements, cochez la case en regard du fichier de données DICOM souhaité et chargez-le. Une fois la séquence chargée dans le logiciel d’informatique d’images médicales, explorez le menu déroulant du module et sélectionnez module Rendu du volume. Dans le module, sélectionnez le nom de la séquence dans le menu déroulant volume pour activer la pile d’images et traduire les données en un volume voxélisé.
Assurez-vous que le nom du module actif correspond à la séquence souhaitée sélectionnée précédemment. À côté de la liste déroulante du volume, cliquez sur l’icône du globe oculaire pour visualiser le volume sélectionné en 3D. Assurez-vous que la fenêtre d’affichage 3D est ouverte et qu’une représentation 3D en niveaux de gris est visible.
Ensuite, cliquez sur la flèche en regard de l’onglet avancé pour ouvrir les outils avancés et sélectionnez l’onglet des propriétés de volume pour ouvrir un ensemble de contrôles permettant de modifier la couche de couleur du modèle voxel. Accédez au menu de mappage d’opacité du scaler et faites un clic gauche dans le champ pour créer des points où les valeurs d’intensité seront définies par l’opacité. Placez ensuite des points le long de l’échelle pour visualiser l’anatomie d’intérêt, accédez au menu de mappage des couleurs du scaler, puis faites un clic gauche dans le champ pour créer des points et spécifier des couleurs, corrélées aux valeurs d’intensité.
Double-cliquez dans le champ pour ouvrir une fenêtre de sélection de couleur afin de modifier la couleur dans les informations. Développez l’onglet modules pour sélectionner l’éditeur de segments, sous les barres d’outils de l’éditeur de segments, accédez à la colonne de segmentation pour sélectionner Créer une nouvelle segmentation en tant que, puis tapez un nom personnalisé pour la segmentation dans la fenêtre contextuelle renommer la segmentation et appuyez sur OK. Dans la liste déroulante du volume principal, optez pour le volume actif, portant le même nom que le rendu du volume. Ensuite, cliquez sur le bouton Ajouter directement sous la liste déroulante.
Le conteneur de segment sera créé dans le champ ci-dessous. Accédez au panneau d’outils Effets et sélectionnez l’outil Ciseaux. Dans le menu ciseaux, Choisissez, remplissez à l’intérieur, les onglets libres et illimités dans l’ordre.
Ensuite, passez le curseur de la souris sur la fenêtre 3D et maintenez le bouton droit de la souris enfoncé tout en dessinant autour de la zone à effacer. Une fois qu’un échantillon de couleur apparaît, indiquant quelle zone a été couverte, répétez le processus jusqu’à ce que toutes les zones à supprimer soient couvertes. Dans le menu des effets, accédez au volume du masque et sélectionnez à l’intérieur pour supprimer toutes les données d’image couvertes par le segment.
Ensuite, modifiez la valeur de remplissage à 1000 négatif. Appuyez ensuite sur Appliquer et cliquez sur le globe oculaire à côté du volume de sortie pour afficher le nouveau volume du masque. Développez l’onglet modules pour sélectionner Rendu du volume et cliquez sur le globe oculaire pour désactiver la visualisation.
Dans le menu déroulant, sélectionnez le volume masqué nouvellement créé, puis cliquez sur globe oculaire pour activer le volume. Lorsque vous avez terminé, accédez au menu entrées et ouvrez le menu déroulant des propriétés. Sélectionnez la propriété de volume créée précédemment.
Observez que le volume dans la vue 3D est masqué et codé en couleur. Sélectionnez SlicerFAB dans la liste déroulante du module. Sous les paramètres d’impression, vérifiez que la résolution X est de 600 DPI, la résolution Y est de 300 DPI et l’épaisseur de la couche est réglée sur 27 micromètres.
Ensuite, ouvrez le menu des paramètres de sortie pour modifier l’échelle du modèle final si nécessaire. Sélectionnez ensuite un emplacement de fichier pour les tranches à enregistrer et appuyez sur Générer. Pour le tramage, ouvrez le logiciel de retouche d’image et cliquez sur les onglets Fichier et Ouvrir.
Accédez ensuite à la première image de la pile de fichiers PNG créée à l’étape précédente et cliquez sur le bouton Ouvrir. Accédez au bouton de la fenêtre pour sélectionner Actions et nouvelle action et entrez un nom personnalisé avant d’appuyer sur OK. Le bouton d’enregistrement doit rester actif et lire pour enregistrer l’action. Une fois l’image chargée, accédez à Image, Mode et Couleur indexée.
Dans la fenêtre d’index, sélectionnez dans le menu déroulant Perceptuel local et spécifiez le nombre de couleurs à 8. Dans le menu forcé, sélectionnez Personnalisé, puis cliquez sur les deux premiers carrés pour ouvrir la fenêtre de couleur personnalisée afin de sélectionner la palette de couleurs coupées comme 100% magenta et de vous assurer que C, Y et K sont mis à zéro. Dans le menu déroulant options, sélectionnez les onglets Mat et Personnalisé.
Pour Dither, sélectionnez Diffusion et pour la quantité, sélectionnez 100% avant de cliquer sur OK.To arrêter l’enregistrement, accédez au menu d’action et cliquez sur le bouton carré, fermez la fenêtre active et cliquez sur non dans la fenêtre contextuelle Enregistrer les modifications. Lorsque vous avez terminé, accédez à Fichier, Automatiser et développez la fenêtre de traitement par lots pour sélectionner l’action créée à l’étape précédente en cliquant sur l’onglet Action. Dans le menu source, cliquez sur le bouton Choisir pour accéder au dossier des images exportées.
En sélectionnant la destination et choisissez, sélectionnez un emplacement de dossier de destination pour les nouveaux fichiers, puis cliquez sur OK.In le logiciel d’impression, cliquez sur Applications et lancez Voxel Print Utility. Entrez ensuite le préfixe de la pile de fichiers PNG dans la zone de texte Préfixe des fichiers de tranche, puis cliquez sur le bouton Sélectionner pour accéder au dossier où se trouve la pile de fichiers PNG. Lorsque vous avez terminé, appuyez sur OK. Après avoir confirmé sur la plage de tranches que la première tranche et le nombre de tranches correspondent au nombre de fichiers dans le dossier créé, vérifiez que les paramètres de découpage tels que l’épaisseur découpée correspond aux paramètres spécifiés précédemment et la largeur et la hauteur de la tranche correspondent à la largeur et à la hauteur des fichiers PNG.
Sous la couleur d’arrière-plan, assurez-vous que l’arrière-plan correspond à la couleur d’arrière-plan et définissez-le pour ne pas imprimer. Une fois terminé, cliquez sur le bouton Suivant. Sur la page Outils, sur le mappage de matériau, sélectionnez le matériau dans le menu déroulant à mapper à la couleur associée dérivée des fichiers PNG.
Répétez le processus pour chaque couleur dans le menu, puis cliquez sur Terminer et OK. Dans la fenêtre contextuelle, les informations GCVF ont réussi. Traitez les fichiers requis via le logiciel d’impression 3D, puis examinez l’imprimabilité des fichiers avant de les envoyer pour être fabriqués par l’imprimante 3D. L’imprimante 3D fabrique un modèle couche par couche jusqu’à ce que l’objet soit rempli.
Lorsque l’imprimante a terminé l’impression, retirez la pièce du lit d’impression à l’aide d’une spatule. Lorsque l’objet de l’imprimante 3D se détache de l’imprimante avec une couche de matériau de support, retirez le matériau de support avec un jet d’eau de haute puissance, jusqu’à ce que tout le support soit retiré. Une fois terminé, poncez et polissez l’objet imprimé en 3D jusqu’à ce qu’il soit clair et lisse.
L’analyse représentative montre un résultat positif pour un modèle rénal en coupe transversale et un modèle cardiaque en coupe. Le modèle final correspond visuellement au rendu du volume en taille, forme et couleur. Dans certains cas, les problèmes liés à la mise à l’échelle uniforme peuvent entraîner un modèle qui semble étiré dans une direction.
En outre, les problèmes de diffusion de la lumière de surface à travers le modèle imprimé ont entraîné des traductions de couleurs infidèles du rendu numérique au modèle imprimé. Le modèle infructueux montrait les vides ouverts qui s’enfonçaient profondément dans le modèle, ce qui entraînait une distorsion optique. Il est essentiel que les images isotropes soient utilisées avec la résolution spatiale la plus élevée et la hauteur de tranche la plus mince.
Cette méthode a ouvert la voie aux chercheurs pour explorer l’application de la variation des densités de matériaux, permettant de créer des modèles fonctionnellement réalistes.
