Modello di cuore neonatale anatomicamente realistici per l'uso in simulatori paziente neonatale

Questo metodo può rispondere a domande chiave nel campo della neonatologia, come la quantità di produzione cardiaca generata durante le compressioni toraciche. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente la creazione di un modello cardiaco flessibile senza perdita di realismo anatomico. A dimostrare la procedura con me oggi sarà Jasper Sterk, un tecnico del nostro laboratorio.

Per acquisire segmenti di immagine di un cuore neonatale rappresentativo, aprire innanzitutto un programma software di elaborazione appropriato. Importare un'immagine di risonanza magnetica toracica neonatale, o RISONANZA MAGNETICA, formattata come file di imaging e comunicazione digitale in medicina. Utilizzando lo strumento Maschere di modifica, selezionate l'area del muscolo cardiaco su ogni fetta di risonanza prima della risonanza totale in cui è presente il cuore e create un nuovo livello di schizzo.

Segmentare separatamente i due atri e i due ventricoli nello stesso modo e utilizzare lo strumento Calcola 3D per rendere il muscolo e le camere in rappresentazioni 3D separate. Quindi utilizzare lo strumento Stereolitografia Plus per esportare i segmenti come cinque file stereolitografici utilizzando la risoluzione ottimale per ogni file. Per l'elaborazione e la stampa dei pezzi di stampo cardiaco neonatale, caricare i file di stampo della valvola atria e ventricolare in un programma software di progettazione aiutato dal computer.

Utilizzare la risonanza prima originale per determinare le posizioni delle valvole aortiche, polmonari, mitrali e tricuspidi. Utilizzando la funzione inserisci parte, trascinare i file della valvola per le metà dello stampo positivo e negativo per ogni valvola nelle rispettive posizioni nel set caricato di atri e ventricoli nel file corrente. Fate clic sulla posizione sulla superficie dell'atrio o del ventricolo per indicare la posizione di posizionamento.

Nella scheda Feature, selezionate Estrusione base boss (Extrude Boss Base) per estrudere le basi delle valvole positive e negative in modo che le valvole spotruse nelle rispettive camere e uniate le parti della valvola in base alle esigenze. Aggiungete i file delle valvole polmonari e aortiche alle rispettive posizioni del ventricolo, aprite la scheda Sketch e selezionate lo strumento Cerchio (Circle). Aprite quindi la scheda Feature e utilizzate la funzione Sweep Boss Base per tracciare due cilindri ad arco di cinque millimetri di diametro dalla parte superiore delle valvole fino a quando entrambe le superfici circolari del cilindro raggiungono la posizione orizzontale.

Dopo aver unito le parti della valvola ai rispettivi ventricoli e arterie, selezionate nuovamente lo strumento Cerchio (Circle) e utilizzate la funzione Extrude Boss Base per estrudere cilindri verticali di cinque millimetri di diametro dalla base di ciascuna delle quattro camere fino a quando i cilindri non sono lunghi 40 millimetri e sporgono nelle rispettive camere. Aprite quindi la scheda Sketch e selezionate lo strumento Sketch Circle. Quindi, per creare rientri di profondità diversi, aprite la scheda Feature e utilizzate la funzione Taglia estrusione (Cut Extrude) per disegnare semicerchi sopra i cilindri per aggiungere tacche differenziali ai cilindri.

Per sottrarre le forme dalle camere e dalle arterie, fate clic con il pulsante destro del mouse per selezionare il corpo solido della camera e dell'arteria di interesse e selezionate la funzione Combina (Combine) per consentire l'opzione Sottrai (Subtract). Dopo aver salvato le camere e le arterie, importare il modello muscolare cardiaco. Quindi iniziate un nuovo schizzo e tenete premuto MAIUSC per selezionare tutti gli schizzi di base del cilindro.

Per sfalsare gli sketch di base a sei cilindri di due millimetri, aprite la scheda Sketch e selezionate Converti entità (Convert Entities). Aprite la scheda Feature e utilizzate la funzione Extrude Boss Base per unire i cilindri ad arco con il modello del muscolo cardiaco. Per modellare un cubo dalla base dei sei cilindri verso il basso, selezionate Geometria riferimento (Reference Geometry) e aprite la scheda Sketch e selezionate lo strumento Quadrato (Square).

Quindi disegna un quadrato con una lunghezza e una larghezza di quattro millimetri più larghe rispetto alla parte più ampia del modello muscolare cardiaco. Utilizzate la funzione Extrude Boss Base per estrudere il quadrato verso il basso con uno spessore di otto millimetri. Unite il quadrato estruso alla base dei sei cilindri utilizzando la funzione Unisci parti (Merge Parts).

Aggiungere cubi di quattro millimetri a ciascuno dei quattro angoli della base nello stesso modo. Utilizzando la base quadrata come schizzo, estrudete la base per coprire l'intero modello a cuore e sottrarre tutte le altre parti dal coperchio. Utilizzate la funzione Geometria riferimento (Reference Geometry) per generare un piano di riferimento all'altezza di interesse e selezionate Inserisci (Insert), Stampi (Molds) e Dividi (Split) per dividere la parte superiore del rettangolo rimasto nella parte più ampia del modello cardiaco.

Dividi di nuovo il rettangolo rimasto nella posizione di rilascio dello stampo più conveniente nello stesso modo, ma in direzione verticale. Quindi utilizzare una stampante a getto e materiali fotopolimeri rigidi simili a gomma per stampare le parti dello stampo. È essenziale utilizzare materiale simile alla gomma per lo stampo interno in modo che questi stampi possano essere successivamente rimossi senza rompere o danneggiare il modello.

Per lo stampaggio a iniezione a freddo e la finitura delle parti dello stampo, prima spruzzare tutte le superfici di tutte le parti stampate ad eccezione delle valvole con un agente di rilascio e pulire i pezzi con carta velina. Dopo l'asciugatura ad aria per 15 minuti, chiudere la base dello stampo e due pannelli laterali e posizionare lo stampo sopra due distanziale in modo che la base dello stampo non sia a diretto contatto con la superficie del tavolo. Inserire una cartuccia di silicone in una pistola di erogazione manuale e utilizzare la pistola per aggiungere cinque millilitri di silicone a un misurino.

Mescolare il silicone con uno strumento di miscelazione e utilizzare lo strumento di miscelazione per applicare una generosa quantità di silicone liquido ai lati negativi e positivi delle valvole atri e ventricolari destro. Ricopriamo la valvola per garantirne la funzionalità. Collegare le due camere con l'angolo della valvola retto e spingere le camere sui rispettivi cilindri nello stampo di base.

Quindi attaccare i cilindri dell'arco polmonare e aortico in modo simile. Lasciare solidificare il silicone per due minuti. Attaccare la parte superiore dello stampo e un miscelatore statico alla cartuccia, spremendo la cartuccia fino a quando tutto il silicone non è stato erogato e quindi rilasciando la pressione.

Regolare l'intero stampo sui due distanziale e inserire la pistola nella presa di stampaggio a iniezione di otto millimetri. Spremere con bassa pressione nel corso di tre minuti fino a quando tutte le prese d'aria mostrano segni di overflow del silicone. Quindi inserire un distanziale metallico nella fessura tra la parte superiore e inferiore dello stampo per aprire la parte superiore dello stampo.

Rimuovere le parti laterali dello stampo una alla volta nello stesso modo, facendo attenzione a non forare la parete cardiaca e utilizzare un bisturi per perforare eventuali bolle nel silicone. Utilizzare uno stuzzicadenti per riempire eventuali fori a bolle con silicone e consentire al modello di polimerizzare per altri 30 minuti. Quando il modello è pronto, racchiudere saldamente il modello cardiaco con una mano e utilizzare aria compressa per far saltare il modello dalla base dello stampo, lasciando i sei stampi interni nel modello a cuore.

Utilizzare una siringa d'acqua per riempire e pressurizzare i ventricoli sinistro e destro per rilasciare gli stampi interni. Quindi utilizzare una forza Magill per estrarre le due parti interne dello stampo senza comprimere il segmento della valvola. Questo metodo di stampa modello 3D può essere applicato anche ad altri organi interni, come i polmoni, o a strutture ossee, come le costole.

L'utilizzo di materiali di stampo interno molto flessibili per la stampa 3D consente la creazione e il rilascio di strutture organiche complesse che sarebbero distrutte durante la rimozione delle camere interne se fossero utilizzati materiali di stampa più rigidi. Un'alta risoluzione delle intricate parti del modello stampate in 3D è essenziale per la generazione di piccoli componenti organici, come quelli utilizzati nel sistema del modello cardiaco. Dopo lo sviluppo, questo metodo ha spianato la strada ai ricercatori per esplorare la fisiologia neonatale del paziente.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come creare un cuore neonatale anatomicamente realistico con quattro camere e quattro valvole in un unico ciclo di fusione. Non dimenticare che lavorare con idrossido di sodio può essere estremamente pericoloso. Si prega di indossare la protezione delle mani e degli occhi durante questa procedura.