La stampa bitmap consente la fabbricazione diretta di modelli stampati in 3D per immagini mediche. Questo metodo consente ai tessuti molli, che contengono proprietà del materiale che variano gradualmente, di essere stampati in 3D in alta risoluzione. Il principale vantaggio di questa tecnica è la capacità di replicare i tessuti molli.
Ciò fornisce ai chirurghi una maggiore comprensione spaziale della variazione dei tessuti molli in interventi chirurgici complessi. Quando si prova questo metodo per la prima volta, si consiglia di lavorare a stretto contatto con il radiologo per garantire che l'imaging sia adeguato per il 3D. A dimostrare la procedura sarà Jane Brusilovsky, una ricercatrice laureata del mio laboratorio.
A dimostrare la stampa sarà Lawrence Smith, un dottorando del Matter Assembly Computation Lab, CU Boulder Begin input di dati aprendo il software di elaborazione delle immagini mediche. Dal menu a discesa, fare clic sul pulsante file e DICOM. Quando si apre la finestra del browser DICOM, selezionare importa e attendere che venga visualizzata la finestra popup importa file DICOM dalla directory.
Quindi passare allo stack di file DICOM e fare clic su Importa. Per attivare metadati aggiuntivi, selezionare la casella di controllo Avanzate. Quindi scegliere il numero di serie desiderato e fare clic sul pulsante Esamina.
Dopo aver verificato che la sequenza desiderata non visualizzi avvisi, fare clic sulla casella di controllo accanto al file di dati DICOM desiderato e caricare. Una volta caricata la sequenza nel software di elaborazione delle immagini mediche, esplorare il menu a discesa del modulo e selezionare Modulo di rendering del volume. Nel modulo, selezionare il nome della sequenza dal menu a discesa del volume per attivare lo stack di immagini e tradurre i dati in un volume voxelizzato.
Assicurarsi che il nome del modulo attivo corrisponda alla sequenza desiderata selezionata in precedenza. Accanto al menu a discesa del volume, fai clic sull'icona del bulbo oculare per visualizzare il volume selezionato in 3D. Assicurarsi che la finestra di visualizzazione 3D sia aperta e che sia visibile una rappresentazione 3D in scala di grigi.
Quindi, fare clic sulla freccia accanto alla scheda Avanzate per aprire gli strumenti avanzati e selezionare la scheda delle proprietà del volume per aprire il set di controlli per modificare il canale di colore del modello voxel. Passare al menu di mappatura dell'opacità dello scaler e fare clic con il pulsante sinistro del mouse nel campo per creare punti in cui i valori di intensità saranno definiti dall'opacità. Quindi posiziona i punti lungo la scala per visualizzare l'anatomia di interesse, vai al menu di mappatura dei colori dello scaler, quindi fai clic con il pulsante sinistro del mouse nel campo per creare punti e specificare i colori, correlati ai valori di intensità.
Fare doppio clic nel campo per aprire una finestra di selezione del colore per modificare il colore nelle informazioni. Espandi la scheda moduli per selezionare l'Editor segmenti, sotto le barre degli strumenti dell'editor dei segmenti, vai alla colonna segmentazione per selezionare Crea nuova segmentazione come, quindi digita un nome personalizzato per la segmentazione dalla finestra popup di rinomina segmentazione e premi OK. Dal menu a discesa del volume master, optare per il volume attivo, con lo stesso nome del rendering del volume. Quindi, fai clic sul pulsante Aggiungi direttamente sotto il menu a discesa.
Il contenitore del segmento verrà creato nel campo sottostante. Accedete al pannello degli strumenti effetti e selezionate lo strumento Forbici. Nel menu delle forbici, Scegli, compila all'interno, schede a forma libera e illimitate in ordine.
Quindi, passa il mouse sopra la finestra 3D e fai clic con il pulsante destro del mouse e tieni premuto mentre disegni intorno all'area da cancellare. Una volta visualizzato un campione colorato, che mostra quale area è stata coperta, ripetere il processo fino a coprire tutte le aree da eliminare. Nel menu degli effetti, vai al volume della maschera e seleziona all'interno per eliminare tutti i dati dell'immagine coperti dal segmento.
Quindi, modificare il valore di riempimento in negativo 1000. Quindi premi Applica e fai clic sul bulbo oculare accanto al volume di uscita per mostrare il nuovo volume della maschera. Espandere la scheda Moduli per selezionare Rendering volume e fare clic sul bulbo oculare per disattivare la visualizzazione.
Dal menu a discesa, seleziona il volume mascherato appena creato, quindi fai clic sul bulbo oculare per attivare il volume. Al termine, vai al menu degli input e apri il menu a discesa delle proprietà. Selezionare la proprietà del volume creata in precedenza.
Osservate che il volume nella vista 3D è mascherato e codificato a colori. Selezionare SlicerFAB dal menu a discesa del modulo. Sotto i parametri di stampa, verificare che la risoluzione X sia di 600 DPI, che la risoluzione Y sia di 300 DPI e che lo spessore dello strato sia impostato su 27 micrometri.
Quindi, aprite il menu dei parametri di output per modificare la scala del modello finale in base alle esigenze. Quindi selezionare una posizione di file per le sezioni da salvare e premere Genera. Per il dithering, aprire il software di modifica delle immagini e fare clic sulle schede File e Apri.
Quindi passare alla prima immagine dello stack di file PNG creato nel passaggio precedente e fare clic sul pulsante Apri. Vai al pulsante della finestra per selezionare Azioni e nuova azione e inserisci un nome personalizzato prima di premere OK. Il pulsante di registrazione deve rimanere attivo e leggere per registrare l'azione. Una volta caricata l'immagine, passare a Immagine, Modalità e Colore indicizzato.
Nella finestra dell'indice, selezionare dal menu a discesa Percettivo locale e specificare il numero di colori come 8. Nel menu forzato, seleziona Personalizzato, quindi fai clic sui primi due quadrati per aprire la finestra dei colori personalizzati e selezionare la tavolozza dei colori tagliati come 100% magenta e assicurati che C, Y e K siano impostati su zero. Dal menu a discesa delle opzioni, seleziona le schede Mascherino e Personalizzato.
Per Dithering, selezionare Diffusione e per importo selezionare 100% prima di fare clic OK.To interrompere la registrazione, accedere al menu delle azioni e fare clic sul pulsante quadrato, chiudere la finestra attiva e fare clic su no nella finestra popup Salva modifiche. Al termine, vai su File, Automatizza ed espandi la finestra batch per selezionare l'azione creata nel passaggio precedente facendo clic sulla scheda azione. Nel menu sorgente, fai clic sul pulsante Scegli per accedere alla cartella delle immagini esportate.
Selezionando la destinazione e scegliendo, selezionare una posizione della cartella di destinazione per i nuovi file, quindi fare clic su OK.In software di stampa, fare clic su App e avviare Voxel Print Utility. Quindi immettere il prefisso dello stack di file PNG nella casella di testo prefisso file slice, quindi fare clic sul pulsante Seleziona per passare alla cartella in cui si trova lo stack di file PNG. Al termine, premi OK. Dopo aver confermato nell'intervallo di sezioni che la prima sezione e il numero di sezioni corrispondano al numero di file nella cartella creata, controllare i parametri di slicing, ad esempio lo spessore della sezione corrisponda alle impostazioni specificate in precedenza e la larghezza e l'altezza della sezione corrispondano alla larghezza e all'altezza dei file PNG.
Sotto il colore di sfondo, assicurati che lo sfondo corrisponda al colore di sfondo e impostalo per non stampare. Una volta completato, fai clic sul pulsante Avanti. Nella pagina strumenti, nella mappatura dei materiali, selezionare il materiale dal menu a discesa da mappare al colore associato derivato dai file PNG.
Ripetete il processo per ogni colore nel menu, quindi fate clic su Fine e OK. Nella finestra popup la creazione di GCVF è riuscita. Elabora i file richiesti attraverso il software delle stampanti 3D, quindi rivedi i file per la stampabilità, prima di inviarli per essere fabbricati dalla stampante 3D. La stampante 3D fabbrica un modello strato per strato fino a quando l'oggetto non viene riempito.
Quando la stampante completa la stampa, rimuovere la parte dal piano di stampa con una spatola. Quando l'oggetto della stampante 3D si stacca dalla stampante con uno strato di materiale di supporto, rimuovere il materiale di supporto con un getto d'acqua ad alta potenza, fino a quando tutto il supporto non viene rimosso. Al termine, carteggiare e lucidare l'oggetto stampato in 3D fino a quando non è chiaro e liscio.
L'analisi rappresentativa mostra un risultato positivo per un modello renale a sezione trasversale e un modello cardiaco sezionato. Il modello finale corrisponde visivamente al rendering del volume in termini di dimensioni, forma e colore. In alcuni casi, i problemi relativi al ridimensionamento uniforme possono causare un modello che appare allungato in una direzione.
Inoltre, i problemi di dispersione della luce superficiale attraverso il modello stampato hanno portato a traduzioni infedeli del colore dal rendering digitale al modello stampato. Il modello fallito ha mostrato i vuoti aperti che corrono in profondità nel modello, con conseguente distorsione ottica. È fondamentale che le immagini isotrope vengano utilizzate con la massima risoluzione spaziale e l'altezza della fetta più sottile.
Questo metodo ha spianato la strada ai ricercatori per esplorare l'applicazione della variazione delle densità dei materiali, consentendo la creazione di modelli funzionalmente realistici.
