この方法は、胸部圧迫中に発生する心拍出量など、新生児学分野の主要な質問に答えることができます。この技術の主な利点は、解剖学的リアリズムを失うことなく、柔軟な心臓モデルの作成を可能にすることです。今日私と一緒に手順を実証することは、私たちの研究室の技術者であるジャスパー・スタークです。
代表的な新生児心臓の画像セグメントを取得するには、まず適切な処理ソフトウェアプログラムを開きます。医学のデジタルイメージ投射およびコミュニケーションとしてフォーマットされた新生児胸部磁気共鳴画像、またはMRIをインポートする。[マスクの編集] ツールを使用して、心臓が存在する各 MRI スライスの心臓の筋肉の領域を選択し、新しいスケッチ レイヤーを作成します。
別々に同じ方法で2つの心房と2つの心室を分割し、別々の3D表現に筋肉とチャンバーをレンダリングするために計算3Dツールを使用します。次に、ステレオリソグラフィプラスツールを使用して、各ファイルに最適な解像度を使用して、セグメントを 5 つのステレオリソグラフィファイルとしてエクスポートします。新生児の心臓型の部分の処理および印刷のために、コンピュータ支援設計ソフトウェアプログラムに心房および心室弁のモールドファイルをロードする。
元のMRIを使用して、大動脈、肺、僧帽弁、三尖弁の位置を決定します。挿入部品機能を使用して、各バルブの正と負の金型の半分のバルブファイルを、ロードされた心房と心室のセット内のそれぞれの位置に現在のファイルにドラッグします。アトリウムまたは心室の表面上の位置をクリックして、配置位置を示します。
[機能]タブで、[押し出しボスベース]を選択して、バルブがそれぞれのチャンバーに突き出るように正と負のバルブのベースを押し出し、必要に応じてバルブパーツをマージします。肺と大動脈のバルブ ファイルをそれぞれの心室の場所に追加し、[スケッチ]タブを開き、[円]ツールを選択します。次に、[フィーチャー]タブを開き、[スイープ ボス ベース]機能を使用して、バルブの上部から 2 つのアーチ型の 5 ミリメートル直径の円柱をスケッチし、両方の円形の円柱サーフェスが水平位置に到達するまでスケッチします。
バルブ部品をそれぞれの心室と動脈にマージした後、もう一度円ツールを選択し、押し出しボスベース機能を使用して、4つのチャンバーの各基部から直径5ミリメートルの垂直シリンダーを押し出し、シリンダーの長さが40ミリメートルになるまで、それぞれのチャンバーに突き出します。次に、[スケッチ]タブを開き、[スケッチ円]ツールを選択します。次に、異なる深さのインデントを作成するには、[フィーチャ]タブを開き、[押し出しを切り出し]機能を使用して円柱の上に半円をスケッチし、円柱に差の切り込みを追加します。
チャンバーと動脈から形状を減算するには、右クリックしてチャンバーの固体体と対象の動脈を選択し、結合機能を選択して減算設定を選択できるようにします。チャンバーと動脈を保存した後、心臓の筋肉モデルをインポートします。次に、新しいスケッチを開始し、Shift キーを押したまますべての円柱ベース スケッチを選択します。
6 つの円柱ベース スケッチを 2 ミリメートルオフセットするには、[スケッチ]タブを開き、[エンティティを変換]を選択します。[フィーチャ]タブを開き、[押し出しボス ベース]機能を使用して、アーチ型の円柱をハートマッスルモデルとマージします。6 つの円柱の底から下に立方体をモデリングするには、[参照ジオメトリ]を選択し、[スケッチ]タブを開き、[正方形]ツールを選択します。
次に、心筋モデルの最も広い部分よりも長さと幅4ミリメートルの正方形をスケッチします。押し出しボスベース機能を使用して、8ミリメートルの厚さで四角形を下方に押し出します。[パーツをマージ]機能を使用して、押し出しの正方形を 6 つの円柱の底部にマージします。
同じ方法で、4ミリメートルの立方体をベースの4つのコーナーのそれぞれに追加します。正方形のベースをスケッチとして使用し、ベースを押し出して心臓モデル全体を覆い、カバーから他のすべてのパーツを引きます。参照ジオメトリ関数を使用して、目的の高さに対する参照面を生成し、[挿入]、[金型]、[分割]を選択して、残りの長方形の上部を中心モデルの最も広い部分で分割します。
残った長方形を、同じ方法で、垂直方向に、最も便利な金型リリース位置で再び分割します。次に、ジェットプリンタと剛体のゴム状の光重合材料を使用して金型部品を印刷します。これらの金型を後で破壊したり損傷を与えたりすることなく取り除くことができるように、内側の金型にはゴム状の材料を使用することが不可欠です。
金型部品の冷射成形と仕上げの場合は、まず、バルブ以外のすべての印刷部品の表面を剥離剤でスプレーし、ティッシュペーパーできれいに拭きます。15分間の空気乾燥後、金型のベースと2つのサイドパネルを閉じ、モールドを2つのスペーサーの上に置き、金型のベースがテーブル表面に直接接触しないようにします。手動ディスペンスガンにシリコーンカートリッジを挿入し、銃を使用して測定カップに5ミリリットルのシリコーンを加えます。
シリコーンを混合ツールと混合し、混合ツールを使用して、右心房と心室弁の負と正の側面に液体シリコーンの寛大な量を適用します。私たちは、その機能性を確保するためにバルブをコーティングします。右弁角で2つのチャンバーを接続し、ベースモールドのそれぞれのシリンダーにチャンバーを押し付けます。
次に、肺と大動脈のアーチシリンダーを同様の方法で取り付けます。シリコーンを2分間固めます。金型の上部と静的ミキサーをカートリッジに取り付け、シリコンがすべて分配されるまでカートリッジを絞り、圧力を解放します。
モールド全体を 2 つのスペーサーに調整し、8 ミリメートル射出成形ソケットに銃を挿入します。すべての通気孔がシリコーンオーバーフローの兆候を示すまで、3分間にわたって低圧で絞ります。次に、金型の上部と下部の間の亀裂に金属スペーサーを挿入して、金型の上部を開きます。
同じように一つずつモールドの側面部分を取り外し、心臓壁を穿刺しないように注意し、メスを使用してシリコーン内の気泡を突き刺します。爪楊枝を使用して、任意のバブルホールをシリコーンで満たし、モデルがさらに30分間治癒できるようにします。モデルの準備ができたら、心臓モデルを片手でしっかりと囲み、圧縮空気を使用して金型のベースからモデルを吹き飛ばし、6つの内側の金型をハートモデルに残します。
水の注射器を使用して、左右の心室を充填し、加圧して内側の金型を放出します。次に、マギル鉗子を使用して、バルブセグメントを圧縮せずに内側の2つの金型部品を引き出します。この3Dモデルの印刷方法は、肺などの他の内臓や、肋骨などの骨構造にも適用できます。
3D印刷用に非常に柔軟な内部金型材料を使用することで、硬い印刷材料を使用した場合に内部チャンバーの除去中に破壊される複雑な有機構造の作成と放出が可能になります。複雑な3Dプリントモデル部品の高解像度は、心臓モデルシステムで使用されるような小さな有機成分の生成に不可欠です。開発後、この方法は、研究者が新生児患者生理学を探求する道を開いた。
このビデオを見た後、あなたは、単一の鋳造サイクルで4つの部屋と4つのバルブを持つ解剖学的に現実的な新生児の心臓を作成する方法をよく理解している必要があります。水酸化ナトリウムを使用すると非常に危険なことができますことを忘れないでください。この手順の間に手と目の保護を着用してください。
