ビットマップ印刷により、医用画像用の3Dプリントモデルを直接作成できます。この方法により、徐々に変化する材料特性を含む軟部組織を高解像度で3Dプリントすることができます。この技術の主な利点は、軟部組織を複製する能力である。
これにより、外科医は複雑な手術における軟部組織の変動をより空間的に理解することができます。この方法を初めて試すときは、放射線科医と緊密に協力して、イメージングが3Dに適切であることを確認することをお勧めします。その手順を実演するのは、私の研究室の大学院生研究者であるJane Brusilovskyです。
印刷のデモンストレーションは、ローレンススミス、マターアセンブリ計算ラボ、CU Boulderの博士号候補者は、医用画像コンピューティングソフトウェアを開いてデータ入力を開始します。ドロップダウンメニューから、ファイルボタンとDICOMをクリックします。DICOMブラウザウィンドウが開いたら、インポートを選択し、ディレクトリポップアップウィンドウからDICOMファイルをインポートするポップアップウィンドウが表示されるのを待ちます。
次に、DICOM ファイル・スタックに移動し、「インポート」をクリックします。追加のメタデータをアクティブにするには、「詳細」チェック・ボックスを選択します。次に、目的の系列番号を選択し、[検査]ボタンをクリックします。
目的のシーケンスに警告が表示されていないことを確認したら、目的の DICOM データファイルの横にあるチェックボックスをクリックしてロードします。シーケンスが医用画像コンピューティングソフトウェアにロードされたら、モジュールのドロップダウンメニューを探索し、[ボリュームレンダリング]モジュールを選択します。モジュールで、ボリュームドロップダウンメニューからシーケンスの名前を選択してイメージスタックをアクティブにし、データをボクセル化されたボリュームに変換します。
アクティブ・モジュールの名前が、前に選択した目的のシーケンスと一致していることを確認します。ボリュームドロップダウンの横にある眼球アイコンをクリックして、選択したボリュームを3Dで視覚化します。3D 表示ウィンドウが開いていて、グレースケールの 3D 表現が表示されていることを確認します。
次に、[詳細設定]タブの横にある矢印をクリックして詳細ツールを開き、[ボリュームプロパティ]タブを選択して、ボクセルモデルのカラーチャンネルを変更するための一連のコントロールを開きます。スケーラーの不透明度マッピングメニューに移動し、フィールドを左クリックして、強度値が不透明度によって定義されるポイントを作成します。次に、スケールに沿ってポイントを配置して目的の構造を視覚化し、スケーラーカラーマッピングメニューに移動し、フィールドを左クリックしてポイントを作成し、強度値に関連付けられた色を指定します。
フィールド内をダブルクリックして選択カラーウィンドウを開き、情報内の色を変更します。モジュールタブを展開してセグメントエディタを選択し、セグメントエディタツールバーの下にあるセグメンテーション列に移動して[新しいセグメンテーションの作成方法]を選択し、名前変更セグメンテーションポップアップウィンドウからセグメンテーションのカスタム名を入力して[OK]をクリックします。マスターボリュームドロップダウンから、ボリュームレンダリングと同じ名前のアクティブなボリュームを選択します。次に、ドロップダウンのすぐ下にある[追加]ボタンをクリックします。
セグメントコンテナは、以下のフィールドに作成されます。エフェクトツールパネルに移動し、はさみツールを選択します。はさみメニューで、選択し、内部、自由形式、無制限のタブを順番に入力します。
次に、3Dウィンドウにカーソルを合わせ、右クリックしたまま、消去する領域の周りを描画します。どの領域がカバーされているかを示す色付きのスウォッチが表示されたら、削除するすべての領域がカバーされるまでこのプロセスを繰り返します。エフェクトメニューで、マスクボリュームに移動し、内側を選択してセグメントがカバーするすべての画像データを削除します。
次に、塗りつぶし値を負の 1000 に変更します。次に、適用を押し、出力ボリュームの横にある眼球をクリックして、新しいマスクボリュームを表示します。[モジュール] タブを展開して [ボリューム レンダリング] を選択し、眼球をクリックしてビジュアライゼーションをオフにします。
ドロップダウンメニューから、新しく作成したマスクされたボリュームを選択し、眼球をクリックしてボリュームをアクティブにします。完了したら、入力メニューに移動し、プロパティドロップダウンメニューを開きます。前に作成したボリューム・プロパティーを選択します。
3D ビューのボリュームがマスクされ、色分けされていることを確認します。モジュール ドロップダウンから [スライサー FAB] を選択します。印刷パラメータで、X 解像度が 600 DPI、Y 解像度が 300 DPI、層の厚さが 27 マイクロメートルに設定されていることを確認します。
次に、出力パラメータメニューを開き、必要に応じて最終モデルのスケールを変更します。次に、保存するスライスのファイルの場所を選択し、[生成]をクリックします。ディザリングを行うには、画像編集ソフトウェアを開き、[ファイル]タブと[開く]タブをクリックします。
次に、前の手順で作成したPNGファイルスタックの最初の画像に移動し、[開く]ボタンをクリックします。ウィンドウボタンに移動して[アクションと新しいアクション]を選択し、カスタム名を入力してからOKを押します。記録ボタンはアクティブなままにし、アクションを記録するために読み取る必要があります。画像が読み込まれたら、画像、モード、インデックスカラーに移動します。
インデックスウィンドウで、ドロップダウンメニューからローカル知覚を選択し、色数を8に指定します。強制メニューで「カスタム」を選択し、最初の 2 つの正方形をクリックしてカスタムカラーウィンドウを開き、カットカラーパレットを 100% マゼンタとして選択し、C、Y、K がゼロに設定されていることを確認します。オプションドロップダウンメニューから、「マット」タブと「カスタム」タブを選択します。
「ディザリング」で「拡散」を選択し、「量」で「100%」を選択してからクリック OK.To 記録を停止し、アクションメニューに移動して正方形のボタンをクリックし、アクティブなウィンドウを閉じて「変更を保存」ポップアップウィンドウで「いいえ」をクリックします。完了したら、[ファイル]、[自動化]に移動してバッチウィンドウを展開し、[アクション]タブをクリックして前の手順で作成したアクションを選択します。ソースメニューの下にある [選択] ボタンをクリックして、書き出された画像のフォルダに移動します。
保存先を選択して選択し、新しいファイルの保存先フォルダの場所を選択してから、印刷ソフトウェア OK.In クリックし、[アプリ]をクリックしてVoxel印刷ユーティリティを起動します。次に、スライスファイルの接頭辞テキストボックスにPNGファイルスタックの接頭辞を入力し、「選択」ボタンをクリックしてPNGファイルスタックがあるフォルダに移動します。完了したら、[OK]をクリックします。スライス範囲で、最初のスライスとスライス数が作成したフォルダ内のファイル数と一致することを確認した後、スライスされた厚さが前に指定した設定と一致し、スライスの幅と高さがPNGファイルの幅と高さと一致するなどのスライスパラメータを確認します。
背景色の下で、背景が背景色と一致することを確認し、印刷しないように設定します。完了したら、[次へ]ボタンをクリックします。[ツール] ページのマテリアル マッピングで、PNG ファイルから派生した関連するカラーにマップするマテリアルをドロップダウン メニューから選択します。
メニューの各色についてこのプロセスを繰り返し、「完了」をクリックして「OK」をクリックします。ポップアップウィンドウの情報でGCVFの作成に成功しました。3Dプリンタソフトウェアを介して必要なファイルを処理し、3Dプリンタによって製造されるように送信する前に、印刷適性についてファイルを確認します。3Dプリンタは、オブジェクトが塗りつぶされるまで、レイヤーごとにモデルを作成します。
プリンタが印刷を完了したら、ヘラでプリントベッドから部品を取り外します。3Dプリンタオブジェクトがサポート材料の層でプリンタから外れたら、すべてのサポートが取り外されるまで、高出力ウォータージェットでサポート材料を取り外します。完了したら、3Dプリントされたオブジェクトを透明で滑らかになるまで砂で磨きます。
代表的な分析は、断面腎臓モデルおよび切片心臓モデルについて肯定的な結果を示す。最終的なモデルは、サイズ、形状、および色においてボリューム レンダリングに視覚的に一致します。場合によっては、均一なスケーリングに関連する問題により、モデルが一方向に引き伸ばされたように見えることがあります。
また、印刷されたモデルを通る表面光の散乱の問題により、デジタルレンダリングから印刷モデルへの不誠実な色変換が発生しました。失敗したモデルは、モデルの奥深くに走る開いた空隙を示し、光学的歪みをもたらしました。等方性画像は、最高の空間分解能と最も薄いスライス高さで使用することが重要です。
この方法は、研究者が材料密度の変化の適用を探求する道を開き、機能的に現実的なモデルを作成することを可能にする。
