Растровая печать позволяет напрямую изготавливать 3D-печатные модели для медицинских изображений. Этот метод позволяет мягким тканям, которые содержат постепенно изменяющиеся свойства материала, быть напечатанными на 3D-принтере в высоком разрешении. Основным преимуществом данной методики является возможность репликации мягких тканей.
Это дает хирургам более глубокое пространственное понимание вариаций в мягких тканях в сложных операциях. При первом использовании этого метода рекомендуется тесно сотрудничать с радиологом, чтобы убедиться, что визуализация адекватна для 3D. Продемонстрировать процедуру будет Джейн Брусиловская, аспирантка-исследователь из моей лаборатории.
Демонстрацией печати будет Лоуренс Смит, кандидат наук из Matter Assembly Computation Lab, CU Boulder Begin ввод данных, открыв программное обеспечение для вычисления медицинских изображений. В раскрывающемся меню нажмите кнопку файла и DICOM. Когда откроется окно браузера DICOM, выберите импорт и дождитесь появления всплывающего окна импорта файлов DICOM из каталога.
Затем перейдите к стеку файлов DICOM и нажмите кнопку Импорт. Чтобы активировать дополнительные метаданные, установите дополнительный флажок. Затем выберите нужный номер серии и нажмите кнопку Проверить.
Убедившись, что нужная последовательность не отображает предупреждений, установите флажок рядом с нужным файлом данных DICOM и загрузите. После загрузки последовательности в программное обеспечение для вычисления медицинских изображений изучите раскрывающееся меню модуля и выберите Модуль объемного рендеринга. В модуле выберите имя последовательности из раскрывающегося меню тома, чтобы активировать стек изображений и перевести данные в вокселизированный том.
Убедитесь, что имя активного модуля соответствует желаемой последовательности, выбранной ранее. Рядом с раскрывающимся списком громкости щелкните значок глазного яблока, чтобы визуализировать выбранный объем в 3D. Убедитесь, что окно 3D-дисплея открыто и отображается 3D-представление в оттенках серого.
Затем щелкните стрелку рядом с вкладкой «Дополнительно», чтобы открыть расширенные инструменты, и выберите вкладку свойства громкости, чтобы открыть набор элементов управления для изменения цветового канала модели voxel. Перейдите в меню сопоставления непрозрачности скалера и щелкните левой кнопкой мыши поле, чтобы создать точки, в которых значения интенсивности будут определяться непрозрачностью. Затем поместите точки вдоль шкалы, чтобы визуализировать интересующую анатомию, перейдите в меню цветового сопоставления скейлера, затем щелкните левой кнопкой мыши в поле, чтобы создать точки и указать цвета, коррелирующие со значениями интенсивности.
Дважды щелкните поле, чтобы открыть окно выбора цвета для изменения цвета в информации. Разверните вкладку модулей, чтобы выбрать Редактор сегментов, под панелями инструментов редактора сегментов перейдите к столбцу сегментации, чтобы выбрать Создать новую сегментацию как, затем введите пользовательское имя сегментации во всплывающем окне переименования сегментации и нажмите OK. В раскрывающемся списке основного тома выберите активный том с тем же именем, что и у отрисовки тома. Затем нажмите кнопку Добавить непосредственно под раскрывающимся списком.
Контейнер сегмента будет создан в поле ниже. Перейдите на панель инструментов «Эффекты» и выберите инструмент «Ножницы». В меню ножниц Выберите, заполните внутри, свободную форму и неограниченное количество вкладок по порядку.
Затем наведите курсор на 3D-окно и щелкните правой кнопкой мыши и удерживайте во время рисования область, которую нужно стереть. Как только появится цветной образец, показывающий, какая область была покрыта, повторяйте процесс, пока не будут покрыты все области, подлежащие удалению. В меню эффектов перейдите к объему маски и выберите внутри, чтобы удалить все данные изображения, охватываемые сегментом.
Затем измените значение заливки на отрицательное 1000. Затем нажмите «Применить» и щелкните глазное яблоко рядом с выходным томом, чтобы отобразить новый объем маски. Разверните вкладку модули, чтобы выбрать Объемный рендеринг, и щелкните глазное яблоко, чтобы отключить визуализацию.
В раскрывающемся меню выберите только что созданный замаскированный том, затем щелкните глазное яблоко, чтобы активировать громкость. По завершении перейдите в меню ввода и откройте раскрывающееся меню свойств. Выберите свойство тома, созданное ранее.
Обратите внимание, что объем в 3D-представлении маскируется и кодируется цветом. Выберите SlicerFAB в раскрывающемся списке модуля. Под параметрами печати убедитесь, что разрешение X составляет 600 DPI, разрешение Y составляет 300 DPI, а толщина слоя установлена на 27 микрометров.
Затем откройте меню выходных параметров, чтобы изменить масштаб конечной модели по мере необходимости. Затем выберите расположение файла для сохранения фрагментов и нажмите Создать. Для дизеринга откройте программное обеспечение для редактирования изображений и щелкните вкладки Файл и Открыть.
Затем перейдите к первому изображению стека PNG-файлов, созданного на предыдущем шаге, и нажмите кнопку Открыть. Перейдите к кнопке окна, чтобы выбрать Действия и новое действие и введите пользовательское имя, прежде чем нажать OK. Кнопка записи должна оставаться активной и читаться для записи действия. После загрузки изображения перейдите в раздел Изображение, Режим и Индексированный цвет.
В окне индекса выберите из выпадающего меню Local Perceptual и укажите количество цветов, которое должно быть 8. В принудительном меню выберите «Пользовательский», затем щелкните первые два квадрата, чтобы открыть окно пользовательского цвета, чтобы выбрать цветовую палитру вырезания как 100% пурпурный и убедиться, что C, Y и K установлены равные нулю. В раскрывающемся меню параметров выберите вкладки Матовые и Пользовательские.
Для Дизеринга выберите Диффузия и для суммы выберите 100%, прежде чем щелкнуть OK.To остановить запись, перейдите в меню действий и нажмите квадратную кнопку, закройте активное окно и нажмите «Нет» во всплывающем окне сохранения изменений. По завершении перейдите в раздел Файл, Автоматизируйте и разверните окно пакетной обработки, чтобы выбрать действие, созданное на предыдущем шаге, щелкнув вкладку действия. В меню источника нажмите кнопку Выбрать, чтобы перейти в папку экспортированных изображений.
Выбрав место назначения и выберите расположение папки назначения для новых файлов, затем щелкните OK.In программное обеспечение для печати, щелкните Приложения и запустите утилиту Voxel Print Utility. Затем введите префикс стека PNG-файлов в текстовое поле префикса файлов фрагментов, а затем нажмите кнопку Выбрать, чтобы перейти в папку, в которой расположен стек png-файлов. Когда все будет готово, нажмите OK. После подтверждения в диапазоне фрагментов, что первый фрагмент и количество фрагментов соответствуют количеству файлов в созданной папке, проверьте параметры нарезки, такие как толщина фрагмента соответствует заданным ранее параметрам, а ширина и высота фрагмента соответствуют ширине и высоте PNG-файлов.
Под цветом фона убедитесь, что фон соответствует цвету фона и установите флажок не печатать. После завершения нажмите кнопку Далее. На странице инструментов в сопоставлении материалов выберите материал из раскрывающегося меню, который будет сопоставлен со связанным цветом, полученным из PNG-файлов.
Повторите процесс для каждого цвета в меню, затем нажмите кнопку Готово и ОК. Во всплывающем окне информационное создание GCVF выполнено успешно. Обработайте необходимые файлы с помощью программного обеспечения 3D-принтеров, затем просмотрите файлы на предмет возможности печати, прежде чем отправить их на изготовление 3D-принтером. 3D-принтер изготавливает модель слой за слоем до тех пор, пока объект не будет заполнен.
Когда принтер завершит печать, извлеките деталь из печатного слоя шпателем. Когда объект 3D-принтера сходит с принтера слоем опорного материала, удалите опорный материал с помощью мощной струи воды, пока вся опора не будет удалена. По завершении отшлифуйте и отполируйте 3D-печатный объект до получения четкости и однородности.
Репрезентативный анализ показывает положительный результат для модели поперечного сечения почек и модели разрезанной сердца. Окончательная модель визуально соответствует объемному рендерингу по размеру, форме и цвету. В некоторых случаях проблемы, связанные с единообразным масштабированием, могут привести к тому, что модель будет растянута в одном направлении.
Кроме того, проблемы с рассеянием поверхностного света через печатную модель привели к неверным цветовым переводам с цифрового рендеринга на печатную модель. Неудачная модель показала открытые пустоты, которые уходят глубоко в модель, что приводит к оптическому искажению. Крайне важно, чтобы изотропные изображения использовались с самым высоким пространственным разрешением и тончайшей высотой среза.
Этот метод проложил путь для исследователей к изучению применения вариаций плотности материала, что позволяет создавать функционально реалистичные модели.
