Nöroşirürjide Kompleks İntrakraniyal Tümörlerin Çok Renkli 3D Baskısı

Bu işlemin amacı, farklı görüntüleme yöntemlerinden elde edilen verileri kullanarak 3D baskılı, tamamen renkli, hastaya özgü anatomik modeller oluşturmanın adımlarını göstermektir. Petrous apekskondrosarkomları örneği kullanılarak, görüntü füzyonu ve segmentasyon süreci, sanal bir 3D modelin üretimi ve 3Boyutlu baskının üretilmesi gösterilmiştir. Ayrıca cerrahi simülasyona uygun 3Boyutlu baskıların hacimsel renklendirmesi de anlatılmaktadır.

Bilgisayarlı tomografi ve manyetik rezonans görüntüleme gibi çeşitli görüntüleme yöntemleri, kemik, yumuşak doku, tümör ve damarlar gibi cerrahi alanın farklı yönlerini gösterir. 3D baskı teknolojileri, bu farklı yönleri tek, kompakt ve somut bir nesnede, cerrahi yaklaşımı simüle etmek için çalışılabilen ve kullanılan gerçek boyutlu boyutlarda birleştirme olanağı sunar. Özellikle cerrahi simülasyon için, bir tümör den geçen bir kan damarı gibi, birbirinin içinde iç içe geçmiş yapıları net bir şekilde görselleştirmek için derinlemesine hacimsel boyama sağlamak için sadece yüzeyde renkli 3D baskılar üretmek önemlidir.

Bu video petrous apeks bir kondrosarkom örneğine dayalı tam renkli anatomik model in imalatı için bir adım-adım kılavuz sunuyor. Bu prosedürdeki önemli adımlar, tıbbi görüntüleme verilerinin füzyonu ve segmentasyonu ve ardından sanal bir 3D yüzey modelinin oluşturulmasıdır. Üçüncü bir adım olarak, sanal model, belirli parçaların hacimsel renklendirmesine izin vermek için değiştirilmiş bir iş akışı da dahil olmak üzere çok renkli 3B yazdırma için hazırlanır.

Son olarak, yazdırma ve post-processing açıklanmıştır. Görüntüleme verilerini yüksek uzamsal çözünürlüğe sahip, örneğin bir milimetre veya daha az bir dilim kalınlığında kullanmak önemlidir. Kemiklerin segmentasyonuiçin BT kullanıldı.

Kontrastlı T1 MRG görüntüleri tümör ve nöral yapıların segmentasyonu nda ve damarlar için TOF görüntülerinde kullanıldı. DiCOM dosyalarını bilgisayarınıza indirin ve Amira Software'i açın. Farklı görüntüleme yöntemlerinin dosyalarını içeri aktarın ve görüntüleme verilerinin klasörünü seçin.

CT görüntülerine tıklayın ve bunları Ses Oluşturma modülüne bağlayın. Daha gerçekçi bir görüntüleme için Specular'ı seçin ve yalnızca kemiği görselleştirmek için renk aktarım kaydırıcısını ayarlayın. MRI dizilerini alarak devam edin ve bunları bir Volume Rendering modülüne de bağlayın.

MR Ve CT görüntüleri örtüşmeolduğundan, farklı görüntüleme verilerini birleştirmek gerekir. Bu nedenle, MRI veri setine sağ tıklayın ve Compute, Affine Registration'ı seçin. Başvuru'yu seçin ve imleci CT'ye yönlendirin. Kayıt modülünün özelliklerinde, tüm ayarları varsayılan olarak bırakın ve Merkezi Hizala'yı tıklatın ve ardından Kaydol'u tıklayın.

İki farklı görüntüleme veri kümesi şimdi erimiş. Diğer tüm görüntüleme veri kümeleri için bu adımı yineleyin. Ses görüntülerini gizleyerek ve MR görüntülerine bir OrthoSlice modülü ekleyerek eşleşen doğruluğu kontrol edin.

Colorwash'ı seçin. Ardından Data'ya bir sonraki tıklayın ve fareyi üzerine sürükleyerek bu bağlantı noktasını CT'ye bağlayın. Kemikli kafatası yapılarına yerleştirilmiş sinirsel yapıları görselleştirmek için renk kaydırıcısını ayarlayın.

Ağırlık faktörü kaydırıcısını değiştirerek ve kafatası ve beyin yüzeyi ile ventriküller arasındaki sınıra bakarak herhangi bir yanlış hizalama olup olmadığını kontrol edin. Farklı dilimlerde ve koronal ve sagital yönlerde bu işlemi tekrarlayın. OrthoSlice modülünün görünürlüğünü devre dışı bırakın ve CT'nin ses işlemesini yeniden etkinleştirin. CT verilerine gidin ve bu veri kümesindeki en düşük değeri arayın, bu durumda eksi 2, 048.

Ardından, bir Birim Edit modülü ekleyin, Volren modülünü çıktı verilerine bağlayın ve Dolgu değerini eksi 2, 048'e ayarlayın. İçi Kes'i tıklatın ve 3B görünüm portunda kaldırılacak bölgeyi işaretleyin. Not, kaldırılacak şekilde tasarlanmayan parçalarla çakışmaktan kaçınmak önemlidir.

Bu örnekte, mandibula kemiğinin ve üst servikal vertebranın bazı kısımları çıkarıldı. Daha sonra, kalan kemik bölümlenir ve bir yüzey örgü dönüştürülür. Bu nedenle, Segmentasyon Düzenleyicisi'ni tıklatın ve değiştirilmiş CT görüntü dizisini seçin ve yeni bir etiket kümesi ekleyin.

Şimdi segmentasyon seçeneği olarak Eşik'i seçin. BIR CT durumunda alt kaydırıcıyı 250 civarında bir değere ayarlayın. Önizlemede seçilecek temporal kemik veya üst orbital bölge gibi ince kemik yapılarının seçilmesini sağlayın. Aksi takdirde, alt eşiği ayarlayın, ancak herhangi bir yumuşak doku seçmekten kaçının.

Ardından, Seç'e tıklayın. Ve son olarak, seçimi etiket kümesine ekleyin. Havuz Görünümü'ne geri dön.

CT için yeni bir etiket kümesi oluşturuldu. Sağ tıklayın ve Bilgi İşlem, Surface Gen'i seçin, Sıkıştırma seçeneğini işaretleyin ve Uygula'yı tıklatın. Son olarak, bir Yüzey Görünümü modülü ekleyin ve oluşturulan kafesin rengini ayarlayın. Önceki adımları yineleyerek diğer ilgili yapıları ekleyin.

Tümör durumunda eşik operasyonu yerine manuel segmentasyon kullanılmıştır. Böylece tümör, optik sinir ve intrakranial damarlar parçalandı ve modele eklendi. Son olarak, kafese sağ tıklayarak ve Kaydet'e tıklayarak oluşturulan kafesleri dışa aktarın.

Dosya biçimi olarak STL'yi seçin. Netfabb'ı açın ve önceki adımlarda oluşturulan meshes'i yeni parçalar olarak aktarın. Otomatik Onarım'ı denetleyin ve İçe Aktar'ı tıklatın.

Kafatası seçin ve parçalara kabukları bölün. Bu kafatası kemiğine bağlı olmayan gevşek nesneleri ayırır. Kafatası kemiğini seçin ve görünürlüğünü kapatın.

Şimdi diğer tüm parçaları seçin ve silin. Diğer tüm nesneler için bu adımı yineleyin. Not, kafatasının petrous apeksindeki tümör gibi bazı bölgelerde, her iki cismin geometrileri birbiriyle kesişir.

Yazdırma hatalarını önlemek için bu tür kesişimleri kaldırmak gerekir. Bu nedenle, kesişen iki nesneyi seçin ve Boolean İşlemleri'ni tıklatın. Diğerinden çıkarılacak nesneyi listenin kırmızı tarafına taşıyın ve Uygula'yı tıklatın.

Şimdi iki nesne açıkça ayrılmış, onların görünürlük değiştirerek kontrol edilmelidir. Bu adımları tekrarlayarak, tümör ve tümör içinde arter açıkça birbirinden ayrılır. Baziler arter durumunda, baskı dan sonra nesnenin gevşek bir parçası olmasını önlemek için ek destekler gereklidir.

Bu durumda yeni bir nesne ekleyin ve boyutlarını ve alt bölümlerini gerektiği gibi ayarlayın. Tamamen kafatası ve damar geometrisi ile kesişecek silindir yerleştirin. Şimdi kemik ve kan damarı içindeki parçaları çıkarmak için tekrar Boolean operasyonu gerçekleştirin.

Gerektiğinde daha fazla destek eklemek için bu adımı yineleyin. Belirli parçaların hacimsel renklendirmesine izin vermek için, yalnızca bir yüzey kabuğu değil, nesnenin içindeki birçok alt kabuk oluşturmak gerekir. Tümörü seçin ve ondan yeni bir kabuk oluşturun.

İç Ofset Modunda 15 milimetre hassasiyetle 3 milimetrelik bir kabuk kalınlığı ayarlayın ve uygulayın. Bu orijinal yüzeye 3 milimetre lik bir mesafe ile bir iç kabuk oluşturur. Dış kabuğu seçin ve ondan yeni bir kabuk oluşturun.

İçi Boş Mod'da 15 milimetre lik doğrulukla 25 milimetrelik kabuk kalınlığını seçin. Ayrıca, Özgün Bölümü Kaldır onay kutusunu seçin. Bu, bitişik iki kabuk arasında 05 milimetrelik bir boşluk oluşturur.

Bu adımları yineleyerek, sabit kalınlıkları ve değişmez uzaklıkları ile birden fazla iç kabukoluşturulur. Bu 35 ila 25 milimetre lik bir kabuk kalınlığı yanı sıra 1 ila 05 milimetrelik bir ofset pürüzsüz hacimsel boyama elde etmek için kullanılması tavsiye edilir. Bu adımları kan damarları gibi diğer tüm nesnelerle tekrarlayın.

Son adımda, her nesnenin yazdırma rengi ayarlanmalıdır. Bu nedenle, renklendirilecek bir parça seçin. Doku ve Renk Örgü'ye çift tıklayın ve bir renk seçin.

Kabuklar Üzerinde Boya simgesine tıklayın ve ardından ekran merkezinde görüntülenen modele tıklayın. Son olarak, değişiklikleri uygulayın ve Eski Part'ı Kaldır iletişim kutusunu doğruladıktan emin olun. Bu adımları sırasıyla diğer tüm nesneler ve kabuklarla yineleyin.

Son olarak, destekler ve iç kabuklar da dahil olmak üzere yazdırılacak tüm nesneleri dışa aktarın ve bunları tek tek dosya olarak dışa aktarın. STL biçimi renk bilgilerini taşıyamadığı için VRML biçimini seçtiğinizden emin olun. 3D sistemin 3D yazdırma yazılımını açın ve önceki adımda oluşturulan VRML dosyalarını aktarın.

Milimetreleri birim olarak seçin. Konum Tut'u denetleyin ve tüm dosyalara uygulayın. Ve malzeme türünü ZP151 olarak ayarlayın.

Şimdi konumunu ve dönüşünü ayarlayarak 3B modeli yazdırma hacmine yerleştirin. Kafatası modeli durumunda, açıklık yukarı bakacak şekilde emin olun. Kurulum'a gidin, malzeme türü olarak ZP151'i seçin ve katman kalınlığını 1 milimetreye ayarlayın.

Taşma Payı'nı kontrol edin ve onaylayın. Ardından, Oluştur'a tıklayın ve tüm ayarları önceden tanımlanmış olarak bırakın. Son olarak, yazıcı durumunu kontrol edin ve Yazdır'ı tıklatın.

Baskı bittikten sonra, bir elektrikli süpürge ile gevşek tozu dikkatlice çıkararak modeli boşaltın. İnce yapıların parçalanmasını önlemek için modele emme tüpü ile doğrudan temas etmemek önemlidir. Modeli çıkarın ve basınçlı havayı dikkatlice uygulayarak ve yumuşak bir fırçayla temizleyerek temizleyin.

Bu durumda, model hala çok kırılgandır. Stabilite ve renk durumunu artırmak için, plastik bir küvet içine modeli koymak ve sertleştirme çözeltisi ile sızmak. Tüm yüzey ayrıntılarını korumak için fazla çözelti basınçlı hava ile kaldırılmalıdır.

Tamamen kuruyana kadar model tedavi birkaç saat bekleyin. Kondrosarkomlu hastaların farklı çok renkli 3D baskıları oluşturuldu. Çok renkli 3D baskı tekniği, her biri farklı görüntüleme yöntemlerinden elde edilen kemikli ve yumuşak doku yapıları gibi farklı anatomik özelliklerin tek bir nesnede birleştirilmesine olanak sağlar.

Cerrahi simülasyon kurulumunda, çok renkli baskının sıva malzemesi kemik benzeri özellikler gösteriyordu ve kolayca delinip kesilebiliyordu. Bu teknik aynı zamanda bir nesnenin iç yapısını renklendirme imkanı sunar, tümör ile seyahat iç karotis arter gibi. Matkap ile tümör katmanları kaldırarak, kırmızı arter cerrahi simülasyon sırasında ortaya çıkar.

Tekniğin doğruluğunu kanıtlamak için, 3D modeller bilgisayarlı tomografta tarandı. Yazdırmak için oluşturulan modeller bu taramalar için eksponedildi. Bir sapma eşleme oluşturuldu ve doğruluk 50 rasgele seçilen yüzey noktalarında belirlendi.

21 mikron ortalama sapma orijinal verilere göre 3D baskı yüksek uygunluğunu gösterir. Farklı klinik görüntüleme yöntemlerinin tek bir çok renkli 3D baskıda nasıl birleştirilen gösterilmiştir. Ayrıca, hacimsel renkli modellerin üretimine olanak sağlamak için standart 3B baskı iş akışının değiştirilmesi sunulmuştur.

Ayrıca, orijinal görüntüleme verilerine kıyasla 3B baskıların üst üste binen doğruluğu yüksek bir hassasiyet gösterdi. Sonuç olarak, bu tamamen renkli modeller, bir dizi vaka çalışmasında sunulan kafatası tabanlı tümörler gibi karmaşık ve anatomik durumların bile cerrahi simülasyonuna olanak sağlar.