Name: 3d printing of preclinical x-ray computed tomographic data sets
Uploaded: 2013-03-22T13:00:00
Duration: 11 min 6 s
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Ringraziamo calorosamente la Nanovic Istituto di studi europei, la famiglia Glynn Honors Program, Notre Dame Integrated Facility Imaging (NDIIF) e Carestream Health per il sostegno finanziario per questo progetto. La ricerca sullo sviluppo coniglio cranica supportato da NSF BCS-1029149 a MJR.

1. Animali <ol><li> Per i risultati di seguito riportati, un maschio Lobund-ratto Wistar di dieci mesi di età è stato ottenuto dalla vita Freimann Science Center, University of Notre Dame (Notre Dame, Indiana, USA). Un ex vivo New Zealand White Rabbit (Uomo, età = 8 settimane) campione cranio, conservato in formalina al 10%, è stato ottenuto dal laboratorio del Prof. Matteo Ravosa, Università di Notre Dame. </li><li> Per imaging in vivo, il ratto è stato anestetizzato da isofluorano (portata 2,5%) con manutenzione tramite un naso-cone sistema. L&#39;animale è stato posizionato prono sul letto ratto standard (M2M Imaging Inc., Cleveland, Ohio) in dotazione con la stazione immagine Albira. Gli arti sono stati posizionati laterale dal tronco di una acquisizione uniforme CT. </li><li> Dopo l&#39;acquisizione dell&#39;immagine è stata completata, il ratto è stato rimosso dal cono e restituito alla gabbia recupero fino ambulatoriale. </li><li> Per le scansioni del cranio coniglio, il campione è stato collocato nel letto rattoin un sacchetto di plastica sigillato contenente formalina. </li></ol> 2. Acquisizione di immagini e la ricostruzione <ol><li> In vivo ed ex acquisizioni Immagine Vivo sono stati effettuati utilizzando il sistema Albira CT (Carestream Molecular Imaging, Woodbridge, CT). Il sistema è stato impostato per eseguire la scansione di un letto di 180 mm di lunghezza, eseguendo tre scansioni circolari (600 proiezioni per scansione), ognuna con un 65 mm FOV, che vengono poi cuciti insieme durante la ricostruzione. La sorgente di raggi X è stata impostata una corrente di 400 μA e tensione di 45 kVp, e usato un 0,5 mm Al filtro per indurire il fascio. Approssimativo equivalente dose di radiazioni profondo per le impostazioni TC è risultata di 660 mSv, e la dose equivalente bassa era 1.171 mSv. Queste dosi sono più di 10 volte inferiore a quello riportato valori della DL50. </li><li> Le immagini vengono ricostruite utilizzando il (proiezione di fondo filtrata) FBP algoritmo tramite la Suite Albira 5,0 Reconstructor con &quot;Standard&quot; parametri. Queste impostazioni di acquisizione combinata e produrre una ricostruzione final immagine con 0,125 millimetri voxel isotropico, ritenuto sufficiente per l&#39;analisi animale e la stampa 3D delle strutture anatomiche. </li></ol> 3. Elaborazione dei dati <ol><li> Caratteristiche scheletriche da TC possono essere stampati dai dati grezzi senza segmentazione. Tuttavia, la segmentazione dei tessuti molli è necessario prima di elaborare i dati per la stampa 3D. Qui vi mostriamo un esempio con tessuto polmonare. <ol><li> Apri MicroPET originale (formato dei dati per tutte le modalità relative al sistema Albira Imaging) file </li><li> Disegnare un volume di interesse (VOI) attorno al mouse in modo che tutto lo spazio esterno viene rimosso. </li><li> Sotto &#39;Maschera esterni selezionati VOI&#39; la &#39;VOI Strumenti&#39; scheda selezionare e impostare il valore di mascheramento di -1.000 unità Hounsfield (HU, scala radiodensity per CT), che effettivamente impostare lo spazio esterno al valore di densità CT dell&#39;aria. </li><li> Con tutto lo spazio esterno rimosso, nella scheda &quot;Strumenti&quot;, selezionare &#39;estero,&#39; quindi fare clic su discesafreccia e selezionare &#39;segmentazione&#39; </li><li> Imposta intervallo per -550 a -200 e fare clic su &#39;Ok&#39;. </li><li> Se il file è molto grande, selezionare la scheda &quot;Strumenti&quot;, selezionare &#39;Reduce&#39; ed eseguire il programma </li><li> Salva come analizzare il file </li></ol></li><li> I dati devono essere prima convertiti in formato DICOM utilizzando PMOD (PMOD Technologies LTD, Zurigo, Svizzera), il software di analisi. <ol><li> Aprire il pacchetto di elaborazione PMOD Software per immagini. </li><li> Lungo la riga superiore, selezionare la scheda Visualizza. </li><li> Nella barra degli strumenti in basso a destra mano, fare clic sulla freccia verso il basso Database etichettati sotto carico. </li><li> Selezionare MicroPET per i dati grezzi CT, o Analizza per il polmone segmentato. </li><li> Selezionare il file appropriato e fare clic su Aggiungi alla selezione. </li><li> Fare clic su Apri. </li><li> Nella barra degli strumenti in basso a destra mano, fare clic verso l&#39;altofreccia sotto Salva. </li><li> Da questo menu, selezionare il tipo di file DICOM. </li><li> Assegnare un nome al file e selezionare Salva. </li><li> Chiudere PMOD. </li></ol></li><li> DICOM dati contiene valori di densità volumetriche per ogni voxel. Per stampare questi dati, deve essere trattato in superficie contigua al posto di un volume. ImageJ v1.43u saranno utilizzati per ottenere rappresentazioni superficiali per un&#39;ulteriore elaborazione. <ol><li> Apri ImageJ Immagine software di elaborazione </li><li> Selezionare&gt; Importa file. </li><li> Selezionare Sequenza immagini. </li><li> Individuare il file che contiene il DICOM appena creato e selezionarlo. </li><li> Selezionare Plug-in&gt; 3D&gt; 3D Viewer. </li><li> Due finestre appariranno, il visualizzatore 3D apparirà una finestra e ADD. </li><li> In Visualizzazione come nel volume ADD finestra cambianoalla superficie. </li><li> Modificare il valore predefinito di Soglia a 210. </li><li> Fare clic su OK. </li><li> Nella barra del menu 3D Viewer, selezionare File&gt; Esporta come superfici WaveFront&gt;. </li><li> Assegnare un nome al file e fare clic su Salva. </li></ol></li><li> Due programmi, MeshLab v1.3.1 e Netfabb Studio di base 4.9, sarà contemporaneamente rimuovere eventuali maglie in eccesso, si uniscono reti sconnesse, fori di riparazione, e lisciare la mesh finale. Le principali differenze tra questi due programmi sono lo strumento imposta reso disponibile per l&#39;utente, e parte del controllo dell&#39;interfaccia di navigazione. Sono entrambi in mesh 3D programmi software di editing, e il loro uso fornisce insieme l&#39;approccio più semplice per la modifica del modello. <img alt="Icona 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /> indica che queste azioni dovrebbero essere eseguite in MeshLab v1.3.1 <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /> indica che queste azioni dovrebbero essere eseguite in Netfabb Studio di base 4,9 <ol><li> Per importare maglie in software di editing: <ol><li> Aprire MeshLab v1.3.1 <img alt="Icona 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Dalla barra dei menu selezionare File&gt; Nuovo progetto vuoto. </li><li> SELCT File&gt; Importa Mesh. </li><li> Selezionare il file e fare clic su Apri. </li><li> Una volta che il file è caricato, una finestra di dialogo si aprirà. Mantenere Unificare vertici duplicati controllati, premere OK. <ol><li> Aprire Netfabb Studio di base 4.9. <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Trascinare il file desiderato direttamente sullo schermo Netfabb Studio di base. </li></ol></li></ol></li><li> Per rimuovere maglia indesiderati dalla superficie: <ol><li> Dalla barra dei menu in MeshLab, selezionare Filtri&gt; Pulizia e manutenzione&gt; Rimuovi pezzi isolati (diametro WRT). <img alt="Icona 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Rimuovere isolate componenti collegati il ​​cui diametro è più piccolo del costante indicata. Inserisci un diametro massimo per questi componenti e fare clic su Applica. </li><li> A poco a poco, aumentare il diametro massimo per rimuovere grandi pezzi. Fare clic su Applica dopo ogni modifica diametro. </li></ol></li><li> Per partecipare a pezzi scollegati, i fori devono essere tagliate nelle maglie attuali nelle posizioni desiderate di un nuovo legame, e un ponte di rete must essere costruito tra. <ol><li> Utilizzare lo strumento di selezione, strumento settimo da sinistra nella barra dei menu, per selezionare i pezzi di rete che saranno tagliati fuori. <img alt="Icona 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Elimina pezzi selezionati di rete con il pulsante Elimina Faces, lo strumento di terzo da sinistra nella barra dei menu. </li><li> Dalla barra dei menu, selezionare File&gt; Esporta come mesh. </li><li> Assegnare un nome al file e modificare il tipo di file STL. </li><li> Premere Salva. </li><li> Una finestra di dialogo con le opzioni di salvataggio apparirà, premere OK. <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Trascina questo nuovo file in Netfabb. </li><li> Nel menu in alto, selezionare Ripristina, Il quarto strumento da sinistra. </li><li> Selezionare lo strumento Aggiungi triangoli, tredicesimo da sinistra. </li><li> Clicca su un bordo aperto (che sarà giallo) su un lato e poi su un bordo aperto sull&#39;altro pezzo. Creare ponti 5-10 tutto il divario. </li><li> Selezionare il pulsante di ripristino automatico in basso a destra </li><li> Evidenziare riparazione predefinito. </li><li> Fare clic su Esegui. </li><li> Premere Annulla dopo la riparazione è stata eseguita. </li></ol> Opzionale: alcuni triangoli creati può essere l&#39;orientamento errato. La seguente procedura può essere utilizzata per riorientare questi triangoli. <ol><li> Selezionare il pulsante selezionato flip Triangoli. </li><li> Clicca su una qualsiasi triangoli disorientati per ruotare tutti i triangoli nella direzione corretta. </li></ol></li><li> Acrateri riparazione e fori, fori intere e crateri devono essere rimossi e ponti devono essere costruiti su ciascun lato della maglia. <ol><li> Fare clic sullo strumento di selezione. <img alt="Icona 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Selezionare il cratere o un buco da riempire. </li><li> Fare clic sul pulsante Elimina Faces. </li><li> Dalla barra dei menu, selezionare File&gt; Esporta come mesh. </li><li> Assegnare un nome al file e modificare il tipo di file STL. </li><li> Premere Salva. </li><li> Una finestra di dialogo con le opzioni di salvataggio apparirà, premere OK. </li><li> Trascina questo nuovo file in Netfabb. <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Nel menu in alto, selezionare Ripristina </st<html> rong&gt;, lo strumento quarto da sinistra. </li><li> Selezionare lo strumento Aggiungi triangoli, tredicesimo da sinistra. </li><li> Clicca su un bordo aperto (che sarà giallo) su un lato e poi su un bordo aperto sull&#39;altro pezzo. Creare ponti 5-10 tutto il divario. </li><li> Selezionare il pulsante di ripristino automatico in basso a destra </li><li> Evidenziare riparazione predefinito. </li><li> Fare clic su Esegui. </li><li> Premere Annulla dopo la riparazione è stata eseguita. </li></ol></li><li> Laplaciano smoothing, l&#39;algoritmo di livellamento in MeshLab, viene utilizzato per agevolare il oggetto preservando l&#39;integrità strutturale del modello. <ol><li> Naviga Filtri&gt; Smoothing&gt; Carena e deformazione&gt; laplaciano Smooth.iles/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg &quot;/&gt; </li><li> Selezionare un numero di iterazioni lisciatura. Più iterazioni si tradurrà in un modello uniforme, ma ogni iterazione degrada lentamente il volume del modello, che può risultare in pezzi sconnessi e spigoli vivi. 1-5 iterazioni sono raccomandati. </li><li> Premere OK. </li><li> Dalla barra dei menu, selezionare File&gt; Esporta come mesh. </li><li> Assegnare un nome al file e modificare il tipo di file STL. </li><li> Premere Salva. </li><li> Una finestra di dialogo con le opzioni di salvataggio apparirà, premere OK. </li><li> Trascina questo nuovo file in Netfabb. <img alt="Icon 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Nel menu in alto, selezionare Ripristina, il quarto strumento da sinistra. </li><li> Selezionare lo strumento Aggiungi triangoli, thirteenth da sinistra. </li><li> Clicca su un bordo aperto (che sarà giallo) su un lato e poi su un bordo aperto sull&#39;altro pezzo. Creare ponti 5-10 tutto il divario. </li><li> Selezionare il pulsante di ripristino automatico in basso a destra </li><li> Evidenziare riparazione predefinito. </li><li> Fare clic su Esegui. </li><li> Premere Annulla dopo la riparazione è stata eseguita. </li><li> Dalla barra dei menu, selezionare File&gt; Esporta come mesh. </li><li> Assegnare un nome al file finale e cambiare il tipo di file STL. </li><li> Premere Salva. </li><li> Una finestra di dialogo con le opzioni di salvataggio apparirà, premere OK. </li></ol></li></ol></li></ol> 4. Stampa <ol><li> Stampa con la MakerBot <ol><li> Aprire il file STL in ReplicatorG. ReplicatorG è un programma MakerBot Industries utilizzato per comunicare con il MakerBot. </li><li> Fare clic su Scala nel menu in basso a destra e selezionare a mano riempire lo spazio di costruzione! </li><li> Selezionare Ruota e fare clic su Lay Flat. </li><li> Fare clic su Centro. </li><li> Per i modelli con dettagli, selezionare riempire costruire la piattaforma di scalare fino modello. </li><li> Dallo stesso menu, fare clic su Sposta e selezionare Mettere sulla piattaforma. </li><li> Una volta che il corretto orientamento è stato raggiunto, selezionare Genera gcode dalla barra dei menu in alto. * Una finestra con le opzioni di stampa apparirà. </li><li> Selezionare l&#39;estrusore che fornirà il filamento per stampare l&#39;oggetto (sinistra o destra). </li><li> Selezionare Usa Raft / Assistenza. </li><li> Dal menu a discesa Supporto dirittosostegno materiale e, selezionare Supporto completo. </li><li> Selezionare Genera gcode. Una finestra pop-up che mostra il progresso del gcode apparirà. </li><li> Una volta che il gcode è stata completata, selezionare Crea un file per l&#39;utilizzo con scheda SD. </li><li> Fare clic su Salva. </li><li> Trascinare il file su una scheda SD. </li><li> Inserire la scheda SD nel MakerBot e utilizzando il tastierino di selezione Stampa MakerBot da SD. </li><li> In Stampa da SD, selezionare il nome del file desiderato. Il MakerBot inizierà automaticamente a warm-up per stampare l&#39;oggetto. </li></ol></li><li> Shapeways stampa <ol><li> Dopo aver creato un account gratuito con Shapeways, il file STL possono essere caricati direttamente sul sito Shapeways: <a href="http://www.shapeways.com/upload/" target="_blank">http://www.shapeways.com/upload/</a> </li><li> Fare clic su Carica e selezionare il STLfile. </li><li> Selezionare un titolo per il file caricato. </li><li> Selezionare un&#39;unità di misura dal menu a discesa. </li><li> Fare clic su Carica modello. </li><li> Il file è ora pronto per la stampa attraverso Shapeways. Una volta che il file è stato caricato Shapeways richiederà qualche minuto per elaborare il file per essere sicuri che si può effettivamente essere stampato. Sarete in grado di stampare il modello dalla pagina &quot;I miei modelli&quot; dopo una decina di minuti. </li><li> Il &quot;bianco forte e flessibile&quot; selezione è stata utilizzata per stampare strutture scheletriche, mentre &quot;viola flessibile forte&quot; è stato usato per il tessuto polmonare. </li></ol></li><li> ProJet HD 3000 stampa <ol><li> Il file STL possono essere stampati anche utilizzando uno spot ad alta risoluzione tridimensionale della stampante, come la HD ProJet 3000 (Springboard Engineering Solutions LLC, Innovation Park, Notre Dame, IN, USA). </li><li> Il file STL viene caricato nel software 3D sistemi proprietari a disposizione il lavoro sulla piattaform. Questo richiede la modifica dell&#39;orientamento del modello intorno a minimizzare l&#39;uso del supporto cera e tempo di stampa. Questo file viene salvato. </li><li> Il lavoro viene poi elettronicamente inviato alla stampante. </li><li> Una piattaforma di alluminio viene caricato nella stampante e il ProJet HD 3000 inizia a stampare l&#39;oggetto. </li><li> Il modello viene quindi rimosso dalla piattaforma e messo in un forno a circa 73 ° C per sciogliere la cera supporto dal modello. </li><li> L&#39;oggetto viene rimosso caldo e pulito con un Kimwipe per rimuovere la cera rimanente superficie. </li></ol></li></ol>

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Matthew W. Leevy è consulente per Carestream Molecular Imaging. Brian Stamile è un tecnico di supporto per le industrie MakerBot.

X-ray CT set di dati di un topo vivo Lobund-Wistar e un ex vivo Nuova Zelanda cranio coniglio bianco sono state utilizzate per dimostrare la fattibilità della produzione di oggetti 3D da dati biologici pre-clinici. I modelli sono stati generati utilizzando tre fonti differenza: 1) Il popolare MakerBot Replicator, 2) La terza parte dell&#39;azienda Shapeways Inc, e 3) L&#39;alta qualità commerciale ProJet HD 3000. Ogni stampante è in grado di generare oggetti che soddisfatto l&#39;obiettivo principio di una maggiore visualizzazione dei dati. Durante il processo di stampa di dati pre-clinici CT, i vantaggi e gli svantaggi di ciascun metodo di stampa sono stati accertati e riassunti per l&#39;utente finale. Il MakerBot Replicator è un poco costoso ($ 1.750) soluzione di banco che è accessibile a qualsiasi laboratorio di tutto il mondo. E &#39;in grado di stampare in diversi colori con ingressi a basso costo (una TAC ratto con i polmoni utilizzati circa $ 3,50 in plastica). Tuttavia, il MakerBot è limitato dalla risoluzione,e quindi alcuni modelli dovranno essere ingrandite per estrusione corretta e visualizzazione di struttura intesa. Shapeways Inc. fornisce un numero eccezionale di selezioni in materia di colore e materiale. I modelli sono ad alta risoluzione, e robusto. Anche se i loro prezzi sono di circa 10 volte superiore alla MakerBot su base unitaria (TA ratto con polmoni era 41,61 dollari), un utente può eseguire un numero limitato di posti di lavoro ed evitare il costo iniziale per l&#39;acquisto di una stampante. Le due settimane di tempo di consegna da Shapeways è uno svantaggio minore. Il ProJet HD 3000 fornito modelli di punta in termini di risoluzione e la forza. Siamo stati fortunati a contrarre la stampa dei nostri oggetti in HD ProJet 3000 a Innovation Park a Notre Dame (circa $ 30 per un CT ratto con polmoni per manodopera e materiali). Gli utenti possono avere difficoltà con accesso a questo tipo di apparecchiature come espresso nella gamma di $ 80.000, ed è ingombrante per stampare con più colori pure. Dal momento che ogni strumento / produttorefornisce una metrica diversa per descrivere la risoluzione per la stampa di oggetti (livello minimo di dettaglio Shapeways = 0,2 mm, spessore minimo delle pareti = 0,7 mm, 5 spessore di strato MakerBot = 0,2-0,3 mm con un ugello di 0,4 mm, 6 ProJet HD 3000 DPI = 656 x 656 x 800 con una precisione di 0,025-0,05 mm), una valutazione qualitativa di risoluzioni relative tra ogni sistema suggerisce che entrambi Shapeways e il sistema ProJet HD in grado di stampare in alto dettaglio in scala, mentre alcuni oggetti devono essere ampliata per l&#39;utilizzo con successo la MakerBot. Collettivamente, tutti e tre i metodi sono ecologici e fornire un mezzo conveniente per raggiungere la produzione facile di estremamente dettagliate pre-clinici raggi X modelli CT. Conclusione A poco a poco, la tecnologia di stampa 3D è diventata più accessibile come i costi e la complessità sono stati ridotti al minimo. 8, 9 Ora, letteralmente chiunque può stampare ad alta risoluzione, oggetti tridimensionali a partire da scavofile ital. Queste modalità di oggetti tridimensionali possono essere strumenti utili sia per gli educatori e ricercatori. Inoltre, forniscono un mezzo di comunicazione visivo che consente di raggiungere una comprensione più chiara. 10 Per esempio, i ricercatori medici possono utilizzare campioni o paziente-specifici modelli per migliorare la comunicazione e la comprensione con i loro colleghi e pazienti 11. Anche se la rappresentazione sugli schermi 2D ha percorso una lunga strada, non c&#39;è assolutamente alcun sostituto per l&#39;esperienza visiva e sensoriale del possesso di un oggetto reale che è in grado si terrà, ruotato, esaminato e spostati. Un modello accoppiato con una rappresentazione di dati elettronico è ancora più potente in quanto permette ai ricercatori di esaminare l&#39;oggetto fisico per le regioni di interesse, e di trovare le aree su un modello al computer per ulteriori analisi quantitativa. Con un&#39;adeguata raccolta di dati, il rendering di superficie, e la modifica stereolitografica, è possibile produrre rapidamente dettagliata, relatiVely modelli economici da X-ray dati CT. Qui, forniamo una dettagliata, passo dopo passo metodo per la produzione di un modello tridimensionale di dati pre-clinici per piccoli animali raccolti con una radiografia micro-CT. Abbiamo acquisito la nostra in vivo e ex vivo CT set di dati utilizzando una stazione immagine Albira, ed eseguito successiva lavorazione con PMOD, ImageJ, MeshLab e pacchetti software Netfabb. Infine, si forniscono le istruzioni dettagliate per consentire la stampa tridimensionale modello con una vasta gamma di soluzioni commerciali. In ogni caso, il risultato finale è un modello che fornisce un unico, portatile, manifestazione fisica dei dati acquisiti tomografici che normalmente si limita ad un monitor.

<table border="1"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> Programmi obbligatori <ol><li> Albira Immagine Acquirer </li><li> PMOD </li><li> ImageJ </li><li> MeshLab </li><li> Netfabb </li><li> ReplicatorG </li></ol></td></tr></tbody></table>

3d printing of preclinical x-ray computed tomographic data sets

Tridimensionale permette la stampa per la produzione di oggetti altamente dettagliati attraverso un processo noto come produzione di additivi. Tradizionali, stampo iniezione metodi per creare modelli o parti hanno diverse limitazioni, il più importante dei quali è una difficoltà nella realizzazione di prodotti altamente complessi in modo tempestivo, economicamente efficace. 1 Tuttavia, il graduale miglioramento tridimensionale tecnologia di stampa hanno portato in entrambi gli strumenti di fascia alta e l&#39;economia che sono ora disponibili per la produzione di modelli personalizzati facile. 2 Queste stampanti sono in grado di estrudere gli oggetti ad alta risoluzione con dettaglio sufficiente a rappresentare con precisione le immagini in vivo generate da un X-ray preclinica scanner CT . Con una corretta raccolta dei dati, il rendering di superficie, e la modifica stereolitografica, è ora possibile e poco costoso da produrre rapidamente dettagliate strutture di tessuto scheletrico e morbido da X-ray dati CT. Anche nelle prime fasi di sviluppozione, i modelli anatomici prodotti da tridimensionale appello di stampa sia per gli educatori e ricercatori che possono utilizzare la tecnologia per migliorare le competenze di visualizzazione. 3, 4 I vantaggi reali di questo risultato metodo dall&#39;esperienza tangibile un ricercatore può avere con i dati che non possono essere adeguatamente convogliato attraverso un monitor. La traduzione di dati 3D pre-clinici a un oggetto fisico che è la copia esatta del soggetto del test è uno strumento potente per la visualizzazione e la comunicazione, in particolare per la ricerca di immagini relative a studenti, o quelli in altri campi. Qui, mettiamo a disposizione un metodo dettagliato per la stampa di modelli in plastica di strutture ossee e organi derivati ​​da raggi X TAC utilizzano raggi X Albira sistema CT in collaborazione con PMOD, ImageJ, MeshLab, Netfabb e ReplicatorG pacchetti software.

<img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig1.jpg" /> Figura 1. Modelli 3D stampati dei polmoni e le caratteristiche dello scheletro di un X-ray insieme ratto dati CT. Oggetti sono stati stampati con un ProJet HD 3000 (a sinistra), Shapeways Inc. (Centro) o di un replicatore di MakerBot (a destra). La barra della scala indica 2 cm. Notare che la barra di scala nel pannello C è inferiore a quella di A e B, che riflette che in alcuni casi il MakerBot deve stampare un oggetto allargata per dettaglio uscita sufficiente. La Figura 1 illustra i prodotti finali per tre metodi di stampa dello stesso in vivo CT ratto set di dati. Tutti e tre i modelli sono costituiti da una struttura scheletrica e ritagliata polmoni rimovibili che sono stati stampati indipendentemente e ricostruito. Il modello a sinistra è il risultato della HD 3000 ProJet stampante ad alta risoluzione, creata usando plastica traslucida acrilico. L&#39;oggetto al centroè stato prodotto utilizzando una società di terze parti, Shapeways Inc., in cui è stata stampata la struttura scheletrica con nylon 12 di plastica bianco, mentre le strutture respiratorie sono state fabbricate in viola. I primi due modelli sono stati stampati in scala reale, che misura circa 11 cm di lunghezza. L&#39;oggetto a destra è stata effettuata utilizzando il MakerBot. La struttura scheletrica è stato stampato con colore naturale ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene), plastica ed i polmoni con verde lime ABS. A causa dei limiti di risoluzione della MakerBot, questo modello non può essere stampato in scala senza alterazioni della struttura fine, come la gabbia toracica. Al contrario, il modello è stato scalato da quasi 2X usando il &quot;riempire costruire spazio&quot; opzione per ottenere il dettaglio desiderato visiva, con conseguente in un oggetto di 21 cm di lunghezza. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig2.jpg" /> Figura 2. 3D modelli stampati di un un ex vivo coniglio skull set di dati. Gli oggetti esposti sono stati stampati con un ProJet HD 3000 (a sinistra), Shapeways Inc. (Centro) e di un replicatore di MakerBot (a destra). La barra della scala indica 1 cm. La figura 2 mostra i prodotti finali di ogni metodo di stampa per l&#39;ex vivo coniglio set cranio CT dati. Il modello a sinistra è il risultato della HD 3000 ProJet stampante ad alta risoluzione utilizzando plastica traslucida acrilico. Il modello al centro è stato stampato in plastica bianca con stampa nylon12 Shapeways. L&#39;oggetto a destra è stata stampata in plastica bianca con il MakerBot. Tutti e tre gli oggetti sono stati stampati in scala e misurare circa 8,5 cm di lunghezza. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig3.jpg" /> Figura 3. 3D modelli stampati di un pieno di ratto a raggi X set di dati CT. Oggetti sono stati stampati con un ProJet HD 3000 (a sinistra), e Shapeways Inc. (a destra). La scala bAr indica 1 cm. La figura 3 mostra i prodotti finali per due metodi di stampa di una completa in vivo set di dati CT di un topo. Entrambi i modelli sono costituiti da una struttura completa scheletrica (meno la coda) e polmoni rimovibili. Il modello a sinistra è la risultante di una stampante ad alta risoluzione, l&#39;HD ProJet 3000, stampato usando plastica traslucida acrilico. Il modello a destra è stata stampata con stampa Shapeways, con la struttura scheletrica creato con plastica bianca e nylon12 i polmoni in viola. Questi due modelli sono stati stampati in scala reale, che misura circa 19 cm di lunghezza. A causa del dettaglio intricato richiesto, lo scheletro completo non può essere stampato con il Replicator MakerBot. Durante l&#39;esplorazione del tridimensionali tecniche di stampa, vantaggi e svantaggi sono stati osservati e sono illustrate nella Tabella 1. <table border="1"><tbody><tr><td><strong&gt; Metodo di stampa </td><td> Vantaggi </td><td> Svantaggi </td></tr><tr><td> MakerBot </td><td> Estremamente veloce, la varietà di opzioni di colore, in grado di stampare in due colori, estremamente poco costoso </td><td> Più basso livello di dettaglio. Rimozione del materiale di supporto è lento (dell&#39;ordine di un paio d&#39;ore). </td></tr><tr><td> Shapeways </td><td> Varity di opzioni di colore, varietà di materiali per la stampa, ad alto livello di dettaglio, relativamente poco costoso </td><td> Due settimane di tempo per elaborare e ricevere un ordine </td></tr><tr><td> ProJet HD 3000 </td><td> Inversione di tendenza relativamente veloce, il più alto livello di dettaglio, l&#39;alto rendimento, facile da rimuovere materiali di supporto (cera). </td><td> I più cari costo in anticipo, solo una possibilità di colore durante l&#39;uso. </td></tr></tbody></table> Tabella 1. Confrontodi tecnologie di stampa 3D disponibili per stampare CT set di dati.

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3D Printing of Preclinical X-ray Computed Tomographic Data Sets

Utilizzo di estrusione di plastica e moderne tecnologie di stampa, è ora possibile produrre velocemente ea basso costo i modelli fisici di dati a raggi X CT prese in un laboratorio. Il tridimensionale stampa di tomografica dei dati è una visualizzazione potente, di ricerca e strumento didattico, che possono ora essere accessibili da parte della comunità di imaging preclinico.

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