Name: 3d printing of preclinical x-ray computed tomographic data sets
Uploaded: 2013-03-22T13:00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D Printing of Preclinical X-ray Computed Tomographic Data Sets at JoVE.com

Biz sıcak bu proje için mali destek için Avrupa Çalışmaları, Glynn Aile Onur Programı, Notre Dame Entegre Görüntüleme Tesisi (NDIIF) ve Carestream Sağlık Nanovic Enstitüsü ederim. Tavşan kraniyal geliştirme Araştırma MJR NSF BCS-1029149 tarafından desteklenmektedir.

1. Hayvanlar <ol><li> Sonuçlar aşağıda rapor için, yaş on aylık bir erkek Lobund-Wistar sıçan Freimann Hayat Bilim Merkezi, Notre Dame Üniversitesi (Notre Dame, Indiana, ABD) &#39;den elde edilmiştir. % 10 formalin içinde korunmuş bir ex vivo Yeni Zelanda White Rabbit (Erkek, yaş = 8 hafta) kafatası örnek, Prof Matthew Ravosa, Notre Dame Üniversitesi laboratuvarında elde edilmiştir. </li><li> In vivo görüntüleme için, sıçan bir burun konisi sistemi üzerinden bakım ile Isofluorane (% 2.5 akış hızı) ile anestezi yapıldı. Hayvan Albira görüntü istasyonuyla birlikte verilen standart sıçan yatak (M2M Imaging Inc, Cleveland, Ohio) yüzüstü yerleştirildi. Uzuvlar bir üniforma BT edinimi için gövde yanal konumlandırıldı. </li><li> Görüntü elde etme tamamlandıktan sonra, sıçan burun çıkarılır ve ayaktan kadar iyileşme kafes döndürüldü. </li><li> Tavşan kafatası taramaları için, numune sıçan yatakta yerleştirildikapalı bir plastik torba içinde formaldehit içeren. </li></ol> 2. Görüntü Alımı ve Yapılandırılması <ol><li> Vivo ve Ex olarak Vivo Resim satın Albira BT sistemi (Carestream Moleküler Görüntüleme, Woodbridge, CT) kullanılarak yapıldı. Sistem üç dairesel tarama (tarama başına 600 projeksiyonları), ardından yeniden yapılanma sırasında birleştirilir bir 65 mm FOV, her gerçekleştirerek 180 mm uzunlukta bir yatak taramak için kurulmuştur. X-ışını kaynağı 400 uA ve 45 kVp geriliminin bir akım ayarlanır ve sertleşmesine ışınlanacak bir 0,5 mm Al filtre kullanılmıştır. CT ayarları için yaklaşık radyasyon derin doz eşdeğeri 660 mSv idi ve sığ doz eşdeğeri 1.171 mSv idi. Bu dozlar LD50 değerleri bildirilen 10 kat daha düşük bitti. </li><li> Görüntüleri &quot;Standart&quot; parametreleri kullanarak Albira Suite 5.0 Reconstructor aracılığıyla FBP (Filtered Geri Projeksiyon) algoritması kullanılarak sökülmelidir. Bu kombine edinimi ve yeniden ayarlar fina üretmektüm hayvan analizi ve anatomik yapıların 3D baskı için yeterli sayılır .125 mm izotropik voksel ile l görüntü. </li></ol> 3. Veri İşleme <ol><li> CT taramaları İskelet özellikleri segmentasyon olmadan ham veri yazdırılabilir olabilir. Bununla birlikte, yumuşak doku bölümleme 3D baskı için veri işleme önce gereklidir. Burada akciğer dokusu ile bir örnek göstermektedir. <ol><li> Açık orijinal MicroPET (Albira Görüntüleme Sistemi ile ilgili tüm yöntemleri için veri formatı) dosyası </li><li> Tüm dış mekan kaldırılır böylece fareyi çevresinde ilgi bir hacim (VOI) çizin. </li><li> Ve etkili hava BT yoğunluk değerine dış mekan koyacaktır -1,000 Hounsfield Üniteleri maskeleme değeri (HU, CT için radiodensity ölçek), set &#39;VOI Araçlar&#39; sekmesini seçin &#39;Seçilen VOI Dışarıdan Maske&#39; altında. </li><li> Tüm dış mekan kaldırılmış, &#39;Araçlar&#39; sekmesi altında, &#39;seçin Harici,&#39; sonra açılan tıklayınok basıp &#39;Segmentasyon&#39; </li><li> -550 -200 Aralığı ayarlayın ve &#39;Tamam.&#39; </li><li> Dosya çok büyükse, &#39;Araçlar&#39; sekmesini seçin, &#39;azaltın&#39; seçin ve programı çalıştırın </li><li> Bir dosya analiz olarak kaydet </li></ol></li><li> Veriler ilk PMOD (PMOD Teknolojileri LTD, Zürih, İsviçre) analiz yazılımı kullanılarak DICOM formatında dönüştürülmesi gerekir. <ol><li> PMOD Görüntü İşleme Yazılım Paketi açın. </li><li> Üst satırı boyunca, Görünüm sekmesini seçin. </li><li> Sağ alt taraftan araç çubuğunda, Yük altındaki aşağı ok etiketli Veritabanı&#39;nı tıklatın. </li><li> Ham BT verileri için MicroPET seçin veya bölümlenmiş akciğer için analiz edin. </li><li> Uygun dosyayı seçin ve Seçilen Ekle öğesini tıklatın. </li><li> Aç&#39;ı tıklatın. </li><li> Sağ alt taraftan araç çubuğunda yukarı tıklayınKaydet altında ok. </li><li> Bu menüden, dosya türü DICOM seçin. </li><li> Dosyayı adlandırın ve Kaydet seçeneğini seçin. </li><li> PMOD kapatın. </li></ol></li><li> DICOM veri her voksel için hacimsel yoğunluk değerleri içerir. Bu verileri yazdırmak için, bunun yerine hacim bitişik bir yüzey olarak işlenmesi gerekir. ImageJ v1.43u daha ileri işlemler için yüzey kaplamalar elde etmek için kullanılır. <ol><li> Aç ImageJ Görüntü İşleme Yazılımı </li><li> Dosya&gt; İçe Aktar&#39;ı seçin. </li><li> Görüntü Sırası seçin. </li><li> Yeni oluşturulan DICOM içeren dosyaya gidin ve dosyayı seçin. </li><li> Plug-ins&gt; 3D&gt; 3D Viewer seçeneğini seçin. </li><li> İki pencere görünecektir 3D görüntüleyici görünür ve bir ADD penceresi. </li><li> ADD pencere değişikliği Hacim olarak Görüntü altındaYüzeye. </li><li> 210 Eşik varsayılan değeri değiştirin. </li><li> Tamam &#39;ı tıklatın. </li><li> 3D Viewer menü çubuğunda,&gt; WaveFront olarak Dosya&gt; Dışa yüzeyleri seçin. </li><li> Dosyayı adlandırın ve Kaydet&#39;i tıklatın. </li></ol></li><li> İki program, Meshlab v1.3.1 ve Netfabb Studio Basic 4.9, aynı zamanda, herhangi bir aşırı örgü kaldırmak kesilmiş kafes, onarım delikleri araya, ve nihai örgü pürüzsüz olacaktır. Bu iki program arasındaki başlıca fark kullanıcıya sunulan araç setleri ve arayüzü navigasyon kontrolü bazılarıdır. Her ikisi de 3D mesh düzenleme yazılım programları vardır, ve bunların kullanımı bir araya modeli düzenleme için kolay bir yaklaşım sağlar. <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /> Bu eylemler Meshlab v1.3.1 idam gerektiğini gösterir <img alt="Simge 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /> Bu eylemler Netfabb Studio Temel 4.9 idam gerektiğini gösterir <ol><li> Düzenleme yazılımı içine kafesleri aktarmak için: <ol><li> Meshlab v1.3.1 aç <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Menü çubuğunda Dosya&gt; Yeni Boş Projesi Gönderen. </li><li> Selct Dosya&gt; İçe Mesh. </li><li> Dosyasını seçin ve Aç&#39;ı tıklatın. </li><li> Dosyası yüklendikten sonra, bir diyalog kutusu açılacaktır. Kontrol Duplicated Vertices birleştirin tutulması, OK tuşuna basın. <ol><li> Netfabb Studio Basic 4.9 açın. <img alt="Simge 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Düz Netfabb Studio Temel ekrana istediğiniz dosyayı sürükleyin. </li></ol></li></ol></li><li> Yüzey istenmeyen ağ kaldırmak için: <ol><li> Meshlab içinde menü çubuğundan seçin Filtreler&gt; Temizlik ve Seçenek&gt; Kaldır Yalıtılmış Adet (WRT Çap) Tamir. <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Çapları belirlenmiş sabit küçüktür izole bağlı bileşenleri kaldırın. Bu bileşenler için maksimum çapı girin ve Uygula&#39;yı tıklatın. </li><li> Yavaş yavaş, büyük parçalar kaldırmak için maksimum çapı artar. Her çap değiştikten sonra Uygula&#39;yı tıklatın. </li></ol></li><li> Kesilmiş parçaları katılmak için, delikleri yeni bir tahvil istenen yerlerde mevcut kafesler kesilmiş ve örgü mus bir köprü olmalıdırt arasında inşa edilecek. <ol><li> Üzerinden kesilecektir örgü parçaları seçmek için, menü çubuğunda soldan Selection Tool, yedinci aracını kullanın. <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Sil Yüzler düğmesi, menü çubuğunda soldan üçüncü aracıyla örgü seçilmiş parçaları silin. </li><li> Menü çubuğundan Dosya&gt; Dışa Mesh olarak seçeneğini belirleyin. </li><li> Dosyayı adlandırın ve STL dosya türünü değiştirebilirsiniz. </li><li> Kaydet tuşuna basın. </li><li> Kaydetme seçenekleri içeren bir iletişim kutusu görünür OK tuşuna basın olacaktır. <img alt="Simge 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Netfabb içine bu yeni dosya sürükleyin. </li><li> Üst menüsünde, Onar &#39;ı seçin, Soldan dördüncü aracı. </li><li> Ekle üçgenler aracı, soldan onüçüncü seçin. </li><li> Bir tarafı açık bir kenar (onlar sarı olacaktır) tıklayın ve ardından diğer parçası üzerinde açık bir kenarında tıklayın. GAP genelinde 5-10 köprü oluşturun. </li><li> Sağ altta Otomatik Tamir düğmesini seçin </li><li> Standart Tamir vurgulayın. </li><li> Execute tıklayın. </li><li> Onarım çalıştırıldıktan sonra İptal düğmesine basın. </li></ol> İsteğe Bağlı: Bazı oluşturulan üçgenler yanlış yönde olabilir. Aşağıdaki adımları Bu üçgenler yeniden yönlendirmek için kullanılabilir. <ol><li> Kapak Seçilmiş Üçgenler Düğme seçin. </li><li> Doğru yönde tüm üçgenler döndürmek için herhangi şaşırmış üçgenler tıklayın. </li></ol></li><li> Karşıonarım kraterler ve delikler, tüm delikleri ve kraterler sökülmeli ve köprüler örgü her tarafında inşa edilmelidir. <ol><li> Seçim Aracı tıklatın. <img alt="Icon 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Doldurulacak krater veya delik seçin. </li><li> Sil Yüzler düğmesini tıklatın. </li><li> Menü çubuğundan Dosya&gt; Dışa Mesh olarak seçeneğini belirleyin. </li><li> Dosyayı adlandırın ve STL dosya türünü değiştirebilirsiniz. </li><li> Kaydet tuşuna basın. </li><li> Kaydetme seçenekleri içeren bir iletişim kutusu görünür OK tuşuna basın olacaktır. </li><li> Netfabb içine bu yeni dosya sürükleyin. <img alt="Simge 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Üst menüsünde, Onar &#39;ı seçin </st<html> rong&gt;, soldan dördüncü araç. </li><li> Ekle üçgenler aracı, soldan onüçüncü seçin. </li><li> Bir tarafı açık bir kenar (onlar sarı olacaktır) tıklayın ve ardından diğer parçası üzerinde açık bir kenarında tıklayın. GAP genelinde 5-10 köprü oluşturun. </li><li> Sağ altta Otomatik Tamir düğmesini seçin </li><li> Standart Tamir vurgulayın. </li><li> Execute tıklayın. </li><li> Onarım çalıştırıldıktan sonra İptal düğmesine basın. </li></ol></li><li> Laplasyen düzleştirme, Meshlab olarak yumuşatıcı bir algoritma, yine modelinin yapısal bütünlüğünü korurken nesne düzeltmek için kullanılır. <ol><li> Filtreler&gt; Pürüzsüzleştirici&gt; Dolgu ve Deformasyon&gt; laplace Smooth gidin.iles/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg &quot;/&gt; </li><li> Iterasyon yumuşatma bir dizi seçin. Daha tekrarlamalar yumuşak bir modele neden olur, ama her tekrarında yavaş kesilmiş parçalar ve keskin kenarlar neden olabilir modelin hacmi düşürür. 1-5 yineleme tavsiye edilir. </li><li> OK düğmesine basın. </li><li> Menü çubuğundan Dosya&gt; Dışa Mesh olarak seçeneğini belirleyin. </li><li> Dosyayı adlandırın ve STL dosya türünü değiştirebilirsiniz. </li><li> Kaydet tuşuna basın. </li><li> Kaydetme seçenekleri içeren bir iletişim kutusu görünür OK tuşuna basın olacaktır. </li><li> Netfabb içine bu yeni dosya sürükleyin. <img alt="Simge 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Üst menü üzerinde, soldan dördüncü aracını tamir seçin. </li><li> Ekle üçgenler aracını seçin, inciSoldan irteenth. </li><li> Bir tarafı açık bir kenar (onlar sarı olacaktır) tıklayın ve ardından diğer parçası üzerinde açık bir kenarında tıklayın. GAP genelinde 5-10 köprü oluşturun. </li><li> Sağ altta Otomatik Tamir düğmesini seçin </li><li> Standart Tamir vurgulayın. </li><li> Execute tıklayın. </li><li> Onarım çalıştırıldıktan sonra İptal düğmesine basın. </li><li> Menü çubuğundan Dosya&gt; Dışa Mesh olarak seçeneğini belirleyin. </li><li> Nihai Dosyayı adlandırın ve STL dosya türünü değiştirebilirsiniz. </li><li> Kaydet tuşuna basın. </li><li> Kaydetme seçenekleri içeren bir iletişim kutusu görünür OK tuşuna basın olacaktır. </li></ol></li></ol></li></ol> 4. Yazdırma <ol><li> Makerbot kullanarak yazdırma <ol><li> ReplicatorG yılında STL dosyasını açın. ReplicatorG Makerbot ile iletişim kurmak için kullanılan bir Makerbot Sanayi programdır. </li><li> Sağ alt köşede menüden Ölçeği tıklayın ve Yapı Uzay doldurun seçin! </li><li> Döndür seçin ve Düz Lay tıklatın. </li><li> Merkezi&#39;ni tıklatın. </li><li> Ince detaylara sahip modeller için, model büyütmek için platform oluşturmak doldurun. </li><li> Aynı menüden Taşı seçeneğini tıklatın ve Platform giy seçin. </li><li> Uygun yönlendirmeyi elde edildikten sonra, üst menü çubuğundan gcode Oluştur seçeneğini seçin. Yazdırma seçenekleri ile * bir pencere açılacaktır. </li><li> Nesne (Sol veya Sağ) yazdırmak için filaman sağlayacaktır ekstruder seçin. </li><li> Radye / Destek Kullan&#39;ı seçin. </li><li> Açılır menüde Bizden başlıklıe destek malzemesi, Tam Destek seçin. </li><li> Gcode Oluştur&#39;u seçin. Gcode ilerleme gösteren bir pop-up kutu görünür. </li><li> Gcode tamamlandıktan sonra, SD kart ile birlikte kullanılmak üzere bir dosyaya Oluştur&#39;u seçin. </li><li> Kaydet&#39;i tıklatın. </li><li> Bir SD kart üzerine dosya sürükleyin. </li><li> Makerbot içine SD kart yerleştirin ve SD Makerbot tuş takımını seçin Print kullanarak. </li><li> SD Baskı altında, istediğiniz dosya adını seçin. Makerbot otomatik nesneyi yazdırmak için ısınma başlayacaktır. </li></ol></li><li> Shapeways Baskı <ol><li> Shapeways sahip ücretsiz bir hesap oluşturduktan sonra, STL dosyasını doğrudan Shapeways web sitesine yüklenebilir: <a href="http://www.shapeways.com/upload/" target="_blank">http://www.shapeways.com/upload/</a> </li><li> Yükle tıklayın ve STL seçindosyası. </li><li> Yüklenen dosya için bir Başlık seçin. </li><li> Açılan menüden bir ölçü birimi seçin. </li><li> Model Yükle&#39;yi tıklayın. </li><li> Dosya şimdi Shapeways aracılığıyla yazdırmak için hazır. Dosya yüklendikten sonra Shapeways aslında basılabilir emin olmak için dosyayı işlemek için birkaç dakika sürer. Siz yaklaşık on dakika sonra &quot;benim modelleri&quot; sayfasından modeli yazdırmak mümkün olacak. </li><li> &quot;Mor güçlü ve esnek&quot; akciğer dokusu kullanıldı ise &quot;beyaz güçlü ve esnek&quot; seçimi, iskelet yapısı yazdırmak için kullanılmıştır. </li></ol></li><li> Projet HD 3000 Baskı <ol><li> STL dosyası da Projet HD 3000 (Springboard Mühendislik Solutions LLC, İnovasyon Parkı, Notre Dame, IN, USA) gibi üç boyutlu yazıcı bir ticari yüksek çözünürlüklü kullanılarak basılmış olabilir. </li><li> STL dosyası platf yerleşimi iş 3D Sistemleri tescilli yazılım yüklenirorm. Bu balmumu destek ve baskı zaman kullanımını en aza indirmek için etrafında modelinin yönünü değiştirmeyi gerektirir. Bu dosya kaydedilir. </li><li> Işini daha sonra elektronik olarak yazıcıya gönderilir. </li><li> Alüminyum bir platform yazıcıya yüklenen ve Projet HD 3000 nesneyi yazdırmak için başlar. </li><li> Bu model, daha sonra yaklaşık olarak 73 bulunan bir fırın içine platformu kaldırılır ve yerine yerleştirilir ° C modeli destek balmumu eritmek için. </li><li> Nesne sıcak kaldırılır ve kalan yüzeyi balmumu kaldırmak için bir Kimwipe ile sildi edilir. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Kazmer, D. O., Speight, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+Injection+Molding+Technology+for+the+Next+Millennium.">Polymer Injection Molding Technology for the Next Millennium.</a> Journal of Injection Molding Technology. 1 (2), 81-90 (1997).</li><li>Bradshaw, S., Bowyer, A., Haufe, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+intellectual+property+implications+of+low-cost+3D+printing.">The intellectual property implications of low-cost 3D printing.</a> ScriptEd. 7 (1), 5-31 (2010).</li><li>Partridge, R., Conlisk, N., Davies, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-lab+three-dimensional+printing:+An+inexpensive+tool+for+experimentation+and+visualization+for+the+field+of+organogenesis.">In-lab three-dimensional printing: An inexpensive tool for experimentation and visualization for the field of organogenesis.</a> Organogenesis. 8 (1), 1-6 (2012).</li><li>Guillot, A., Champely, S., Batier, C., Thiriet, P., Collet, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+spatial+abilities,+mental+rotation+and+functional+anatomy+learning.">Relationship between spatial abilities, mental rotation and functional anatomy learning.</a> Adv. Health Sci. Educ. Theory Pract. 12, 491-507 (2007).</li><li>Cignoni, P., Scopigno, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampled+3D+models+for+CH+applications:+a+viable+and+enabling+new+medium+or+just+a+technological+exercise.">Sampled 3D models for CH applications: a viable and enabling new medium or just a technological exercise.</a> Association for Computing Machinery Journal on Computing and Cultural. 1 (1), 1 (2008).</li><li>Symes, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+3D-printed+reactionware+for+chemical+synthesis+and+analysis.">Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis.</a> Nature Chemistry. 4, 349-354 (2012).</li><li>Sheridan, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabricating+consent:+three-dimensional+objects+as+rhetorical+compositions.">Fabricating consent: three-dimensional objects as rhetorical compositions.</a> Computers and Composition. 27, 249-265 (2010).</li><li>Windisch, G., Salaberger, D., Rosmarin, W., Kastner, J., Exner, G. U., Haldi-Brandle, V., Anderhuber, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Model+for+Clubfood+Based+on+Micro-CT.">A Model for Clubfood Based on Micro-CT.</a> Data. J. Anat. 210, 761-766 (2007).</li></ol>

W. Matthew Leevy Carestream Moleküler Görüntüleme için danışmanlık yapmaktadır. Brian Stamile MakerBot Sanayi için bir destek mühendisi.

X-ışını BT verileri bir oturma Lobund-Wistar sıçan ayarlar ve ex vivo Yeni Zelanda White Rabbit kafatası klinik öncesi biyolojik verilerden 3B nesne üretiminin uygulanabilirliğini göstermek için kullanılmıştır. 1) popüler Makerbot Çoğaltıcı, 2) Üçüncü taraf şirket Shapeways Inc, ve 3) yüksek dereceli ticari Projet HD 3000: Modeller üç farkı kaynaklar kullanılarak oluşturulmuştur. Her yazıcının gelişmiş veri görselleştirme ilke edinmiş memnun nesneleri oluşturmak başardı. Klinik öncesi BT veri yazdırma işlemi sırasında, baskı her yöntemin avantaj ve dezavantajları tespit edildi ve son kullanıcı için özetlenmiştir. MakerBot Replicator dünyada hemen her laboratuar için erişilebilir bir ucuz (1750 $) masa üstü çözümüdür. Bu ucuz girişleri (plastik 3,50 $ hakkında kullandığı akciğerlere sahip bir sıçan BT) ile birden fazla renkte baskı yapabilirsiniz. Bununla birlikte, Makerbot, çözünürlük ile sınırlıdırve bu nedenle bazı modellerde uygun ekstrüzyon ve amaçlanan yapının gözlenmesi için büyütülmesi gerekir. Shapeways Inc renk ve malzeme ile ilgili seçimleri olağanüstü bir dizi sağlar. Modelleri yüksek çözünürlüklü ve sağlamdır. Onların fiyatları bir birim bazında (akciğerlere sahip bir sıçan CT 41,61 $ idi) üzerinde MakerBot daha 10 kat daha yüksek yaklaşık iken, bir kullanıcının işlerin sınırlı sayıda yürütmek ve bir yazıcı satın alma ön maliyet önleyebilirsiniz. Shapeways gelen iki haftalık yol zaman küçük bir dezavantajdır. Projet HD 3000 çözünürlük ve gücü bakımından üstün modeller oluşturdular. Biz Notre Dame de Yenilik Park&#39;ta Projet HD 3000 (işçilik ve malzemeler için akciğerlere sahip bir sıçan CT için yaklaşık $ 30) bizim nesnelerin baskı sözleşme için şanslı. Onlar 80.000 $ aralığında fiyatlandırılır gibi Kullanıcıları Bu tip cihazların erişim ile zorluk olabilir, ve o da birden fazla renk ile yazdırmak için hantal. Beri her enstrüman / üreticinesnesi yazdırma (ayrıntı Shapeways minimum düzeyde = 0,2 mm, minimum duvar kalınlığı = 0,7 mm, 0,4 mm meme ile 5 MakerBot kesit kalınlığı = 0,2-0,3 mm, 6 Projet HD 3000 DPI = 656 için çözünürlük tanımlamak için farklı bir metrik sağlar bazı nesnelerin başarılı kullanımı için büyütülmüş olmalıdır ederken 0,025-0,05 mm hassasiyetle x 656 x 800), her bir sistem arasındaki göreli kararlar niteliksel bir değerlendirmesi, Shapeways ve Projet HD sistem her iki ölçek için yüksek detaylı yazdırabilirsiniz düşündürmektedir MakerBot. Topluca, her üç yöntem çevre dostu ve son derece ayrıntılı klinik öncesi X-ışını BT modellerinin facile üretim elde etmek için uygun bir yol sağlar. Sonuç Yavaş yavaş, 3D baskı teknolojisi maliyetleri ve karmaşıklığı hem kısılmış gibi daha erişilebilir hale gelmiştir. 8, 9 Şimdi, kelimenin tam anlamıyla herkes kazıdan yüksek çözünürlüklü, üç boyutlu nesneleri yazdırabilirsinizital dosyaları. Bu ayrıntılı üç boyutlu nesneleri hem eğitimciler hem de araştırmacılar için yararlı bir araç olabilir. Dahası, daha net bir anlayışa ulaşmada yardımcı görsel bir iletişim aracı sağlamak. 10 Örneğin, tıbbi araştırmacılar onların arkadaşları ve hastalarla iletişim ve anlama kabiliyetini geliştirmek üzere numune veya hastaya özgü modellerini kullanabilirsiniz. 11. 2B ekranlarında gösterimi olmasına rağmen uzun bir yol kat,, döndürülmüş düzenlenen incelenmiş ve etrafında hareket edebilir gerçek bir nesne tutan görsel ve duyusal deneyimi için hiçbir değiştirme kesinlikle yoktur. Araştırmacıların ilgi bölgeler için fiziksel nesne incelemek için, daha fazla nicel analiz için bir bilgisayar modeli üzerindeki alanlara bulmanıza olarak bir elektronik veri gösterimi ile eşleştirilmiş bir model daha güçlüdür. Uygun veri toplama, yüzey işleme ve stereolithographic düzenleme ile, hızlı, ayrıntılı, relati üretmek mümkündürX-ışını BT veri vely ucuz modeller. Burada, bir X-ışını mikro-CT ile toplanan klinik öncesi hayvan veri küçük bir üç boyutlu model üretimi için aşamalı bir yöntem ile detaylı bir adım sağlar. Biz vivo ve ex vivo BT verileri bir Albira görüntü istasyonu kullanarak ayarlar bizim kazanılmış ve PMOD, ImageJ, Meshlab ve Netfabb yazılım paketleri ile sonraki işlem gerçekleştirilir. Nihayet, biz ticari bir çözüm yelpazesi ile üç boyutlu model yazdırmayı etkinleştirmek için ayrıntılı yönergeler sağlar. Her durumda, sonuçta normal bir bilgisayar ekranında sınırlı olacaktır edilen tomografik olan eşsiz bir veri, elle tutulan, fiziksel tezahürü sağlayan bir modeldir.

<table border="1"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> Gerekli Programlar <ol><li> Albira Görüntü Alıcı </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

Üç boyutlu baskı katkı üretim olarak bilinen bir süreç yoluyla son derece ayrıntılı nesnelerin üretimi için izin verir. Modelleri veya parçaları oluşturmak için geleneksel, kalıp enjeksiyon yöntemleri çeşitli sınırlamalar var, bunların en önemli zamanında, maliyet-etkin şekilde son derece karmaşık ürünlerin yapımında bir zorluk olduğunu. 1 Ancak, üç boyutlu baskı teknolojisi yavaş yavaş iyileştiğini sonuçlandı Şimdi özelleştirilmiş modeller facile üretimi için kullanılabilir. 2. Bu yazıcılar doğru bir preklinik X-ışını CT tarayıcı oluşturulan vivo görüntülerini göstermek için yeterli detaylar a&#39;ya yüksek çözünürlüklü nesneler için yeteneği var hem high-end ve ekonomi aletleri . Uygun veri toplama, yüzey işleme ve stereolithographic düzenleme ile, artık hızla X-ışını BT verileri ayrıntılı iskelet ve yumuşak doku yapıları üretmek mümkün ve ucuzdur. Hatta geliştirmek erken aşamalarındaMent, görselleştirme yeterlilik geliştirmek için teknolojiyi kullanabilen hem eğitimciler ve araştırmacılar için üç boyutlu baskı itiraz tarafından üretilen anatomik modeller. 3, 4 Bu yöntem sonucu gerçek faydaları somut deneyim bir araştırmacı olamaz veri olabilir yeterli bir bilgisayar ekranı aracılığıyla iletti. Denek, tam bir kopyası olan bir fiziksel nesne için klinik öncesi 3D veri çevirisi başta öğrenciler, ya da diğer alanlarda olanlara görüntüleme araştırma ilişkilendirilmesi için, görselleştirme ve iletişim için güçlü bir araçtır. Burada, PMOD, ImageJ, Meshlab, Netfabb ile birlikte bir Albira X-ışını BT sistemi kullanılarak kemik ve X-ışını BT türetilen organın yapıların plastik modeller tarar baskı ve yazılım paketleri ReplicatorG için ayrıntılı bir yöntem sağlar.

<img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig1.jpg" /> Şekil 1. Akciğerler ve bir sıçan X-ışını BT veri kümesinin iskelet özellikleri 3D baskılı modelleri. Nesneler Projet HD 3000 (solda), Shapeways A.Ş. (Merkez) veya Makerbot Çoğaltıcı (sağda) kullanılarak basılmıştır. Ölçek çubuğu 2. cm gösterir. Panel C de ölçek çubuk bazı durumlarda Makerbot çıktı yeterli ayrıntıda için büyütülmüş bir nesne baskı gerektiğini gösterir, A ve B, daha küçük olduğuna dikkat ediniz. Şekil 1, in vivo sıçan CT veri kümesi de aynı baskı için üç yöntem için nihai ürün göstermektedir. Her üç model kırpılmış bir iskelet yapısı ve bağımsız baskılı ve biraradaydı edildi çıkarılabilir akciğerler oluşur. Soldaki modelin saydam akrilik plastik kullanılarak oluşturulan Projet HD 3000 yüksek çözünürlüklü yazıcı sonucudur. Merkezinde nesnesiSolunum yapıları mor fabrikasyon iken iskelet yapısı naylon 12 beyaz plastik kullanılarak basılmış olan bir üçüncü taraf şirket, Shapeways Inc kullanılarak üretildi. Bu ilk iki model yaklaşık uzunluğu 11 cm ölçülerinde, gerçek ölçekte basılmıştır. Sağdaki nesnesi MakerBot kullanılarak yapılmıştır. Iskelet yapısı doğal renkli ABS (akrilonitril bütadien stiren) plastik ve kireç yeşil ABS ile akciğerlere kullanılarak basılmıştır. Çünkü MakerBot kararı sınırları, bu model göğüs kafesi gibi ince yapısının bozulması olmadan ölçekli baskılı olamazdı. Bunun yerine, model kullanarak neredeyse 2X tarafından çözünürlüktedir uzunluğu 21 cm bir nesne sonuçlanan istenen görsel ayrıntı elde etmek seçeneği, &quot;boşluk oluşturmak doldurun&quot;. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/50250/50250fig2.jpg" /> Şekil 2. Bir ex vivo tavşan sku 3D baskılı modellerll verileri ayarlayın. görüntülenen nesnelerin bir Projet HD 3000 (solda), Shapeways A.Ş. (Merkez) ve bir Makerbot Çoğaltıcı (sağda) kullanılarak basılmıştır. Ölçek çubuğu 1 cm gösterir. Şekil 2, ex vivo tavşan kafatası CT bir veri kümesi için her bir baskı yöntemi nihai ürünleri gösterir. Soldaki modelin saydam akrilik plastik kullanarak Projet HD 3000 yüksek çözünürlüklü yazıcıdan sonucudur. Merkezinde modeli Shapeways Baskısı aracılığıyla beyaz nylon12 plastik basılmıştır. Sağdaki nesnesi MakerBot kullanarak beyaz plastik basılmıştır. Her üç nesnelerinin uzunluğu yaklaşık 8,5 cm ölçek ve ölçmek için basıldı. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig3.jpg" /> Şekil 3,. Tam bir sıçan X-ışını BT veri kümesinin 3D baskılı modelleri. Nesneler Projet HD 3000 (solda) ve Shapeways A.Ş. (sağda) kullanılarak basılmıştır. Ölçek bar 1 cm gösterir. Şekil 3 bir sıçan set in vivo BT verileri tam bir baskı için iki yöntem için nihai ürün gösteriyor. Her iki model de tam bir iskelet yapısı (kuyruk eksi) ve çıkarılabilir akciğerler oluşur. Soldaki modelin saydam akrilik plastik kullanılarak yazdırılan bir yüksek çözünürlüklü yazıcı, Projet HD 3000, bileşkesidir. Sağdaki modeli beyaz nylon12 plastik ve mor akciğerler kullanılarak oluşturulan iskelet yapısı ile Shapeways Baskısını kullanarak basılmıştır. Bu iki model yaklaşık uzunluğu 19 cm ölçülerinde, gerçek ölçekte basılmıştır. Çünkü gerekli karmaşık detayların, tam iskelet MakerBot Çoğaltıcı ile basılmış edilemedi. Üç-boyutlu baskı tekniklerinin keşif sırasında, bazı avantajları ve dezavantajları gözlendi ve Tablo 1 &#39;de özetlenmiştir. <table border="1"><tbody><tr><td><td> Avantajları </td><td> Dezavantajları </td></tr><tr><td> MakerBot </td><td> Son derece hızlı, çeşitli renk seçenekleri, iki renk baskı yapabilen, son derece ucuz </td><td> Ayrıntı düşük seviyede. Destek materyalleri çıkarılması (bir kaç saat sipariş) yavaş. </td></tr><tr><td> Shapeways </td><td> Renk seçenekleri Variety, baskı için malzeme çeşitliliği, detay düzeyi yüksek, nispeten ucuz </td><td> Bir siparişi işleme almak için iki hafta süre </td></tr><tr><td> Projet HD 3000 </td><td> Nispeten hızlı gerçekleştirme, ayrıntı üst düzeyde, yüksek verimlilik, destek materyalleri (balmumu) kaldırmak kolaydır. </td><td> En pahalı kadar ön maliyet, pratik kullanımı sırasında yalnızca bir renk seçeneği. </td></tr></tbody></table> Tablo 1. KarşılaştırmaBT veri setleri yazdırmak için kullanılabilir 3D baskı teknolojileri.

Watch this Scientific Journal Video about 3D Printing of Preclinical X-ray Computed Tomographic Data Sets at JoVE.com

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

Modern plastik ekstrüzyon ve baskı teknolojileri kullanarak, hızlı ve ucuz bir laboratuarda alınan X-ışını BT verileri fiziksel modeller üretmek artık mümkün. Tomografik veri üç boyutlu baskı güçlü görselleştirme, araştırma, ve şimdi preklinik görüntüleme topluluğu tarafından erişilebilir bir eğitim aracıdır.

Preklinik X-ışını bilgisayarlı tomografi Veri 3D Yazdırma Setleri

Three-dimensional printing allows for the production of highly detailed objects through a process known as additive manufacturing.  Traditional, ...

Research

JoVE Journal

Biology

Non-invasive 3D-Visualization with Sub-micron Resolution Using Synchrotron-X-ray-tomography

Sinkrotron-X-ray tomografi Sub-mikron Çözünürlük ile Non-invaziv 3D Görselleştirme

Little is known about the internal organization of many micro-arthropods with body sizes below 1 mm. The reasons for that are the small size and the hard ...

Microcontact Printing of Proteins for Cell Biology

Proteinlerin Hücre Biyolojisi Microcontact Baskı

The ability to pattern proteins and other biomolecules onto substrates is important for capturing the spatial complexity of the extracellular environment. ...

Protein Crystallization for X-ray Crystallography

X-ray Kristalografi Protein Kristalizasyon

Using the three-dimensional structure of biological macromolecules to infer how they function is one of the most important fields of modern biology. The ...

Do's and Don'ts of Cryo-electron Microscopy: A Primer on Sample Preparation and High Quality Data Collection for Macromolecular 3D Reconstruction

Makromoleküler 3D İmar için bir örnek Hazırlanması Astar ve Yüksek Kalite Veri Toplama: Cryo-elektron mikroskobu Yapılması ve Yapılmaması Gerekenler

Cryo-electron microscopy (cryoEM) entails flash-freezing a thin layer of sample on a support, and then visualizing the sample in its frozen hydrated state ...

Production of Human Norovirus Protruding Domains in E. coli for X-ray Crystallography

Production of Human Norovirus Protruding Domains in E. coli for X-ray Crystallography

İnsan Norovirüs çıkıntılı Domains üretimi içinde<em&gt; E. E. coli</em&gt;, X ışını Kristallografi için

The norovirus capsid is composed of a single major structural protein, termed VP1. VP1 is subdivided into a shell (S) domain and a protruding (P) domain. ...

High-throughput Measurement of Gut Transit Time Using Larval Zebrafish

Yüksek işlem hacmi ölçüm larva zebra balığı kullanarak Gut Transit süre

Zebrafish are used as alternative model organisms for drug safety testing. The gastrointestinal (GI) tract of zebrafish has genetic, neuronal, and ...

Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography

X-ışını Microcomputed tomografi üzerinde dayalı Mısır Vaskular demetleri mikron çaplı fenotipleme teknikleri

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a ...

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage (40-300 kV) X-Ray Facilities

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage 40-300 kV X-Ray Facilities

Ortovoltage (40-300 kV) X-Ray İmkanları Kullanılarak Hücre Işıtması için Dozimetri

The importance of dosimetry protocols and standards for radiobiological studies is self-evident. Several protocols have been proposed for dose ...

A 3D Cartographic Description of the Cell by Cryo Soft X-ray Tomography

Cryo Soft X-ray Tomografisi ile Hücrenin 3D Kartografik Açıklaması

Imaging techniques are fundamental in order to understand cell organization and machinery in biological research and the related fields. Among these ...

Construction of a Realistic, Whole-Body, Three-Dimensional Equine Skeletal Model using Computed Tomography Data

Bilgisayarlı Tomografi Verileri Kullanılarak Gerçekçi, Tüm Vücut, Üç Boyutlu At İskelet Modelinin Yapımı

Therapies based upon whole-body biomechanical assessments are successful for injury prevention and rehabilitation in human athletes. Similar approaches ...