Name: scaled anatomical model creation of biomedical tomographic imaging data and associated labels for subsequent sub-surface laser engraving (ssle) of glass crystals
Uploaded: 2017-04-25T14:00:00
Duration: 7 min 57 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving SSLE of Glass Crystal

نشكر كلية العلوم الصيفية الجامعية زمالة أبحاث (SURF) للحصول على الدعم المالي من هذا المشروع. أشكر الكتاب أيضا البروفيسور غلين نيبور، جامعة سيدة اللويزة، لتوفير عينات العظام (المفصلة أعلاه) المستخدمة في هذه الدراسة.

<ol>
	<li>Edelman, R., Warach, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+Resonance+Imaging.">Magnetic Resonance Imaging.</a> N. Engl. J. Med. 328 (10), 708-716 (1993).</li><li>Momose, A., Takeda, T., Itai, Y., Hirano, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-contrast+X-ray+computed+tomography+for+observing+biological+soft+tissues.">Phase-contrast X-ray computed tomography for observing biological soft tissues.</a> Nat. Med. 2 (4), 473-475 (1996).</li><li>Paulus, M., Gleason, S., Kennel, S., Hunsicker, P., Johnson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Resolution+X-ray+Computed+Tomography:+An+Emerging+Tool+for+Small+Animal+Cancer+Research.">High Resolution X-ray Computed Tomography: An Emerging Tool for Small Animal Cancer Research.</a> Neoplasia. 2 (1), 62-70 (2000).</li><li>Robb, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+visualization+in+biomedical+applications.">3D visualization in biomedical applications.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 1 (1), 377-399 (1999).</li><li>Hsieh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+12,+Section+1,+Advanced+CT+Applications.">Chapter 12, Section 1, Advanced CT Applications.</a> Computed Tomography: Principles, Design, Artifacts, and Recent Advances. , (2009).</li><li>Robb, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biomedical+imaging+resource+at+Mayo+Clinic.">The biomedical imaging resource at Mayo Clinic.</a> IEEE Trans. Med. Imaging. 20 (9), 854-867 (2001).</li><li>Davison, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodal+Optical,+X-Ray+CT,+and+SPECT+Imaging+of+a+Mouse+Model+of+Breast+Cancer+Lung+Metastasis.">Multimodal Optical, X-Ray CT, and SPECT Imaging of a Mouse Model of Breast Cancer Lung Metastasis.</a> Curr. Mol. Med. 13 (3), 368-376 (2013).</li><li>Preece, D., Williams, S., Lam, R., Weller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=&amp;#34;Let's+Get+Physical&amp;#34;:+Advantages+of+a+physical+model+over+3D+computer+models+and+textbooks+in+learning+imaging+anatomy.">&amp;#34;Let's Get Physical&amp;#34;: Advantages of a physical model over 3D computer models and textbooks in learning imaging anatomy.</a> Anat. Sci. Educ. 6 (4), 216-224 (2013).</li><li>Torres, K., Staskiewicz, G., Sniezynski, M., Drop, A., Maciejewski, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+rapid+prototyping+techniques+for+modelling+of+anatomical+structures+in+medical+training+and+education.">Application of rapid prototyping techniques for modelling of anatomical structures in medical training and education.</a> Folia Morphol. 70 (1), 1-4 (2011).</li><li>Camaros, E., Sanchez-Hernandez, C., Rivals, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Make+it+clear:+molds,+transparent+casts+and+lightning+techniques+for+stereomicroscopic+analysis+of+taphonomic+modifications+on+bone+surfaces.">Make it clear: molds, transparent casts and lightning techniques for stereomicroscopic analysis of taphonomic modifications on bone surfaces.</a> J. Anthropol. Sci. 94, 223-230 (2016).</li><li>Rengier, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Printing+based+on+imaging+data:+review+of+medical+applications.">3D Printing based on imaging data: review of medical applications.</a> Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 5 (4), 335-341 (2010).</li><li>Esses, S., Berman, P., Bloom, A., Sosna, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+Applications+of+Physical+3D+Models+Derived+From+MDCT+Data+and+Created+by+Rapid+Prototyping.">Clinical Applications of Physical 3D Models Derived From MDCT Data and Created by Rapid Prototyping.</a> AJR Am. J. Roentgenol. 196 (6), W683-W688 (2011).</li><li>Canessa, E., Fonda, C., Zennaro, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+3D+Printing+for+Science,+Education+and+Sustainable+Development.">Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development.</a> Low-Cost 3D Printing. , (2013).</li><li>Schelly, C., Anzalone, G., Wijnen, B., Pearce, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Open-source+3-D+printing+technologies+for+education:+Bringing+additive+manufacturing+to+the+classroom.">Open-source 3-D printing technologies for education: Bringing additive manufacturing to the classroom.</a> J. Vis. Lang. Comput. 28, 226-237 (2015).</li><li>Bourke, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scientific+Data+Visualization+Using+Techniques+Normally+Reserved+for+more+Frivolous+Activities.">Scientific Data Visualization Using Techniques Normally Reserved for more Frivolous Activities.</a> GTSF Int. J. Comput. 4 (3), 35-41 (2015).</li><li>Evans, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+World+of+3D+Printers.">A World of 3D Printers.</a> Practical 3D Printers: The Science and Art of 3D Printing. , (2012).</li><li>Berman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3-D+printing:+The+new+industrial+revolution.">3-D printing: The new industrial revolution.</a> Bus. Horizons. 55, 155-162 (2012).</li><li>Macken, J., Palanos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+Transfer+Laser+Engraving.">Image Transfer Laser Engraving.</a> United States Patent. , (1979).</li><li>. National Biomedical Imaging Archive Available from: <a target="_blank" href="https://imaging.nci.nih.gov/ncia/login.jsf">https://imaging.nci.nih.gov/ncia/login.jsf</a> (2016)</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

وكانت مجموعات البيانات قبل السريرية والسريرية المكتسبة من خلال طرائق التصوير الطبية الحيوية دورا أساسيا في البحوث الحديثة والتقدم الطبي. وتشمل وسائل مسبقة من تصور البيانات الطبية الحيوية شاشة الكمبيوتر والنماذج المادية الناتجة عن صب التقليدية أو النهج 3D الطباعة الحديثة. نحن هنا تصف طريقة الكريستال النقش 3D كوسيلة بديلة لتصور البيانات الطبية الحيوية تصوير الشعاعي الطبقي لأنه يولد واضحة المعالم، ونماذج وصفت بطريقة واضحة. هذه النماذج غير مكلفة نسبيا ويمكن استخدام على نطاق واسع الأدوات التعليمية. استخدام نقش الكريستال لتمثيل بدقة البيانات التشريحية يعطيها قدرة عالية في المرافق الصحية والتعليمية. القدرة على تصور البيانات في الشكل المادي، ثلاثي الأبعاد تتغلب على القيود المفروضة على الأشكال التقليدية للتعليم باستخدام الصور المسطحة أو الاداءات الافتراضية 9. ارتفاع القرار من الهياكل محفورة والحجز علىتسميات لملامح واضحة محددة تسهل استخدام هذه النماذج لتثقيف المرضى أو الطالب. وبالإضافة إلى ذلك، هذه الطريقة توفر القدرة على تحديد ومراقبة أسباب ومظاهر الحالات المرضية داخل العينة. على سبيل المثال، وتصنيف، والمكان من كسر العظام، مثل أشار المعصم بكسر في الشكل 2، ويوفر فهم أشمل للعلاقة الحالات المرضية وغيرها من العلامات الظاهرة جسديا و / أو أعراض المريض. من خلال النقش الكريستال 3D، ومثلت مجموعات البيانات CT قبل السريرية والسريرية عن الهياكل المادية المدرج ضمن بلورات. تم الحصول على بيانات ما قبل السريرية CT باستخدام ماسح ضوئي microCT، في حين تم جمع الصور CT السريرية من مصادر الإشعاعية السريرية. قبل مزيد من المعالجة، يتم تحويل البيانات التصوير السريري إلى ملفات DICOM ضغط عبر برامج التصوير. البرامج اللاحقة تحويل ملفات DICOM أعيد بناؤها في الخرائط السطحية. يتم إنجاز تعديل هذه الخرائط السطحية وجيل من التسميات والحانات على نطاق وتشريحية مع برنامج إعداد البيانات والتصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD). يتم تخفيض ملفات STL المنجزة وتحويلها إلى SCAX الملفات. بعد أن يتم تعيين حجم وضوح الشمس وقوة الليزر، وقراءة الملفات من قبل آلة الحفر 3D الليزر التي تخلق الهياكل التشريحية ذات شكل حر في وضوح الشمس. عملية المذكورة أعلاه يمكن تطبيقها على مختلف مجموعات البيانات السريرية وقبل السريرية. في حين نفذت مجموعات البيانات CT في هذا المشروع، فمن الممكن أن البيانات التي تم الحصول عليها من طرائق التصوير الأخرى يمكن تصور في وضوح الشمس، بما في ذلك الموجات فوق الصوتية 3D (US)، التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET). أيضا، والهياكل التشريحية الإنسان الأخرى والعينات البيولوجية قد يمكن تصوير وتمثيل في هذه الوسيلة. ومع ذلك، فإن البلورات تأتي في أحجام وهياكل محددة سلفا تحتاج إلى قص أو تحجيم وفقا لذلك. فإنه من المستحسن أن تطابق عشره هندسة الجزء التشريحي مع حجم البلورة. على سبيل المثال، ساق يناسب بشكل أفضل في 5 سم × 5 سم × 8 سم مستطيل الصلبة (الشكل 4)، في حين تناسب القدم للمكعب 8 سم (الشكل 3). ويمكن إجراء تغييرات على الحجم والخط، وسمك النص في برنامج CAD. بالإضافة إلى ذلك، فمن الأفضل لوضع الملصقات على واحد أو اثنين من الطائرات من أجل قراءة بوضوح تسميات دون عرقلة وجهة نظر علم التشريح عندما تناوب الكريستال إلى وجوه أخرى. يجب النظر عاملين إضافيين عند تنفيذ SSLE البيانات التشريحية: عدد من الوجوه ضمن خريطة السطح، وحجم كل نقطة وهذا هو الليزر المحفور في الكريستال. هذه العوامل تؤثر على عدد وحجم النقاط التي سوف تمتص الضوء الساقط، وبالتالي يحتمل أن تعزز أو ينتقص من التصور SSLE معين. أولا، عدد من الوجوه، وهو يتناسب طرديا مع عدد من النقاط في الفضاء 3D،سوف تؤثر على كل من حل شامل و&quot;السطوع / التباين&quot; للنموذج المعروض. في كل من الأمثلة المعروضة هنا، تم تخفيض ملف STL الانتهاء إلى 100،000 وجوه دون تدهور واضح من المنتج وضوح الشمس الناتجة عن ذلك، بغض النظر عن حجمها أو التكبير. وكان سطوع العام / النقيض مقبول أيضا استخدام هذا النهج. قيمة 100000 هي مجموعة آمن للحفارة المستخدمة حتى لا يرهق البرامج والأجهزة. ومع ذلك، في بعض الحالات، قد تكون هناك حاجة إلى وجوه أخرى لعرض مجموعة البيانات الواردة بشكل صحيح، ويمكن أن تعتبر هذه الملفات التجريبية حتى تكتمل بنجاح. وبالإضافة إلى ذلك، فإن حجم كل نقطة وهذا هو &quot;حرق&quot; في الكريستال يمكن ضبطها من خلال الجهد و&quot;كثافة&quot; القيم مدخلات حفارة لتعزيز النقيض من سطوع الانتاج. في الحالات الحالية، القيم الافتراضية من الجهد: تم اختيار 0.2: 8.5 و الكثافة. في حين أن هذه القيم تمثل نقطة البداية، قد يكون تغيير فيمحاكمة والأزياء الخطأ لتحسين التصور البيانات حسب الحاجة. وهناك عدد من المزايا لاستخدام نقش الكريستال 3D لعرض البيانات التصوير قبل السريرية والسريرية. وعادة ما يتم إنتاج بلورات في أقل من 30 دقيقة، في حين 3D هياكل المطبوعة قد يتطلب عدة ساعات، وهذا يتوقف على حجم وتعقيد 16 و 20 و 22. يمكن استخدام الليزر النقش لتمثيل الهياكل تعليقها دون استخدام الدعم وتسهيل إنتاج الميزات المعقدة أو معلقة للتشريح دون التقليل دقة مع مواد إضافية 16. مع قرار من 800-1،200 DPI ودقة أقل من 10 ميكرون، وهذه النماذج تشبه البيانات الطبية 24. بينما الاحترافية طابعات 3D لديها قرار مماثل تقريبا 600 DPI في XY و1،600 DPI في Z، فهي أقل عموما ميلانكرت (20-200 ميكرون) 17، 19، 20 (الجدول 1). 3D الكريستال نقش يمتلك إمكانيات كبيرة ولكن محدودة في عدد قليل من المناطق. منذ محفورة البيانات داخل وضوح الشمس، لا يمكن للمستخدمين لديها تجربة لمسية مع الأجزاء التشريحية. إلى نطاق التمثيل صعبة لانتاج ما يتم تحجيم البيانات عادة أعلى أو لأسفل لتناسب في البلورات. وعلاوة على ذلك، يمكن ليزر نقش فقط في الرمادي مع الحد الأدنى من النقيض. يتم تقييد كثافة الهيكل أيضا قدرة الليزر لمعالجة البيانات. الاستقرار الشامل للبلورات هو ميزة لاستخدام محتمل على مدى عدة سنوات، ولكن الزجاج الصلبة قد لا تصمد أمام يسقط على الأسطح الصلبة (الجدول 1). وعلى الرغم من هذه القيود، نقش الكريستال 3D يحمل قيمة كبيرة كوسيلة لتصور البيانات الطبية الحيوية. أثناء بدءالدعم المادي ويجب أن تؤخذ بعين الاعتبار مع طابعات 3D، لا بد من النظر في النقش بالليزر هذه الجوانب. أكثر أجزاء معقدة، مثل قدم الإنسان، يمكن أن تكون ممثلة نتيجة لذلك. في حين يزيد وقت الإنتاج قليلا مع هياكل أكثر تعقيدا، لا يحتاج مواد إضافية وتكلفة نموذج لا يزال هو نفسه. قدرة الليزر على حرق الزجاج في نقطة تلو نقطة الأزياء تنتج محددة للغاية الهياكل التي تعرض التفاصيل الدقيقة من البيانات الطبية الحيوية، كما لوحظ في دائرة نصف قطرها كسر في الشكل 2. بالإضافة إلى ذلك، وضع هذه الهياكل داخل بلورات يجعلها مقاومة للضرر خارجي. على عكس البلاستيك الصلب تستخدم في العديد من منصات الطباعة 3D، تسمح الواجهات الزجاجية الشفافة الهياكل الداخلية أن تصور بطريقة مباشرة. واحدة من أقوى أدوات النقش الكريستال 3D هو قدرته على تسمية الأجزاء الفردية، وأيضا إضافة شريط مقياس للإشارة الحجم. هذهتقنية يضيف قيمة تعليمية كبيرة لبلورات كما يمكن للطلاب من جميع المستويات تعلم علم التشريح والتفاعل مع المعطيات السريرية، وهما العنصران قيمة التعليم البيولوجي والطبي، في نموذج واحد. جنبا إلى جنب مع القدرة على الاحتفاظ بها في كف اليد وعرض الهياكل في مجموعة متنوعة من الزوايا، ووضع العلامات يعزز كثيرا من القيمة التربوية لهذه النماذج. ونتيجة لذلك، 3D محفورة البلورات لها تطبيق واسع لاستخدامها في دورات التشريح، والممارسة السريرية، والتعليم العام.

طرائق التصوير الطبية الحيوية مثل التصوير المقطعي (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وتستخدم بشكل روتيني من قبل الطبية، والبحوث، والأوساط الأكاديمية لغير جراحية دراسة الهياكل الداخلية من الموضوعات الإنسان أو البيولوجية 1 و 2 و 3. في الطب الحديث، وهذه التكنولوجيا تتيح تشخيص أكثر استنارة، وبالتالي تحسين علاج المريض (4). على وجه الخصوص، يوفر CT فرصة ممتازة لإعادة الإعمار 3-D نظرا لدقة عالية وخصائص فوكسل الخواص (طول متطابقة من كل حافة المكعب). 5 وعلاوة على ذلك، تتوفر البيانات التي تجعل التصوير الطبية الحيوية في ثلاثة أبعاد (3D) للوظائف العليا مثل جراحة بمساعدة الحاسوب والتنظير الظاهري 6 حزم البرمجيات. في أبحاث ما قبل السريرية، ويوفر التصوير غير المدمرة منصة متعديةالذي لدراسة نماذج المرض في الفئران والجرذان 7. المكتبات الرقمية، مثل قاعدة البيانات البيولوجية الصرف الرقمية (http://digimorph.org)، تم ملؤها بالبيانات CT المستمدة من عينات مختلفة أو الحالات المرضية السريرية لسهولة الوصول من قبل الأوساط العلمية والطبية أوسع 8. في الوقت الحاضر، وقد تم تصور البيانات والتصوير الطبي الحيوي في الفضاء الافتراضي على شاشات الكمبيوتر، أو في الفضاء المادي مع نماذج باليد. بينما برامج الكمبيوتر يتيح للمستخدمين تشريح البيانات ومعالجتها، والنماذج المقلدة المادية هي تكملة لطيفة مع فائدة تعليمية ممتازة 9 و 10. تم إنشاء النماذج التقليدية باستخدام عملية الصب منخفضة التكلفة التي تمتلئ قوالب الأساسية مع الراتنج أن يصلب في الهيكل المطلوب 11. نماذج محمل قابلة للتصنيع كتلة غير مكلفة، لكنها محدودة للالأساسيةالهياكل التي ليست مستمدة من مجموعات بيانات المرضى. في السنوات الخمس الماضية، أصبحت 3D المطبوعة نسخ طبق الأصل من علم التشريح البشري انتشارا نظرا لتعقيد عالية، وكثير من الأحيان المريض محددة، والأشياء التي قد تكون ولدت وعرضها. يتم إنشاء هذه النماذج من الآلات التي السائل إيداع أو البلاستيك المنصهر في طبقات المضافة، وساعدت الأطباء مع التشخيص، والعمليات الجراحية المعقدة والعلاج من الأمراض، تصميم الاصطناعية، والاتصالات المريض 12 و 13. وعلاوة على ذلك، توفر نطاق واسع من طابعات 3D المستهلك الصف ضمن إعدادات المدارس الابتدائية والثانوية، والجامعية يعمل على تعزيز تأثير التربوي نموذج تشريحي المشتركة ملفات 14 و 15. وعموما، 3D الطباعة تقدمت بشكل كبير في تطوير نماذج تشريحية في الطب، ولكن لديها قيود. الأول، إنشاء متعددةقد تكون نماذج تشريحية -part تحديا منذ العمل الإضافي في كثير من الأحيان هو مطلوب لربط رقميا قطع منفصلة معا التي قد تقع على خلاف ذلك بصرف النظر 16. أيضا، غموض العديد من المواد المطبوعة 3D، وخاصة بالنسبة للآلات المستهلك الصف، ويمنع التصور من الهياكل الفرعية الداخلية التي تقدم نظرة إضافية حول العظام عينة والأنسجة اللينة. وعلاوة على ذلك، بثق البلاستيك السائل أو المنصهرة تقيد القرار من مطبوعات 3D. وبثق الطابعات المهنية ما يقرب من 50 ميكرون في القطر والسماح لسماكة طبقة من 14 ميكرون، مع دقة تصل إلى 600 نقطة في البوصة (DPI) في X و Y محاور و1،600 DPI في Z محور 17 و 18 . وعلى سبيل المقارنة، المستهلك الصف طابعات 3D لها بثق التي هي حوالي 400 ميكرون في القطر وتعطي سماكة طبقة من 100 ميكرون وقرار يعادل تقريبا 42 DPI 19، <sحتى الطبقة = &quot;XREF&quot;&gt; 20. السعر أيضا يختلف جوهريا عن المستهلك الصف إلى الطابعات المهنية 20 و 21. بالإضافة إلى ذلك، ارتفاع تكاليف المواد الخام تمنع إنتاج الصناعي من تحقيق وفورات الحجم 22. تحت السطح النقش بالليزر (SSLE)، أو 3D الكريستال نقش، يستخدم أشعة الليزر لتشكيل &quot;فقاعات&quot; صغيرة أو النقاط مع دقة عالية في الآلاف من X، Y، وينسق Z ضمن جامدة، عالية النقاء، مكعب، والزجاج المصفوفة 23. كل نقطة هي 20-40 ميكرون، والتي ينتج قرار بين 800-1،200 DPI 24. وعلاوة على ذلك كل نقطة هي نصف شفاف، وتمكين التصور من الهياكل الفرعية الداخلية. ممثلة متعددة وقطع منفصلة في نفس وضوح الشمس وليس مطلوبا مواد إضافية لهياكل كبيرة، معقدة. منذ مصفوفة صلبة، يمكن إضافة العلامات التشريحية وحجم الحانات النطاق لتعزيزالقدرة التعليمية للتصوير البيانات المعروضة داخل. هنا نقدم العملية التي الأشعة السينية التصوير المقطعي يتم تنسيق البيانات (CT) لSSLE الكريستال. أولا، يمكن جمع البيانات من أنظمة microCT قبل السريرية التجارية، والماسحات الضوئية السريرية من أقسام الأشعة / دائرة الإعلام، أو مصدرها مستودعات الانترنت مثل الأرشيف الوطني تصوير الطبية الحيوية (https://imaging.nci.nih.gov/ncia/login.jsf ) 25 هنا علينا أن نبرهن هذا النهج مع جوهر الأغنام العظام والمعصم كسر، وقدم المسمى، وبلورات الساق وصفت لتوضيح القدرة على دمج كل من البيانات قبل السريرية والسريرية، وضبط حجم الهياكل التشريحية، وتنسيق هندسة هيكل مع حجم وضوح الشمس. ونظرا لطبيعة السطحية من SSLE واستخدام على نطاق واسع بالفعل من الملفات STL في 3D الطباعة، تصنيع بلورات التشريحية وصفت يوفر، ومن ناحية باليد أداة التصور مثيرة للاستخدام ضمن الأوساط الأكاديمية والتعليم.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1388">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">3D Laser Engraving Machine</td>
			<td style="width:473px;">Wuhan Synpny Laser Co., Ltd.</td>
			<td style="width:235px;">STNP-801AB4</td>
			<td style="width:431px;">3D Laser Engraver</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">3D Slicer</td>
			<td style="width:473px;">Slicer</td>
			<td style="width:235px;">Version 4.3.1</td>
			<td style="width:431px;">Surface Map Generator Program</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Albira micro CT</td>
			<td>Bruker Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Alternatively, a PET/SPECT/CT scanner can be utilized</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Autodesk Inventor Professional 2013</td>
			<td>Autodesk, Inc.</td>
			<td>64bit edition, 2013 RTM, Build 138</td>
			<td>CAD program</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Clinical CT data sets</td>
			<td>Saint Joseph Regional Medical Center</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MeshLab</td>
			<td>Institute of the National Research Council of Italy (ISTI-CNR)</td>
			<td>Volume 1.3.4 BETA</td>
			<td>3D Mesh Processing Program</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Netfabb Studio Basic</td>
			<td>netfabb GmbH</td>
			<td>Version 4.9.0</td>
			<td>3D Data Prepartion Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Netfabb Studio Professional</td>
			<td>netfabb GmbH</td>
			<td>Version 5.2.1 64bit</td>
			<td>3D Data Prepartion Software-Professional</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">OsiriX Lite Imaging Software</td>
			<td>Pixmeo</td>
			<td>Version 7.0.3</td>
			<td>DICOM Imaging Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PMOD</td>
			<td>PMOD Technologies LLC</td>
			<td>Version 3.306</td>
			<td>Image Processing Software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

scaled anatomical model creation of biomedical tomographic imaging data and associated labels for subsequent sub-surface laser engraving (ssle) of glass crystals

طرائق التصوير الطبية الحيوية مثل التصوير المقطعي (CT) والرنين المغناطيسي (MR) توفير منصات ممتازة لجمع مجموعات البيانات ثلاثية الأبعاد من المريض أو عينة التشريح في المرافق الصحية أو ما قبل السريرية. ومع ذلك، فإن استخدام الظاهري، على شاشة العرض يحد من قدرة هذه الصور تصوير الشعاعي الطبقي للتعبير بشكل كامل المعلومات التشريحية جزءا لا يتجزأ من الداخل. حل واحد هو واجهة بيانات التصوير الطبية الحيوية مع مجموعة تكنولوجيا الطباعة 3D لتوليد نسخة طبق الأصل المادي. نحن بالتفصيل طريقة مكملة لتصور البيانات التصوير تصوير الشعاعي الطبقي مع نموذج باليد هنا: تحت السطح النقش بالليزر (SSLE) من الزجاج والكريستال. تقدم SSLE العديد من المزايا الفريدة بما في ذلك: القدرة السطحية لتشمل العلامات التشريحية، فضلا عن شريط الحجم؛ التجمع متعدد الأجزاء تبسيط الهياكل المعقدة في المتوسط ​​واحد؛ عالية الدقة في X، Y، Z والطائرات. وقذائف شبه شفافة لرؤية الأساسات التشريحية الداخلية. هنا ثالبريد إثبات عملية SSLE مع مجموعات البيانات CT المستمدة من مصادر ما قبل السريرية والسريرية. وهذا البروتوكول بمثابة أداة جديدة وقوية وغير مكلفة والتي تصور هياكل تشريحية معقدة للعلماء والطلاب في عدد من المؤسسات التعليمية والبحثية.

تحت السطح النقش بالليزر من بلورات الزجاج هو وسيلة عميقة لتصور أنواع عديدة من البيانات التصوير تصوير الشعاعي الطبقي الطبية الحيوية. ويتضمن الشكل 1 البيانات CT قبل السريرية، في حين أن الشكل 2، الشكل (3)، والشكل تثبت 4 كيف يمكن أيضا أن تستخدم الأشعة المقطعية السريرية. منذ يتم تعديل أبعاد قبل الحفر، والهياكل ذات أحجام مختلفة يمكن أن تكون ممثلة من خلال النقش بالليزر. بينما يجسد الشكل 2 كيف يمكن طباعتها علم التشريح لتوسيع نطاق، لا بد من تحجيم أعلى أو لأسفل معظم الهياكل. وهناك نوعان من الحانات على نطاق ويمكن تنفيذها لقياس التغيرات البعد: واحد يمتد على جانبي الهيكل وآخر مع المحاور الثلاثة متقاربة في الزاوية. النوع الأول هو المثل الأعلى للهياكل المتوسعة، مثل لب العظام، في حين أن النوع الثاني هو الانسب للهياكل -scale أو تخفيضها. وعلاوة على ذلك يقترن حجم الكريستال مع شكل التركيب التشريحي. ونتيجة لذلك، تم وضع القدم في مكعب في حين علقت رجله في المنشور مستطيلة. ومن السمات الرئيسية لنقش تحت السطح هي القدرة على إرفاق التسميات النصية إلى الخصائص التشريحية. هذه التقنية يمكن تطبيقها على أنواع مختلفة من البيانات التصوير، مع التسمية المثلى وضع اعتمادا على هندسة هيكل. في الشكل 2، وضعت النص على طائرتين إلى الفضاء التسميات بها وتجنب عرقلة وجهة نظر علم التشريح. لالشكل 3 والشكل 4 والعظام يمكن أن ينظر إليه بشكل واضح من جانب واحد لذلك تم وضع العلامات على طائرة واحدة. <img alt="شكل 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55340/55340fig1.jpg" /> شكل 1. البيانات CT ما قبل السريرية من مجموعة أساسية الأغنام العظام، وعرض تقريبا، وعلقت في 3D الكريستال المحفور. واستخدمت برامج التصوير لتوليد وإرفاق أشرطة النطاق لخريطة سطح 1 سم العظام الأغنام النظائر (يسار). شهد هيكل زيادة خمسة أضعاف في البعد طول كل محور، كما يدل على ذلك الحانات نطاق واسع، وكان الليزر المحفور في 8 سم الكريستال مربع (يمين). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55340/55340fig2.jpg" /> الشكل 2. البيانات CT السريرية للمعصم مكسورة مع العلامات التشريحية، عرض تقريبا ومحفورة في وضوح الشمس. تم تحويل مجموعة بيانات CT السريري لمعصم الإنسان مع دائرة نصف قطرها اقتحام خريطة السطح من خلال برامج الكمبيوتر. العلامات التشريحية و2 سم شريط النطاق ث<html> يحرث تم إنشاؤها باستخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) وتعلق على نموذج (يسار). نقش ليزر حفارة 3D هيكل في بلورة مكعب 8 سم (يمين). شريط على نطاق والاحتفاظ حجمه، مما يدل تم إنتاج المعصم على نطاق كبير. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55340/55340fig3.jpg" /> الشكل 3. وصفت تشريحيا قدم الإنسان مع العلامات التشريحية، عرض تقريبا ومحفورة في وضوح الشمس. تم تحويل مجموعة بيانات CT من قدم الإنسان إلى نموذج الرمادي مع برامج التصوير. تم إنشاء النص وبار نطاق 4 سم باستخدام CAD وتدمج مع خريطة سطح (يسار). تم تخفيض نموذج إلى نصف حجمه والليزر المحفور في مكعب الكريستال 8 سم (يمين).<html> 55340 / 55340fig3large.jpg &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الشكل (4)" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55340/55340fig4.jpg" /> الشكل 4. البيانات CT السريرية مجموعة من ساق البشري المسمى تشريحيا باستخدام برامج الكمبيوتر ومحفورة في وضوح الشمس. واستخدمت حزم البرمجيات لإعداد خريطة سطح من الاشعة المقطعية البشري الكامل وقسم المحطة عن بقية الجسم. كانت تعلق الملصقات التشريحية وبار نطاق 2.5 سم مع تصميم CAD (يسار) ومحفورة هيكل في 5 سم × 5 سم × 8 سم وضوح الشمس (يمين). ويوضح شريط النطاق في البلورة تم تحجيم الساق أسفل في 5: نسبة 3. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> يس &quot;&gt; <tbody><tr><td fo:width="1in" style="width:100px"></td><td> الطباعة 3D </td><td> تحت السطح، النقش بالليزر (SSLE) من بلورات </td></tr><tr><td rowspan="10"> مزايا </td><td> تجربة لمسية </td><td> إنشاء هياكل في الفضاء الحر </td></tr><tr><td> نماذج ملونة كاملة </td><td> جيل من نماذج متعددة الأجزاء </td></tr><tr><td> التمثيل إلى نطاق ممكن مع طائفة واسعة من الهياكل </td><td> الحجز على العلامات التشريحية </td></tr><tr><td> المواد البلاستيكية الصلبة تقاوم قطرات </td><td> الحانات على نطاق وعلقت ضمن نموذج </td></tr><tr><td> الطابعات رخيصة المستهلك الصف المتاحة </td><td> دقة عالية ودقة </td></tr><tr><td> دقة عالية من الطابعات الاحترافية </td><td> الوقت قصير الإنتاج </td></tr><tr><td></td><td> من السهل أن تصل مفارز التشريحية منفصلة معا في الفضاء 3D </td></tr><tr><td></td><td> هياكل داخل الكريستال يست عرضة للتلف الخارجي </td></tr><tr><td></td><td> تكاليف المواد منخفضة </td></tr><tr><td></td><td> النقاشون الليزر وبأسعار معتدلة </td></tr><tr><td rowspan="8"> سلبيات </td><td> من الصعب ربط مفارز التشريحية منفصلة في الفضاء 3D </td><td> لا تجربة لمسية </td></tr><tr><td> تكلفة ووقت الإنتاج تختلف مع تعقيد </td><td> الرمادي </td></tr><tr><td> أكثر عرضة للأخطاء إنتاج </td><td> حجم محدود من الكريستال </td></tr><tr><td> قد يكون يغسل مرحلة ما بعد الإنتاج الضرورية </td><td> إلى نطاق التمثيل الصعب </td></tr><tr><td> قرار يحد من بثق البلاستيك </td><td> كثافة مقيدة بواسطة الليزر </td></tr><tr><td> قد رقاقة أجزاء من نموذج </td><td> بلورات قد رقاقة أو كسر عندما أسقطت </td></tr><tr><td> تكلفة الطابعات المهنية الصف </td><td></td></tr><tr><td> أسعار المواد تختلف اختلافا كبيرا </td><td></td></tr></tbody></table> الجدول 1. مزايا وعيوب الطباعة 3D وSSLE لإنتاج النماذج التشريحية. 3D الطباعة وSSLE هما وسيلة لتصور البيانات التصوير تصوير الشعاعي الطبقي الطبية الحيوية، ويمتلك كل منهما عددا من نقاط القوة والضعف في ما يخص إنشاء النماذج المادية للبيانات.

Watch this Scientific Journal Video about Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving SSLE of Glass Crystal

Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving SSLE of Glass Crystals

يوصف منهجية هنا لتمثيل البيانات التصوير التشريحية داخل البلورات. نحن خلق تحجيم نماذج ثلاثية الأبعاد من بيانات التصوير الطبية الحيوية لاستخدامها في الباطن السطحية الليزر النقش (SSLE) من الزجاج والكريستال. تقدم هذه الأداة عنصرا مكملا مفيدا لعرض الحسابية أو ثلاثة الأبعاد نماذج مطبوعة المستخدمة في المرافق الصحية أو التعليمية.

تحجيم نموذج تشريحي إنشاء الطبية الحيوية بيانات التصوير الشعاعي الطبقي والأفراد المرتبطين تسميات اللاحقة سطح الفرعي النقش بالليزر (SSLE) من بلورات الزجاج

Biomedical imaging modalities like computed tomography (CT) and magnetic resonance (MR) provide excellent platforms for collecting three-dimensional data ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving (SSLE) of Glass Crystals

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

البلازما الطباعة الحجرية الزخرفة السطحية لإنشاء شبكات الخليوي

Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular ...

Anatomical Reconstructions of the Human Cardiac Venous System using Contrast-computed Tomography of Perfusion-fixed Specimens

إعادة بناء تشريحية من الجهاز الوريدي للقلب البشري باستخدام التباين-المقطعي العينات الإرواء ثابت

A detailed  understanding of the complexity and relative variability within the human  cardiac venous system is crucial for the development of cardiac ...

Graphene Coatings for Biomedical Implants

الجرافين عوازل للزراعة الحيوية الطبية

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications

تصميم بروتين الحرير الحرير المواد سبيكة للتطبيقات الطبية الحيوية

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

افتعال فائقة الكره المواد البوليمرية للتطبيقات الطبية الحيوية

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

تصنيع ميكانيكيا الانضباطي والحيويه المعادن سقالات للتطبيقات الطبية الحيوية

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

التوليف من ألياف نانوية أساس كيراتين للهندسة الطبية الحيوية

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Construction of Modular Hydrogel Sheets for Micropatterned Macro-scaled 3D Cellular Architecture

بناء وحدات صفائح هيدروجيل لتحجيم الكلي Micropatterned 3D الخلوية العمارة

Hydrogels can be patterned at the micro-scale using microfluidic or micropatterning technologies to provide an in vivo-like three-dimensional (3D) tissue ...

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT

النقل المتعدد الوسائط "الشبكية الحجمي التصوير المائل المسح الضوئي الليزر تنظير العين" (أوسلو) و "التصوير المقطعي التماسك الضوئية" (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...