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

Мы благодарим колледж науки Летнего Студенческий Исследовательский Fellowship (SURF) за финансовую поддержку проекта. Авторы также благодарят профессора Глена Нибур, Университет Нотр-Дам, для предоставления образцов костной ткани (подробно выше), используемые в данном исследовании.

<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>

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Доклинические и клинические наборы данных, полученные с помощью методов биомедицинской визуализации играют важную роль в современных исследованиях и медицинских достижений. Прежние средства визуализации биомедицинских данных включали дисплей компьютера и физические модели, полученные от традиционного литья или современных подходов 3D печати. Здесь мы опишем метод 3D гравировки кристалла в качестве средства альтернативы для визуализации томографических биомедицинских данных, поскольку она генерирует хорошо определенные модели, меченные в простой форме. Эти относительно недорогие модели могут быть широко использованы в качестве учебных пособий. Использование кристаллов гравировки для точного представления анатомических данных дает ему высокий потенциал в клинических и образовательных учреждениях. Способность визуализировать данные в физическом, трехмерном формате преодолевает ограничения традиционных форм обучения с использованием плоских изображений или виртуальных визуализаций 9. Высокое разрешение гравированных структур и прикреплениеэтикетки для конкретных видимых признаков облегчения использования этих моделей для пациента или обучения студентов. Кроме того, этот метод дает возможность выявлять и наблюдать причины и аспекты болезненных состояний в образце. Например, классификация и расположение перелома кости, как перелом запястья отмечено на рисунке 2, обеспечивает более полное понимание соотношения болезненных состояний и других физически очевидных признаков и / или симптомов пациента. Через 3D кристаллической гравировки, доклинические и клинические наборы данных КТ были представлены в виде физических структур, вписанных в пределах кристаллов. Данные Доклинические КТ были получены с помощью сканера microCT, в то время как клинические изображения КТ были собраны из клинических радиологических источников. Перед дальнейшей обработкой клинических данные изображений преобразуются в распакованные файлы DICOM с помощью программного обеспечения визуализации. Последующие программы программного обеспечения преобразования реконструированных файлов DICOM в поверхностные карты, Модификация этих поверхностных карт и генерации анатомический этикетки и масштабные линейки выполняются с программным обеспечением подготовки данных и системы автоматизированного проектирования (САПР). Заполненные файлы STL уменьшаются и преобразуются в SCAX файлов. После того, как размер кристалла и мощности лазера установлены, файлы считываются с помощью гравировки 3D-лазера, которая создает в свободной форме анатомических структур в кристалле. Процесс, описанный выше, может быть применен к различным клиническим и доклиническим наборам данных. В то время как наборы данных КТ были реализованы в этом проекте, то возможно, что данные, полученные от других методов визуализации могут быть визуализированы в кристалле, в том числе 3D ультразвука (US), магнитно-резонансная томография (МРТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Кроме того, другие анатомические структуры человека и биологические образцы могут быть отображены и представлены в этой среде. Тем не менее, кристаллы приходят в заранее заданных размеров и конструкций должны быть сокращены или масштабируется соответствующим образом. Желательно, чтобы соответствовать йе геометрия анатомической части с размером кристалла. Например, нога лучше всего подходит в 5 см х 5 см х 8 см параллелепипеда (фиг.4), в то время как нога подходит для 8 см куба (рисунок 3). Изменения размера шрифта, и толщина текста может быть осуществлен в программном обеспечении САПР. Кроме того, лучше всего поместить метки на одной или двух плоскостях, чтобы четко читать этикетки, не загораживая вид анатомии при вращении кристалла с другими лицами. Два дополнительных факторов необходимо учитывать при выполнении SSLE анатомических данных: количество лиц в пределах поверхности карты, и размер каждой точки, которая является лазерной гравировкой в ​​кристалл. Эти факторы влияют на количество и размер точек, которые будут поглощать падающий свет и, таким образом, потенциально увеличивают или умаляют данной визуализации SSLE. Во-первых, число граней, которое прямо пропорционально количеству точек в 3D-пространстве,будет влиять как на общее разрешение и «яркость / контраст» отображаемой модели. В каждом из примеров, представленных здесь, заполненный файл СТЛ был сокращен до 100000 лиц без видимой деградации полученного кристаллического продукта, независимо от размера или увеличения. Общая яркость / контраст был также приемлем использованием этого подхода. Значение 100000 является безопасным диапазоном для гравера, используемым, чтобы не перегружать программные и аппаратное обеспечение. Однако в некоторых случаях дополнительные лица могут быть необходимо, чтобы правильно отображать заданный набор данных, и эти файлы могут рассматриваться как экспериментальные, пока успешно не завершены. Кроме того, размер каждой точки, которая «сгоревшая» в кристалл может быть настроен с помощью напряжения, и «плотность» входные значений гравировальной машины для повышения контрастности выходной яркости. В данных случаях, значение по умолчанию напряжения: было выбраны 0,2: 8,5 и плотность. В то время как эти значения представляют собой начальную точку, они могут быть изменены вметодом проб и ошибок способа улучшить визуализацию данных по мере необходимости. Есть целый ряд преимуществ использования 3D гравировки кристалла для отображения доклинических и клинических данных изображений. Кристаллы обычно получают менее чем за 30 минут, в то время как 3D печатные структуры могут потребовать несколько часов, в зависимости от их размера и сложности 16, 20, 22. Лазерная гравировка может быть использована для представления взвешенных структур без использования поддержки, что облегчает производство сложных или висят особенности анатомии без снижения точности с дополнительным материалом 16. С разрешением 800-1200 DPI и точностью менее 10 мкм, эти модели очень похожи на медицинские данные 24. В то время как профессиональный уровень 3D принтеры имеют сходное разрешение примерно 600 DPI в XY и 1600 DPI в Z, то они, как правило, меньше переменный токвикарий (20-200 мкм) 17, 19, 20 (таблица 1). 3D кристалл гравировка обладает сильным потенциалом, но ограничена в нескольких областях. Так как данные выгравированы внутри кристалла, пользователи не могут иметь тактильный опыт с анатомическими частями. Для масштаба представления трудно производить как данные обычно масштабируется вверх или вниз, чтобы поместиться в кристаллах. Кроме того, лазер может выгравировать только в оттенках серого с минимальной контрастностью. Плотность структуры также ограничена способность лазера для обработки данных. Общая стабильность кристаллов является преимуществом для потенциального использования в течение нескольких лет, но твердое стекло может не выдерживает падение на твердых поверхностях (таблица 1). Несмотря на эти ограничения, 3D кристалл гравировка имеет существенное значение в качестве среды для визуализации биомедицинских данных. Во время запускаматериалы и поддержка должны быть приняты во внимание с 3D-принтерами, эти аспекты не должны рассматриваться для лазерной гравировки. Более сложные детали, такие как нога человека, можно представить в виде результата. Хотя время производства несколько увеличивается с более сложных структур, никаких дополнительных материалов не требуется, а стоимость модели осталась прежней. Способность лазера , чтобы сжечь стекло в доте-по-дот моды производит высоко определенные структуры , которые отображают мелкие детали биомедицинских данных, как отмечены в разбитом радиусе на рисунке 2. Кроме того, размещение этих структур внутри кристаллов делает их устойчивыми к внешним повреждениям. В отличие от твердых пластмасс, используемых на многих 3D печатных платформ, полупрозрачные стеклянные поверхности позволяют внутренние структуры, чтобы быть визуализированы в простой форме. Один из самых мощных инструментов 3D кристалла гравюры является возможностью маркировать отдельные части, а также добавить масштабную линейку для справки размера. Этаметод добавляет существенное воспитательное значение для кристаллов, как студенты всех уровней могут научиться анатомии и взаимодействовать с клиническими данными, двух ценных компонентов биологического и медицинского образования, в одной модели. В сочетании с возможностью провести их в ладони и просмотреть структуры при различных углах, маркировка значительно увеличивает образовательную ценность этих моделей. В результате 3D гравировки кристаллы имеют широкое применение для использования в анатомии курсах, в клиническую практику, и общее образование.

Медико - биологические методы визуализации , такие как компьютерная томография (КТ) или магнитно - резонансной томографии (МРТ) , которые обычно используются в медицинских, научных исследований и научных кругов к неинвазивным изучить внутренние структуры человека или биологических объектов 1, 2, 3. В современной медицине, эта технология позволяет более обоснованные диагнозы и, следовательно, улучшение лечения пациента 4. В частности, КТ дает прекрасную возможность для реконструкции 3-D из-за его высокой разрешающей способностью и изотропными свойствами вокселей (одинаковой длины каждого ребра куба). 5 Кроме того, программные пакеты доступны , которые делают данные биомедицинской визуализации в трех измерениях (3D) для функций высшего порядка , как автоматизированная хирургия и виртуальной эндоскопия 6. В доклинических исследованиях, неразрушающие изображения обеспечивают поступательную платформуна котором для изучения модели заболевания у мышей и крыс 7. Цифровые библиотеки, такие как биологическая база цифровой Морфология (http://digimorph.org), были заполнены данными КТ , полученных из различных образцов или клинических состояний заболевания для оперативного доступа широких научных и медицинских сообществами 8. В настоящее время данные биомедицинской визуализации были визуализированы в виртуальном пространстве на экране компьютера или в физическом пространстве с ручными моделями. В то время как компьютерная программа позволяет анализировать и обрабатывать данные, физические реплики являются хорошим дополнением с отличной образовательной выгодой 9, 10. Традиционные модели были получены с использованием процесса литья низкой стоимости , в которой основные формы заполнены смолой , которая затвердевает в желаемую структуру 11. Литые модели поддаются производство недорогих масс, но ограничены основнымиструктуры, которые не вытекают из наборов данных пациента. За последние пять лет, 3D напечатаны копии анатомии человека становятся все более распространенными из-за высокой сложности, и часто пациент-специфические объекты, которые могут быть получены и отображены. Эти модели создаются с помощью машин , которые откладываются жидкость или расплавленный пластик в дополнительных слоях, и помощь врачам с диагнозами, сложными хирургическими вмешательствами, лечением заболеваний, ортопедической конструкцией и коммуникациями 12 пациентов, 13. Кроме того, широкое распространение потребительского класса 3D принтеров в пределах настроек первичных, вторичных и коллегиальных школы служит для повышения педагогического воздействия общей анатомической модели файлов 14, 15. В целом, 3D печать значительно продвинули развитие анатомических моделей в медицине, но у него есть ограничения. Во-первых, создание мульти-часть анатомические модели могут быть сложной задачей , так как дополнительная работа часто требуется , чтобы в цифровой форме связать отдельные части вместе , которые в противном случае могут развалиться 16. Кроме того, непрозрачность многих 3D печатных материалов, особенно для потребительского класса машин, препятствует визуализации внутренних вспомогательных структур, которые обеспечивают дополнительное представление о кости образца и мягких тканях. Кроме того, жидкие или расплавленные пластиковые экструдеры ограничивают разрешение 3D отпечатков. Экструдеры профессиональных принтеров примерно 50 мкм в диаметре и позволяют при толщине слоя 14 мкм, с разрешением до 600 точек на дюйм (DPI) в X и Y оси и 1600 DPI в Z осей 17, 18 , Для сравнения, потребительского класса 3D принтеры имеют экструдеры, которые около 400 мкм в диаметре и дают толщину слоя 100 мкм и разрешением примерно эквивалентно 42 DPI 19, <sдо класса = &quot;внешние ссылки&quot;&gt; 20. Цена также существенно зависит от потребительского класса для профессиональных принтеров 20, 21. Кроме того, высокие материальные затраты предотвращения массового промышленного производства от достижения экономии масштаба 22. Суб поверхности лазерной гравировки (SSLE), или 3D кристалл гравировки, использует лазерный луч для формирования малых «пузырьки» или точек с высокой точностью на тысячи X, Y, Z координаты внутри жесткой, высокой чистоты, кубической, стеклянная матрица 23. Каждая точка составляет 20-40 мкм, что дает разрешение между 800-1200 DPI 24. Кроме того, каждая точка является полупрозрачным, что позволяет визуализировать внутренние подструктур. Множественные, разъединенные части представлены в том же самом кристалле, и дополнительный материал не требуется для больших, сложных структур. Так как матрица является твердой, анатомической этикетка и размера масштаб полоса могут быть добавлена ​​для повышенияобразовательный потенциал визуализации данных, отображаемых в. Здесь мы приводим процесс, в котором рентгеновской компьютерной томографии данных (CT) отформатированы для кристалла SSLE. Во-первых, данные могут быть получены от коммерческих доклинических систем microCT, клинических сканеров от радиологических отделений / UNIS, или получены из интернет-хранилищ, таких как Национальный биомедицинской визуализации Архив (https://imaging.nci.nih.gov/ncia/login.jsf ) 25 Здесь показано , этот подход с овец кости сердечника, переломом запястья, меченного стопы, и меченых кристаллов ног , чтобы проиллюстрировать способность включать как доклинические и клинические данные, регулировать масштаб анатомических структур, и координатной геометрии структуру с размером кристаллов. Учитывая легкое характера SSLE и уже широко распространенное использование STL файлов в 3D-печати, изготовление меченых анатомических кристаллов обеспечивает захватывающий, ручной Ручной инструмент визуализации для использования в научных и образовательных сообществах.

<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

Медико-биологические методы визуализации, такие как компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная (МР) обеспечивают превосходные платформы для сбора трехмерных наборов данных пациента или образца анатомии в клинической или доклинической настройке. Тем не менее, использование виртуального, на экране дисплея ограничивает способность этих томографических изображений в полной мере передать анатомическую информацию внедренной внутри. Одним из решений являются интерфейс биомедицинских данных изображений, установленных с помощью технологии 3D-печати для создания физической реплики. Здесь мы подробно дополнительный способ для визуализации данных томографических изображений с ручной модели: Суб поверхности лазерной гравировки (SSLE) кристаллического стекла. SSLE предлагает несколько уникальных преимуществ в том числе: легкому способности включать анатомические метки, а также масштабную линейку; обтекаемая многочастная сборка сложных структур в одной среде; высокое разрешение в X, Y, Z и плоскостей; и полупрозрачные оболочки для визуализации внутренних анатомических подструктур. Здесь ше продемонстрировать процесс SSLE с наборами КТ данных, полученных из доклинических и клинических источников. Этот протокол будет служить в качестве мощного и недорогого нового инструмента, с помощью которой для визуализации сложных анатомических структур для ученых и студентов в ряде учебных и исследовательских установок.

Подпочвенная лазерная гравировка стеклянных кристаллов является глубоким средством для наглядного многочисленных типов биомедицинских данных томографических изображений. Рисунок 1 включает в себя доклинические данные КТ, в то время как на фиг.2, фиг.3, 4 и рис демонстрируют , как можно использовать также клинические КТ. Так как размеры изменяются до гравировки, структуры разных размеров могут быть представлены с помощью лазерной гравировки. Хотя на 2 иллюстрирует , как анатомия может быть распечатана в масштабе, большинство структур должны быть расширены вверх или вниз. Два типа шкалы баров может быть реализован для измерения изменений размеров: один, который охватывает стороны структуры, а другое с тремя осями сходящихся в угле. Первый тип идеально подходит для расширенных структур, таких как ядро ​​кости, в то время как второй тип лучше всего подходит для кКрупномасштабные или уменьшенные структуры. Далее размер кристалла в паре с формой анатомической структуры. В результате нога была помещена в кубе в то время как нога была приостановлена ​​в прямоугольной призме. Ключевая особенность подповерхностных гравировки является возможностью прикрепить текстовые метки с анатомическими особенностями. Метод может быть применен к различным типам данных изображений, с размещением оптимальной этикетки в зависимости от геометрии конструкции. На рисунке 2, текст был размещен на два плоскостей в пространство этикетки, и избежать препятствий вида анатомии. На рисунке 3 и рисунке 4, кости могли быть четко рассматривать с одной стороны , так что этикетки были размещены на одной плоскости. <img alt="Рисунок 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55340/55340fig1.jpg" /> Рисунок 1, Доклинические данные КТ основного набора овец кости, отображаются практически и суспендировали в 3D выгравирован кристалл. Программное обеспечение визуализации было использовано для создания и прикрепить масштабные линейки к поверхности карты в 1 см изотопных овец костей (слева). Структура претерпела увеличение в пять раз в измерении вдоль каждой оси, как показано масштабные линейки, и был лазерной гравировкой в ​​8 см квадратный кристалл (справа). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig1large.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig1large.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.</a> <img alt="фигура 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55340/55340fig2.jpg" /> Рисунок 2. Клинические данные КТ разбитого запястье с анатомическими этикетками, отображаются практически и выгравированы в кристалле. Клинический набор данных КТ человеческого запястья с переломом радиусом был преобразован в поверхности карту с помощью компьютерного программного обеспечения. Анатомические этикетки и Шкалы 2 см ш<html> ERE генерируется с использованием системы автоматизированного проектирования (CAD) и прилагается к модели (слева). Лазерный гравер 3D вписан в структуру куба кристалла 8 см (справа). Шкалы сохранили свой размер, демонстрируя запястье было произведено в масштабе. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig2large.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig2large.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.</a> <img alt="Рисунок 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55340/55340fig3.jpg" /> Рисунок 3. Анатомически меченный нога человека с анатомическими этикетками, отображается практически и выгравирован в кристалле. Набор данных КТ нога человека была преобразована в модель в оттенках серого с программным обеспечением визуализации. Текст и масштаб бар на 4 см были созданы с использованием CAD и включены с поверхности карты (слева). Модель была уменьшена до половины его размера и лазерной гравировкой в ​​кристаллической куб 8 см (справа).<html> 55340 / 55340fig3large.jpg»целевых =„_blank“&gt; Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. <img alt="Рисунок 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55340/55340fig4.jpg" /> Рисунок 4. Клинические данные КТ набор человеческой ноги анатомически помечены с использованием компьютерного программного обеспечения и выгравированы в кристалле. Пакеты программного обеспечения были использованы для подготовки карты поверхности от полной человека КТ и раздел ноги от остальной части тела. Анатомические этикетки и Шкалы 2,5 см разработан с CAD были прикреплены (слева) и структура была выгравирована в см х 5 см х 8 см кристалла 5 (справа). Шкалы в кристалле иллюстрирует нога была уменьшена в соотношении 5: 3. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig4large.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55340/55340fig4large.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.</a> YS &quot;&gt; <tbody><tr><td fo:width="1in" style="width:100px"></td><td> 3D печать </td><td> Sub-Surface для лазерной гравировки (SSLE) кристаллов </td></tr><tr><td rowspan="10"> преимущества </td><td> Тактильный опыт </td><td> Создание структур в свободном пространстве </td></tr><tr><td> Цветные модели </td><td> Генерация моделей нескольких частей </td></tr><tr><td> Для масштаба представления можно с большим разнообразием структур </td><td> Крепление анатомических ярлыков </td></tr><tr><td> Твердый пластиковый материал устойчив к перепадам </td><td> Шкала бары подвешены в модели </td></tr><tr><td> принтеры Недорогая потребительского класса доступны </td><td> Высокое разрешение и точность </td></tr><tr><td> Высокое разрешение профессионального класса принтеров </td><td> Короткие сроки изготовления </td></tr><tr><td></td><td> Легко связать отдельные анатомические субъединицы вместе в 3D-пространстве </td></tr><tr><td></td><td> Структуры внутри кристалла не восприимчивы к внешнему повреждению </td></tr><tr><td></td><td> Низкие материальные затраты </td></tr><tr><td></td><td> Лазерные граверы по умеренным ценам </td></tr><tr><td rowspan="8"> Недостатки </td><td> Трудно связать отдельные анатомические субъединицы в 3D-пространстве </td><td> Нет тактильный опыт </td></tr><tr><td> Стоимость и время производства меняются в зависимости от сложности </td><td> Оттенки серого </td></tr><tr><td> Более восприимчивы к ошибкам производства </td><td> Размер кристалла ограничено </td></tr><tr><td> Пост-продакшны промывки могут быть необходимыми </td><td> Для масштаба представления трудно </td></tr><tr><td> Разрешение ограничено пластиковых экструдеров </td><td> Плотность ограничена с помощью лазера </td></tr><tr><td> Части могут чип от модели </td><td> Кристаллы могут чип или ломаться при падении </td></tr><tr><td> Дорогостоящие принтеры профессионального уровня </td><td></td></tr><tr><td> Цены на материалы сильно различаются </td><td></td></tr></tbody></table> Таблица 1. Преимущества и недостатки 3D печати и SSLE для производства анатомических моделей. 3D печать и SSLE два средств для визуализации биомедицинских данных томографических изображений, и каждый обладает рядом сильных и слабых сторон в отношении создания физических моделей данных.

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

Методика описана в настоящий документ для представления данных анатомических изображений внутри кристаллов. Мы создаем масштабируется трехмерные модели данных биомедицинских изображений для использования в подповерхностных лазерной гравировки (SSLE) хрустального стекла. Этот инструмент предлагает полезное дополнение к вычислительному дисплею или трехмерно печатные моделям, используемых в клинических или образовательных учреждениях.

Масштабные Анатомические модели Создание биомедицинских томографических изображений данных и связанные с ними метки для последующих подповерхностных лазерной гравировки (SSLE) кристаллов стекла

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

Плазменные литографии поверхности паттернов для создания сотовых сетей

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

Анатомические реконструкций сердца человека венозной системы использованием контраста Компьютерная томография перфузии фиксированных экземпляров

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

Графен Покрытия для биомедицинских имплантатов

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

Проектирование Silk-протеинов шелка и сплавы для биомедицинских применений

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

Изготовление супергидрофобных полимерных материалов для биомедицинских применений

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

Изготовление механически перестраиваемых и биологически активных металлов строительные леса для биомедицинских применений

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

Синтез кератина основе нановолокон для биомедицинской инженерии

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

Строительство модульных гидрогеля листов для Micropatterned Макро-масштабного 3D Cellular архитектуры

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

Смешанных объемные сетчатки, Imaging наклонный офтальмоскопия лазерного сканирования (Осло) и оптическая когерентная томография (Окт)

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