Name: three-dimensional printing of a complex aortic anomaly
Uploaded: 2018-11-01T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly at JoVE.com

Forfatterne anerkender finansiering fra National Natural Science Foundation of China (nr. 81771971), Shanghai Pujiang Program (nr. 14PJD008 og 17PJ1401500), "Chen Guang" projekt støttet af Shanghai Municipal uddannelse Kommissionen og Shanghai uddannelse Development Foundation (nr. 14 CG 06), Natural Science Foundation i Shanghai (nr. 17411962800 og 17ZR1432900), og videnskab og teknologi Kommissionen for Shanghai kommune (17JC1400200). W.Z. anerkender finansiering fra National Natural Science Foundation of China (31501555 og 81772007 og 21734003), Kinas 1000 unge talenter Program, uddannelse Kommissionen for Shanghai kommune (Young østlige professorat Award) og videnskab og Teknologi Kommissionen for Shanghai kommune (17JC1400200 og 16391903900).

Den foreliggende undersøgelse blev godkendt af den etiske komité i Zhongshan Hospital Fudan University (B2016-142R) og alle deltagere gav deres informerede samtykke.
1. diagnose af aorta anomali af symptomer og erhvervelse af Imaging Data
<ol><li>Identificere patienter, der har symptomer som smerter i brystet, dysfagi eller en blodtryk forskel på de øvre lemmer i ambulant klinik. Udelukke patienter, der kan være intolerante af operationen.</li>
	<li>Udføre CT angiografi hos disse patie...

<ol>
	<li>Tanaka, A., Milner, R., Ota, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kommerell's+diverticulum+in+the+current+era:+a+comprehensive+review.">Kommerell's diverticulum in the current era: a comprehensive review.</a> General Thoracic and Cardiovascular Surgery. 63 (5), 245-259 (2015).</li><li>Rosu, C., Dorval, J. F., Abraham, C. Z., Cartier, R., Demers, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-stage+hybrid+repair+of+right+aortic+arch+with+Kommerell's+Diverticulum.">Single-stage hybrid repair of right aortic arch with Kommerell's Diverticulum.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 103 (4), e381-e384 (2017).</li><li>Idrees, J., 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=Hybrid+repair+of+Kommerell+diverticulum.">Hybrid repair of Kommerell diverticulum.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 147 (3), 973-976 (2014).</li><li>Kankala, R. K., 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=Fabrication+of+arbitrary+3-D+components+in+cardiac+surgery:+from+macro-,+micro-+to+nanoscale.">Fabrication of arbitrary 3-D components in cardiac surgery: from macro-, micro- to nanoscale.</a> Biofabrication. 9 (3), 032002 (2017).</li><li>Vukicevic, M., Mosadegh, B., Min, J. K., Little, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+3-D+printing+and+its+future+directions.">Cardiac 3-D printing and its future directions.</a> JACC Cardiovascular Imaging. 10 (2), 171-184 (2017).</li><li>Yoo, S. J., Spray, T., Austin, E. H., Yun, T. J., van Arsdell, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hands-on+surgical+training+of+congenital+heart+surgery+using+3-dimensional+print+models.">Hands-on surgical training of congenital heart surgery using 3-dimensional print models.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (6), 1530-1540 (2017).</li><li>Hermsen, J. L., 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=Scan,+print,+practice,+perform:+Development+and+use+of+a+patient-specific+3-dimensionalprinted+model+in+adult+cardiac+surgery.">Scan, print, practice, perform: Development and use of a patient-specific 3-dimensionalprinted model in adult cardiac surgery.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (1), 132-140 (2017).</li><li>Sun, X., Zhang, H., Zhu, K., Wang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-specific+three-dimensional+printing+for+Kommerell's+diverticulum.">Patient-specific three-dimensional printing for Kommerell's diverticulum.</a> International Journal of Cardiology. 255, 184-187 (2018).</li><li>Ota, T., Okada, K., Takanashi, S., Yamamoto, S., Okita, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+treatment+for+Kommerell's+diverticulum.">Surgical treatment for Kommerell's diverticulum.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 131 (3), 574-578 (2006).</li><li>Agematsu, K., Ueda, T., Hoshino, S., Nishiya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rupture+of+Kommerell+diverticulum+after+total+arch+replacement.">Rupture of Kommerell diverticulum after total arch replacement.</a> Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 11 (6), 800-802 (2010).</li></ol>

Medfødt aorta anomalier omfatter en sjælden spektrum af hjerte-kar-sygdomme, som ofte vise komplekse aorta anomalier. Medicinsk billedbehandling, CT og MR, er forpligtet til at belyse komplekse aortabuen anomalier, den unormale forgrening mønster, deres forhold til luftrøret og spiserøret, og andre associerede patologier. Både CT og MR angiografi kan give 2-D oplysninger af aorta fartøj steder. Med 3D-digital genopbygning af 2-D imaging, kan de anatomiske forhold af aorta fartøjer defineres yderligere. Det er imi...

Medfødt aorta anomalier er ekstremt sjældne medfødte misdannelser af aortabuen system. De kan diagnosticeres ved imaging analyse eller evaluering af enheder som dysfagi eller subclavia stjæle1. I kliniske situationer er det vigtigt at identificere den anatomiske anomali i det snævre kirurgiske rum, der har begrænset visualisering under kirurgi2,3. I øjeblikket, konventionel planar todimensionale (2D) imaging, såsom computertomografi (CT) og magnetisk resonans imaging (MR), er normalt præsenteret for kirurger før operationen. Men det er vanskeligt for kirurger til at afbilde den anomali, baseret på 2D-billeddannelse. Derfor kunne de støder uforudsigelige vanskeligheder under forsøg på at adskille de komplekse aorta fartøjer under kirurgi. Uforudsigelige skade på fartøjet, luftrøret og spiserøret kan forekomme og resultere i katastrofale resultater.
I det sidste årti, er 3D-billedbehandling modellering blevet brugt i hjertekirurgi til at hjælpe kirurger forstå komplekse anatomiske anomali4,5,6,7. Tre-dimensionel (3-D) printteknologi kan hjælpe med at konvertere modellering data i en fysisk model. Sammenlignet med den digitale genopbygning, kunne 3D-trykte fysiske modeller præsentere en bedre forståelse af de anatomiske detaljer og give en intuitional opfattelse af misdannelser. For aorta anomali kirurgi er den trykte intuitional 3D-model betydelig fordi dårlig forståelse af aorta steder kunne være katastrofalt at patienter. Under operationen, kan enhver fejl føre til uforudsigelige blødning og skade. Ved brug af trykte modeller, kan kirurger fuldt ud forstå de rumlige forhold af aorta grene. Under operationen, kan kirurgerne også udføre real-time anmeldelse af 3D-modeller til at undgå forveksling af de komplekse vaskulære steder.
Vi præsenterer her, en protokol for at anvende 3D-trykte modeller til præoperativ planlægning og intra-operative vejledning mens der beskæftiger sig med medfødt aorta sygdomme. Kommerells divertikel, en type af komplekse medfødte aorta anomali, blev valgt som case. Skridt omfatter diagnose baseret på computertomografi angiografi (CTA) imaging, partitionering regioner af interesse, bygning 3D-modeller, præoperativ kirurgisk planlægning og intra-operative gennemgang af 3D-trykte modeller8. Denne 3D-print strategi kunne betydeligt reducere risikoen for uforudsigelige vævsskade under operationen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="911">
	<tbody>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:247px;">3D printer</td>
			<td style="width:231px;">Meditool Enterprise Co., Ltd</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:297px;">For 3D printing</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Chaos Version 2.0</td>
			<td>Meditool Enterprise Co., Ltd</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>For 3D segmentation and reconstruction</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

three-dimensional printing of a complex aortic anomaly

Komplekse medfødte aorta anomalier omfatter forskellige typer af misdannelser, der kan være klinisk asymptomatiske eller nuværende med respiratorisk eller esophageal symptomer. Disse uregelmæssigheder kan være forbundet med andre medfødte hjertesygdomme. Det er svært at identificere den præcise anatomiske fartøj placering fra to-dimensionelle billeddiagnostiske data, såsom computertomografi. Som et tilsætningsstof fremstillingsmetoden, tre-dimensionelle (3-D) udskrivning kan covert erhvervede billeddiagnostiske data til 3D-fysiske modeller. Denne protokol beskriver proceduren for modellering den volumetriske DICOM imaging i 3D-data og udskrive det som en anatomisk realistiske 3D-model. Brug af denne model, kan kirurger identificere fartøjet placeringen af komplekse aorta anomalier, som er nyttig til præoperativ planlægning og intra-operative vejledning.

Erhvervelse af CT angiografi billeder, digitale modellering og 3D-udskrivning blev alle gjort på et hospital. To timer blev brugt for at få 3D-model fra CT angiografi billede klar til 3D-print. Ved hjælp af proceduren og 3D-printer her, en patient-specifikke 3D-fysisk model kan sendes til læger hurtigt og den kirurgiske beslutning kan træffes i tid. Arbejdsgang fra erhvervelse af CT angiografi data til 3D-udskrivning blev vist i figur 1. Fra den koronale...

Watch this Scientific Journal Video about Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly at JoVE.com

Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly

Vi præsenterer her, en protokol for at bruge tre dimensionelle trykte modeller til præoperativ planlægning og intra-operative reorganisering af komplicerede vaskulære steder, når du håndterer en medfødt aorta anomali.

Tre-dimensionelle udskrivning af en kompleks aorta anomali

Complex congenital aortic anomalies include diverse types of malformations that may be clinically asymptomatic or present with respiratory or esophageal ...

Denne metode kan hjælpe med at besvare vigtige spørgsmål i det komplekse aorta anomalifelt om kameraets DICOM. Den største fordel ved denne teknik er, at 3D-printet model kan reducere risikoen for uforudsigelige vævsskader under den komplekse aortakirurgi. Til segmentering af et interesseområde skal alle computertomografi- og geografibilleder importeres til softwaren i et DICOM-format og dobbeltklikke for at åbne patientsagen i sagsbiblioteket.Vælg DICOM-serien, og klik på modelkonisk for at åbne modelrekonstruktionssiden. Har en ingeniør og et team af hjertekirurger gennemgå DICOM formaterede rå data til at identificere centrale anatomiske funktioner og regioner af interesse. Hvis du vil segmentere området, skal du klikke på tærskelsegmentering og justere tærskelområdet for den vaskulære maske.Klik bekræfte for at generere den vaskulære maske i objektlisten, og klik på recon for at rekonstruere 3D-vaskulær maske i 3D-fremviseren. Klik tærskelsegmentering igen og juster tærskelområdet for luftrørmasken. Klik på markeringsrammesegmentering for at begrænse området for interesse for mediastinum og lungen, og klik på maskeredigering for at slette forbindelsen mellem luftrøret og lungerne.Klik på område vokse og klik på et punkt i masken i en af de 2D-seere til at vælge et frø. Bekræft, at regionen vokser som følge heraf, og at luftrørsmasken vises på objektlisten. Klik derefter på recon for at rekonstruere 3D-luftrøret i 3D-fremviseren og gemme interesseområdet som en maske.For 3D rekonstruktion af regionen af interesse klik eksport til at eksportere 3D-modellen som en standard trekant sprogfil og placere modellen på midten af bygningen platform. Juster tangenten af fartøjets midterlinje i dens ende, så den er parallel med platformens Z-akse. Der genereres automatisk underhæng til udhængene.Klik på udsnit, og gem og angiv de relevante 3D-udskrivningsparametre på en stereolitografisk printer. Efter udskrivning, scanne konturerne skåret af softwaren med 405 nanometer ultraviolet lys til at hærde lysfølsomme harpiks på en tre meter per sekund scanning sats. Så før operationen, har kirurgerne bruge 3D trykte model til at gøre detaljerede og præcise kirurgiske planer for patienten, hvorfra 3D-modellen blev genereret.Ved hjælp af billeder fra koronalplanet, det tværgående plan og det sagittale plan kan det computertomografi og geografibillede rekonstrueres til en 3D-model som påvist. I disse billeder kan det anatomiske forhold mellem aorta og luftrøret langs Y-aksen observeres. Efter sin udvikling, denne teknologi banede vejen for forskere inden for 3D-print til at udforske vaskulær anomali i aorta kirurgi.

Research

JoVE Journal

Medicine

Heterotypic Three-dimensional In Vitro Modeling of Stromal-Epithelial Interactions During Ovarian Cancer Initiation and Progression

Heterotypic Three-dimensional In Vitro Modeling of Stromal-Epithelial Interactions During Ovarian Cancer Initiation and Progression

Heterotypisk tredimensionale<em&gt; In Vitro</em&gt; Modellering af Stromal-Epiteliale Interactions Under Kræft i æggestokkene Indledning og Progression

Epithelial ovarian cancers (EOCs) are the leading cause of death from gynecological malignancy in Western societies. Despite advances in surgical ...

Three-dimensional Imaging of Nociceptive Intraepidermal Nerve Fibers in Human Skin Biopsies

Tre-dimensionel Imaging af Nociceptive Intraepidermal nervefibre i Human hudbiopsier

A punch biopsy of the skin is commonly used to quantify intraepidermal nerve fiber densities (IENFD) for the diagnosis of peripheral polyneuropathy 1,2. ...

Three Dimensional Cultures: A Tool To Study Normal Acinar Architecture vs. Malignant Transformation Of Breast Cells

Tredimensionelle Cultures: Et værktøj til at studere Normal Acinar Architecture vs malign transformation af brystkræft celler

Invasive breast carcinomas are a group of malignant epithelial tumors characterized by the invasion of adjacent tissues and propensity to metastasize. The ...

Quantification of Breast Cancer Cell Invasiveness Using a Three-dimensional (3D) Model

Quantification of Breast Cancer Cell Invasiveness Using a Three-dimensional 3D Model

Kvantificering af Breast Cancer Cell invasiv Ved hjælp af en tre-dimensionel (3D) Model

It is now well known that the cellular and tissue microenvironment are critical regulators influencing tumor initiation and progression. Moreover, the ...

Three-dimensional Co-culture Model for Tumor-stromal Interaction

Tre-dimensionel Co-kultur Model for Tumor-stromale Interaktion

Cancer progression (initiation, growth, invasion and metastasis) occurs through interactions between malignant cells and the surrounding tumor stromal ...

Three-Dimensional (3D) Tumor Spheroid Invasion Assay

Three-Dimensional 3D Tumor Spheroid Invasion Assay

Tre-Dimensional (3D) Tumor Sfæroide Invasion Assay

Invasion of surrounding normal tissues is generally considered to be a key hallmark of malignant (as opposed to benign) tumors. For some cancers in ...

Three-dimensional Alginate-bead Culture of Human Pituitary Adenoma Cells

Tre-dimensionel Alginat-perle dyrkning af humane hypofyseadenom Cells

A three-dimensional culture method is described in which primary pituitary adenoma cells are grown in alginate beads. Alginate is a polymer derived from ...

Three-Dimensional Printing Guide Template Assisted Percutaneous Vertebroplasty (PVP)

Three-Dimensional Printing Guide Template Assisted Percutaneous Vertebroplasty PVP

Tredimensionel udskrivnings guide skabelon assisteret perkutan Vertebroplasty (PVP)

Percutaneous vertebroplasty (PVP) is considered an effective treatment for the back pain caused by osteoporotic vertebral compression fracture. The ...

Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery

Flerfarvet 3D-udskrivning af komplekse intrakranielle tumorer i neurosurgery

Three-dimensional (3D) printing technologies offer the possibility of visualizing patient-specific pathologies in a physical model of correct dimensions. ...

Three-Dimensional Collagen Matrix Scaffold Implantation as a Liver Regeneration Strategy

Tre-dimensionelle kollagen Matrix Stillads implantation som en lever regenerering strategi

Liver diseases are the leading cause of death worldwide. Excessive alcohol consumption, a high-fat diet, and hepatitis C virus infection promote fibrosis, ...