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

De auteurs erkennen financiering uit nationale Natural Science Foundation van China (nr. 81771971), Shanghai Pujiang programma (nr. 14PJD008 en 17PJ1401500), "Chen Guang" Project ondersteund door het gemeentelijk onderwijs Commissie Shanghai en Shanghai onderwijs Development Foundation (nr. 14 CG 06), Natural Science Foundation van Shanghai (nrs. 17411962800 en 17ZR1432900), en wetenschap en technologie Commissie van Shanghai gemeente (17JC1400200). W.Z. erkent financiering uit de nationale Natural Science Foundation van China (31501555 en 81772007, en 21734003), de China's 1000 jonge talenten programma, onderwijs Commissie van Shanghai gemeente (Young Oost-docentschap Award), en wetenschap en Commissie van de technologie van Shanghai gemeente (17JC1400200 en 16391903900).

De huidige studie werd goedgekeurd door de ethische commissie van Zhongshan ziekenhuis Fudan Universiteit (B2016-142R) en alle deelnemers hun geïnformeerde toestemming gaf.
1. de diagnose van de aorta anomalie door symptomen en verwerving van Imaging gegevens
<ol><li>Identificeren van patiënten die symptomen zoals pijn op de borst, dysfagie, of een verschil van de bloeddruk van de bovenste ledematen-MSA in ambulante kliniek. Patiënten die intolerant van de bewerking kunnen worden uitgeslo...

<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>

Aangeboren aorta anomalieën omvatten een zeldzame spectrum van cardiovasculaire aandoeningen, waaruit vaak complexe aorta anomalieën. Medische beeldvorming, zoals CT en MR, zijn vereist voor het ophelderen van complexe aortaboog anomalieën, de abnormale vertakking patroon, hun relatie met de luchtpijp en de slokdarm, en andere geassocieerde pathologieën. Zowel de heer als de CT angiografie kan 2D-informeren van aorta vaartuig locaties. Met de 3D-digitale wederopbouw voor 2D-imaging, kan de anatomische relatie van de ...

Aangeboren aorta anomalieën zijn uiterst zeldzame aangeboren misvormingen van het systeem van de aortaboog. Zij kunnen worden gediagnosticeerd door imaging analyse of evaluatie van entiteiten zoals dysfagie of subclavian stelen1. In klinische scenario's is het belangrijk om te identificeren van de anatomische anomalie in de afgesloten chirurgische ruimte dat visualisatie tijdens de operatie2,3 beperkte heeft. Momenteel, conventionele vlakke tweedimensionale (2D) beeldvorming, zoals computertomografie (CT) en magnetic resonance imaging (MRI), meestal aan chirurgen vóór de operatie worden gepresenteerd. Het is echter moeilijk voor chirurgen om het imago van de anomalie op basis van de 2D-beeldvorming. Bijgevolg ze geconfronteerd kunnen worden met onvoorspelbare problemen terwijl het proberen om te scheiden van de complexe aorta schepen tijdens de operatie. Onvoorspelbare schade aan het schip, de luchtpijp en de slokdarm kan optreden en resulteren in rampzalige resultaten.
In het laatste decennium, is 3D-imaging modelleren in Cardiale Heelkunde gebruikt om te helpen begrijpen de complexe anatomische anomalie4,5,6,7chirurgen. Driedimensionale (3-D) printing technologie kan helpen de modellering gegevens omzetten in een fysieke maquette. Vergeleken met de digitale wederopbouw, kunnen 3D-gedrukte fysische modellen presenteren een beter begrip van de anatomische details en geven een intuitional blik op de misvormingen. Voor aorta anomalie chirurgie is de gedrukte intuitional 3D-model significant omdat slechte begrip van aorta locaties kan rampzalig aan patiënten. Tijdens de operatie, kan elke fout leiden tot onvoorspelbaar bloeden en schade. Met behulp van de afgedrukte modellen, begrijp chirurgen de ruimtelijke verhoudingen van aorta takken. Tijdens de chirurgie kunt de chirurgen ook real-time overzicht van de 3D-modellen om te voorkomen dat verwarring van de complexe vasculaire locaties.
Hier presenteren we een protocol toe te passen van 3D-gedrukte modellen voor pre-operatieve planning en intra-operatieve begeleiding terwijl omgaan met aangeboren aorta ziekten. Kommerell van diverticulum, een soort complexe aangeboren aorta anomalie, werd geselecteerd als een case study. De stappen zijn diagnose op basis van computertomografie angiografie (CTA) imaging, partitioneren van de regio's van belang, bouwt u 3D-modellen, preoperatieve chirurgische planning en intraoperatieve herziening van 3D-modellen van gedrukte8. Deze 3D-afdrukken strategie kan aanzienlijk het risico onvoorspelbaar weefsel schade tijdens de operatie.

<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

Complexe aangeboren aorta anomalieën vallen diverse soorten misvormingen mogelijk klinisch asymptomatische of met ademhalings- of oesofageale symptomen aanwezig. Deze anomalieën kunnen gepaard gaan met andere congenitale hartziekten. Het is moeilijk om te bepalen van de locatie van de nauwkeurige anatomische vaartuig van tweedimensionale imaging gegevens, zoals computertomografie. Als een additief fabricagemethode, drie-dimensionale (3-D) afdrukken kunt covert de verworven imaging gegevens in 3D-fysische modellen. Dit protocol beschrijft de procedure voor de modellering van de volumetrische DICOM imaging in 3D-gegevens en af te drukken als een anatomisch realistische 3D-model. Met behulp van dit model, herkent chirurgen de locatie van het vaartuig van complexe aorta anomalieën, die u kan helpen voor de pre-operatieve planning en intra-operatieve begeleiding.

Verwerving van CT angiografie afbeeldingen, digitale modelleren en 3D-printen waren alles gebeurt in een ziekenhuis. Twee uren waren het 3D-model uit de afbeelding van CT angiografie om klaar te krijgen voor het 3D-printen. Met behulp van de procedure en de 3D-printer hier, een patiënt-specifieke 3D-fysieke model kan worden gestuurd naar artsen snel en de chirurgische besluit kan worden genomen in de tijd. De workflow van verwerving van CT angiografie gegevens tot 3D-printen is afgebeeld...

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

Hier presenteren we een protocol voor het gebruik van drie dimensionale gedrukte modellen voor pre-operatieve planning en intraoperatieve reorganisatie van ingewikkelde vasculaire locaties bij de behandeling van een aangeboren aorta anomalie.

Drie-dimensionale afdrukken van een complexe aorta anomalie

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

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in het complexe aorta-anomalieveld over de camera DICOM. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat 3D-geprint model het risico op onvoorspelbare weefselletsels tijdens de complexe aortaoperatie kan verminderen. Voor de segmentatie van een interessegebied importeer je alle computertomografie- en geografieafbeeldingen in de software in een DICOM-formaat en dubbelklik je om de patiëntencase binnen de casebibliotheek te openen.Selecteer de DICOM-serie en klik op modelrecon om de pagina modelreconstructie te openen. Laat een ingenieur en een team van hartchirurgen de ruwe gegevens van DICOM beoordelen om belangrijke anatomische kenmerken en regio's van belang te identificeren. Als u het gebied wilt segmenteren, klikt u op drempelsegmentatie en past u het drempelbereik voor het vasculaire masker aan.Klik op bevestigen om het vasculaire masker in de objectlijst te genereren en klik op verkenning om het 3D-vasculaire masker in de 3D-viewer te reconstrueren. Klik opnieuw op drempelsegmentatie en pas het drempelbereik voor het tracheamasker aan. Klik op selectiekadersegmentatie om het interessegebied te beperken voor het mediastinum en de longen en klik op maskerbewerking om de verbinding tussen de luchtpijp en de long te wissen.Klik op regiogroei en klik op een punt van het masker in een van de 2D-kijkers om een zaad te selecteren. Controleer of de regio hierdoor groeit en dat het luchtpijpmasker wordt weergegeven in de objectlijst. Klik vervolgens op verkenning om de 3D-luchtpijp in de 3D-viewer te reconstrueren en het gebied van belang op te slaan als een masker.Voor 3D reconstructie van het gebied van belang klik op exporteren om het 3D-model te exporteren als een standaard driehoek taalbestand en de positie van het model op het midden van het gebouw platform. Lijn de raaklijn van de middenlijn van het schip aan de uiteinden uit, zodat deze parallel loopt aan de Z-as van het platform. Er worden automatisch ondersteuningen gegenereerd voor de uitsteeklengten.Klik op slicen en opslaan en stel de juiste 3D-afdrukparameters in op een stereolithografische printer. Scan na het afdrukken de contouren die door de software zijn gesneden met ultraviolet licht van 405 nanometer om de lichtgevoelige hars te verharden met een scansnelheid van drie meter per seconde. Laat de chirurgen vervolgens voor de operatie het 3D-geprinte model gebruiken om gedetailleerde en nauwkeurige chirurgische plannen te maken voor de patiënt waaruit het 3D-model is gegenereerd.Met behulp van beelden van het coronale vlak, het transversale vlak en het sagittale vlak, kan de computertomografie en aardrijkskundebeeld worden gereconstrueerd tot een 3D-model zoals aangetoond. In deze beelden kan de anatomische relatie tussen de aorta en de luchtpijp langs de Y-as worden waargenomen. Na de ontwikkeling maakte deze technologie de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van 3D-printen om vasculaire anomalie in aortachirurgie te verkennen.

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

Heterotypische Driedimensionale<em&gt; In Vitro</em&gt; Modellering van Stroma-epitheliale interacties tijdens eierstokkanker initiatie en progressie

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

Driedimensionale beeldvorming van Nociceptieve Intraepidermal zenuwvezels in Menselijke huid Biopsieën

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

Drie dimensionaal culturen: Een hulpmiddel om te studeren Normaal Acinaire Architectuur versus maligne transformatie van cellen borst

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

Kwantificering van de Breast Cancer Cell Invasiviteit met een drie-dimensionale (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

Driedimensionale Co-cultuur Model voor Tumor-stromale Interactie

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

Driedimensionale (3D) Tumor Spheroid 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

Driedimensionale alginaat-bead cultuur van de mens hypofyseadenoom 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

Driedimensionale print gids sjabloon bijgestaan percutane 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

Multicolor 3D printen van complexe intracraniële tumoren in Neurochirurgie

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

Driedimensionale collageenmatrixsteigerimplantatie als leverregeneratiestrategie

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