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

Les auteurs reconnaissent le financement National Natural Science Foundation de la Chine (no 81771971), Shanghai Pujiang programme (n° 14PJD008 et 17PJ1401500), « Chen Guang » projet soutenu par la Commission municipale de l’éducation de Shanghai et de l’éducation de Shanghai Fondation pour le développement (no 14 CG 06), la Fondation des sciences naturelles de Shanghai (nos 17411962800 et 17ZR1432900) et de la Science et Technology Commission de la municipalité de Shanghai (17JC1400200). W.Z. reconnaît le financement de la Fondation nationale sciences naturelles de Chine (31501555 et 81772007 et 21734003), 1000 jeunes Talents Program la Chine, Commission de l’éducation de la municipalité de Shanghai (Young orientale Professorship Award) et Science et Commission de la technologie de la municipalité de Shanghai (17JC1400200 et 16391903900).

La présente étude a été approuvée par le Comité d’éthique de l’hôpital de l’Université de Fudan Zhongshan (B2016-142R) et tous les participants ont donné leur consentement éclairé.
1. diagnostic de l’anomalie aortique par des symptômes et d’Acquisition de données d’imagerie
<ol><li>Identifier les patients qui présentent des symptômes comme des douleurs thoraciques, dysphagie ou une différence de pression artérielle des membres supérieurs en clinique externe. Ex...

<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>

Congenital anomalies aortiques représentent un spectre rare de maladies cardiovasculaires, qui présentent souvent des anomalies aortiques complexes. Imagerie médicale, telles que CT et IRM, sont nécessaires pour élucider les anomalies de l’arc aortique complexe, la ramification modèle, leur relation avec la trachée et l’oesophage anormal et d’autres associés à des pathologies. Angiographie de CT et de Monsieur peut fournir des informations 2D des emplacements de bateau aortique. Avec 3-d reconstruction num...

Congenital anomalies aortiques sont extrêmement rares malformations congénitales du système arc aortique. Ils peuvent être diagnostiqués par évaluation des entités comme la dysphagie ou par analyse d’imagerie ou sous-clavière voler1. Dans des scénarios cliniques, il est important d’identifier l’anomalie anatomique dans l’espace clos chirurgicale qui a limité la visualisation au cours de la chirurgie2,3. Actuellement, les classique plane à deux dimensions (2d) imagerie, comme la tomodensitométrie (TDM) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM), sont habituellement présentés aux chirurgiens avant la chirurgie. Toutefois, il est difficile pour les chirurgiens à l’image de l’anomalie basée sur l’imagerie 2D. Par conséquent, qu’ils pourraient rencontrer des difficultés imprévisibles en essayant de séparer les vaisseaux aortiques complexes pendant la chirurgie. Dommage imprévisible pour le navire, la trachée et l’oesophage pourrait se produire et aboutir à des résultats désastreux.
Au cours de la dernière décennie, la modélisation d’imagerie 3D a été utilisée en chirurgie cardiaque pour aider les chirurgiens à comprendre l’anomalie anatomique complexe4,5,6,7. En trois dimensions (3d) technologie d’impression peut aider à convertir les données de modélisation en un modèle physique. Par rapport à la reconstruction numérique, 3D maquettes imprimées pourraient présenter une meilleure compréhension des détails anatomiques et offrent une vue intuitifs de la malformation. Pour la chirurgie aortique anomalie, le modèle 3D intuitionnel imprimé est important car mauvaise compréhension des lieux aortique pourrait être désastreuse pour les patients. Au cours de la chirurgie, toute erreur pourrait entraîner saignements imprévisibles et des blessures. En utilisant les modèles imprimés, chirurgiens peuvent pleinement comprendre les relations spatiales des branches aortiques. Pendant la chirurgie, les chirurgiens peuvent également effectuer un examen en temps réel des modèles 3D pour éviter la confusion des emplacements vasculaires complexes.
Nous présentons ici un protocole pour appliquer des modèles imprimés 3D pour la planification préopératoire et orientation peropératoire tout en traitant les maladies aortiques et malformations congénitales. Diverticule de Kommerell, un type de complexe anomalie aortique congénitale, a été choisi comme étude de cas. Les étapes comprennent diagnostic basé sur l’angiographie de la tomographie par ordinateur (CTA) d’imagerie, partitionnement de régions d’intérêt, construire des modèles 3D, planification chirurgicale pré-opératoire et l’examen peropératoire de modèles imprimés 3D8. Cette stratégie d’impression 3D pourrait réduire considérablement le risque de lésion des tissus imprévisible pendant la chirurgie.

<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

Des anomalies congénitales aortiques complexes comprennent divers types de malformations qui peuvent être cliniquement asymptomatique ou présente des symptômes respiratoires ou oesophagiennes. Ces anomalies peuvent être associés avec d’autres maladies cardiaques congénitales. Il est difficile d’identifier l’emplacement de bateau anatomique exacte à partir des données d’imagerie bidimensionnelles, tels que la tomographie par ordinateur. Comme une méthode de fabrication additive, en trois dimensions (3d) impression peut convertir les données d’imagerie acquises dans 3D modèles physiques. Ce protocole décrit la procédure pour la modélisation la DICOM volumétrique d’imagerie en 3D données et imprimer un modèle 3D anatomiquement réaliste. En utilisant ce modèle, chirurgiens peuvent identifier l’emplacement de bateau des anomalies aortiques complexes, qui est utile pour la planification préopératoire et orientation peropératoire.

Acquisition d’images Angiographie CT, modélisation numérique et l’impression 3D ont toutes été menées dans un hôpital. Deux heures ont été consacrées pour obtenir le modèle 3D de l’image de l’angiographie de CT prêt pour l’impression 3D. À l’aide de la procédure et l’imprimante 3D ici, un modèle physique 3D spécifique au patient peut être envoyé aux médecins rapidement et la décision chirurgicale est possible dans le temps. Le flux de travail de l’acquis...

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

Nous présentons ici un protocole pour utiliser trois modèles imprimés dimensionnelles pour la planification préopératoire et réorganisation peropératoire des emplacements vasculaires compliqués lorsque vous manipulez une anomalie aortique congénitale.

Impression en trois dimensions d’une anomalie aortique complexe

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

Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés dans le domaine complexe anomalie aorta sur la caméra DICOM. Le principal avantage de cette technique est que le modèle imprimé en 3D peut réduire le risque de lésions tissulaires imprévisibles pendant la chirurgie aortique complexe. Pour la segmentation d’une région d’intérêt importer toutes les images de tomographie calculée et de géographie dans le logiciel dans un format DICOM et double-cliquez pour ouvrir le cas patient dans la bibliothèque de cas.Sélectionnez la série DICOM et cliquez sur le modèle recon pour ouvrir la page de reconstruction du modèle. Qu’un ingénieur et une équipe de chirurgiens cardiaques examinent les données brutes formatées dicom pour identifier les principales caractéristiques anatomiques et les régions d’intérêt. Pour segmenter la région, cliquez sur segmentation du seuil et ajustez la plage de seuil pour le masque vasculaire.Cliquez sur confirmer pour générer le masque vasculaire dans la liste des objets et cliquez sur recon pour reconstruire le masque vasculaire 3D dans la visionneuse 3D. Cliquez à nouveau sur la segmentation du seuil et ajustez la plage de seuil pour le masque de trachée. Cliquez sur segmentation de chapiteau pour limiter la région d’intérêt pour le mediastinum et le poumon et cliquez sur masque modifier pour effacer la connexion entre la trachée et le poumon.Cliquez sur la région grandir et cliquez sur n’importe quel point du masque dans l’un des téléspectateurs 2D pour sélectionner une graine. Confirmez que la région se développe en conséquence et que le masque de trachée s’affichera dans la liste des objets. Cliquez ensuite sur recon pour reconstruire la trachée 3D dans la visionneuse 3D et enregistrer la région d’intérêt comme masque.Pour la reconstruction 3D de la région d’intérêt cliquez sur l’exportation pour exporter le modèle 3D comme un fichier de langue triangle standard et positionner le modèle sur le centre de la plate-forme de construction. Aligner la tangente de la ligne centrale du navire à son extrémité de sorte qu’elle soit parallèle à l’axe Z de la plate-forme. Les supports seront générés automatiquement sur les surplombs.Cliquez sur trancher et enregistrer et définir les paramètres d’impression 3D appropriés sur une imprimante stéréolithographique. Après impression, numériser les contours tranchés par le logiciel avec 405 nanomètres de lumière ultraviolette pour durcir la résine photosensible à un taux de balayage de trois mètres par seconde. Puis, avant la chirurgie, demander aux chirurgiens d’utiliser le modèle imprimé en 3D pour faire des plans chirurgicaux détaillés et précis pour le patient à partir duquel le modèle 3D a été généré.À l’aide d’images du plan coronal, du plan transversal et du plan sagittal, la tomographie calculée et l’image géographique peuvent être reconstituées en modèle 3D comme démontré. Dans ces images, la relation anatomique entre l’aorte et la trachée le long de l’axe Y peut être observée. Après son développement, cette technologie a ouvert la voie à des chercheurs dans le domaine de l’impression 3D pour explorer les anomalies vasculaires en chirurgie aortique.

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

Hétérotypique tridimensionnelle<em&gt; In Vitro</em&gt; Modélisation des interactions stroma-épithéliales lors de l&#39;initiation et la progression du cancer des ovaires

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

Recherche

Médecine

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

L&#39;imagerie tridimensionnelle de nociceptifs fibres nerveuses intra-épidermiques dans des biopsies de peau humaine

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

Trois Cultures dimensionnelles: un outil pour étudier l&#39;architecture normale Acinaire vs transformation maligne des cellules mammaires

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

Quantification du cancer du sein cellulaire envahissement aide d&#39;un (3D) du modèle en trois dimensions

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

En trois dimensions modèle de co-culture tumeur stromale-Interaction

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

Tridimensionnelle (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

Tridimensionnelle Alginate-perle culture de cellules humaines adénome hypophysaire

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

Guide d'impression tridimensionnel Template Assisted Percutaneous 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

Impression 3D multicolore des tumeurs intracrâniennes complexes en 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

Implantation d’échafaudage à matrice de collagène tridimensionnelle comme stratégie de régénération du foie

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