Name: three-dimensional printing of a complex aortic anomaly
Uploaded: 2018-11-01T13:30:00
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Die Autoren erkennen Finanzierung von National Natural Science Foundation of China (Nr. 81771971), Shanghai Pujiang Programm (Nr. 14PJD008 und 17PJ1401500), "Chen Guang" Projekt unterstützt durch Shanghai Bildung und Shanghai Municipal Education Commission Stiftung für Entwicklung (Nr. 14 CG 06), Natural Science Foundation von Shanghai (Nr. 17411962800 und 17ZR1432900), und Wissenschaft und Technik-Kommission der Shanghai Municipality (17JC1400200). W.Z. räumt ein Mittel aus der National Natural Science Foundation of China (31501555 und 81772007 und 21734003), die China 1000 junge Talente-Programm, Education Commission von Shanghai Municipality (Young östlichen Professur Award) und Wissenschaft und Technik-Kommission der Shanghai Municipality (17JC1400200 und 16391903900).

Die vorliegende Studie wurde von der Ethikkommission der Zhongshan Krankenhaus Fudan-Universität (B2016-142R) genehmigt und alle Teilnehmer gaben ihre Einwilligung.
1. Diagnose der Aorta Anomalie durch Symptome und Übernahme von Bilddaten
<ol><li>Patienten mit Symptomen wie Schmerzen in der Brust, Dysphagie oder einen Blutdruck-Unterschied der oberen Gliedmaßen in ambulanten Klinik zu identifizieren. Schließen Sie Patienten aus, die möglicherweise intolerant gegenüber den Betrieb.</li>...

<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>

Angeborene Aortenstenose Anomalien umfassen ein seltenes Spektrum an Herz-Kreislauf-Krankheiten, die oft komplexen Aorten Anomalien zeigen. Medizinische Bildgebung, wie CT und MRT, sind erforderlich, um komplexe Aortenbogen Anomalien zu erhellen, die abnorme Verzweigung Muster, ihre Beziehung mit der Luftröhre und der Speiseröhre und anderen verbundenen Pathologien. CT- und MR-Angiographie kann 2D Aorten Schiff Standorte informieren. Mit 3-d-digitale Rekonstruktion der 2-D-Bildgebung kann die anatomische Beziehung der ...

Angeborene Aortenstenose Anomalien sind extrem seltene angeborene Fehlbildungen des Systems der Aortenbogen. Sie können diagnostiziert werden, entweder durch bildgebende Analyse oder durch Auswertung von Entitäten wie Dysphagie oder subclavia stehlen1. In klinischen Szenarien ist es wichtig, die anatomische Anomalie in der chirurgischen beengten zu identifizieren, die Visualisierung während der Operation2,3begrenzt ist. Derzeit werden konventionelle planaren zweidimensionalen (2D) Bildgebung, wie Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT), in der Regel Chirurgen vor der Operation vorgestellt. Es ist jedoch schwierig für Chirurgen, die Anomalie, basierend auf der 2-D-Bildgebung Bild. Infolgedessen könnte sie unvorhersehbare Schwierigkeiten bei dem Versuch, die komplexen aortalen Gefäße während der Operation zu trennen. Unvorhersehbare Schädigung des Schiffes, die Luftröhre und die Speiseröhre könnte auftreten und katastrophale Folgen führen.
In den letzten zehn Jahren wurde bildgebenden 3-d-Modellierung in der Herzchirurgie zur Chirurgen die komplexe anatomische Anomalie4,5,6,7verstehen helfen. Dreidimensionale (3D) Drucktechnik kann helfen, die Modellierungsdaten in ein physikalisches Modell umzuwandeln. Im Vergleich mit der digitalen Rekonstruktion, könnte gedruckte physischen 3D-Modellen vorstellen, ein besseres Verständnis für die anatomischen Details und bieten eine intuitive Sicht der Fehlbildung. Für Aorten-Anomalie Chirurgie ist die gedruckte intuitive 3D-Modell wichtig, weil schlechtes Verständnis der Aorta Standorte katastrophal für die Patienten sein könnte. Während der Operation kann jeder Fehler zu unvorhersehbaren Blutungen und Verletzungen führen. Mithilfe der gedruckten Modelle, können Chirurgen die räumlichen Beziehungen der aortalen Äste verstehen. Während der Operation können die Chirurgen auch Echtzeit-Überprüfung der 3-d-Modelle um Verwechslungen der komplexen vaskulären Standorte durchführen.
Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll um gedruckte 3D-Modelle für die präoperative Planung und intra-operative Führung beim Umgang mit angeborene Aortenerkrankungen anzuwenden. Kommerell Divertikel, eine Art von komplexen angeborenen Aortenstenose Anomalie, wurde als eine Fallstudie ausgewählt. Die Schritte umfassen Diagnose anhand der CT-Angiographie (CTA) imaging, Partitionierung Regionen von Interesse, 3D-Modelle, präoperative chirurgische Planung und intraoperative Überprüfung der gedruckte 3D-Modelle8zu bauen. Diese 3-d-Druck Strategie könnte die Verletzungsgefahr der unvorhersehbaren Gewebe während der Operation erheblich.

<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

Komplexe angeborene Aortenstenose Anomalien gehören verschiedene Arten von Fehlbildungen, die klinisch asymptomatisch oder Gegenwart mit Atem- oder Speiseröhrenkrebs Symptome sein können. Diese Anomalien können mit anderen angeborenen Herzerkrankungen in Verbindung gebracht werden. Es ist schwer, die genaue anatomische Gefäß Position von zweidimensionalen Bilddaten wie Computertomographie zu identifizieren. Als additive Fertigungsmethode dreidimensionale (3D) drucken können die gewonnenen Bilddaten in physischen 3D-Modellen. Dieses Protokoll beschreibt das Verfahren zur Modellierung der volumetrischen DICOM imaging in 3-d-Daten und drucken es als eine anatomisch realistischen 3D-Modell. Mit diesem Modell können Chirurgen identifizieren Schiff des komplexen Aorten Anomalien ist hilfreich für die präoperative Planung und intra-operative Führung.

Erwerb der CT-Angiographie-Bilder, digitale Modellierung und 3D-Druck erfolgten alle in einem Krankenhaus. Zwei Stunden wurden ausgegeben, um das 3-d-Modell aus der CT-Angiographie-Bild für den 3D-Druck bereit. Mit den Verfahren und den 3-d-Drucker hier, ein Patienten-spezifischen physischen 3D-Modell kann Ärzte schnell gesendet werden und die chirurgische Entscheidung rechtzeitig erzielt werden. Der Workflow vom Erwerb der CT-Angiographie-Daten zum 3-d-Druck wurde in <strong class="xfi...

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Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um dreidimensionale gedruckten Modelle für präoperative Planung und intraoperative Reorganisation des komplizierten Kreislauf Standorten verwenden, beim Umgang mit einer angeborenen Aortenstenose Anomalie.

Drei-dimensionale Druck einer komplexen Aorten Anomalie

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

Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen im komplexen Aorta-Anomaliefeld zum Kamera-DICOM zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass 3D-gedrucktes Modell das Risiko von unvorhersehbaren Gewebeverletzungen während der komplexen Aortenchirurgie reduzieren kann. Für die Segmentierung einer Region von Interesse importieren Sie alle Computertomographie- und Geographiebilder in die Software in einem DICOM-Format und doppelklicken Sie, um den Patientenfall in der Fallbibliothek zu öffnen.Wählen Sie die DICOM-Serie aus, und klicken Sie auf Modellrecon, um die Modellrekonstruktionsseite zu öffnen. Lassen Sie einen Ingenieur und ein Team von Herzchirurgen die DICOM formatierten Rohdaten überprüfen, um wichtige anatomische Merkmale und Interessensgebiete zu identifizieren. Um den Bereich zu segmentieren, klicken Sie auf Schwellenwertsegmentierung, und passen Sie den Schwellenwertbereich für die Gefäßmaske an.Klicken Sie auf Bestätigen, um die Gefäßmaske in der Objektliste zu generieren, und klicken Sie auf Recon, um die 3D-Gefäßmaske im 3D-Viewer zu rekonstruieren. Klicken Sie erneut auf die Schwellensegmentierung, und passen Sie den Schwellenwertbereich für die Luftröhrenmaske an. Klicken Sie auf die Segmentsegmentierung, um den Bereich, der für das Mediumstinum und die Lunge von Interesse ist, zu begrenzen, und klicken Sie auf Maskenbearbeitung, um die Verbindung zwischen Luftröhre und Lunge zu löschen.Klicken Sie auf Region wachsen und klicken Sie auf einen beliebigen Punkt der Maske in einem der 2D-Viewer, um einen Seed auszuwählen. Bestätigen Sie, dass die Region als Ergebnis wächst und dass die Luftröhrenmaske in der Objektliste angezeigt wird. Klicken Sie dann auf Recon, um die 3D-Luftröhre im 3D-Viewer zu rekonstruieren und den Interessenbereich als Maske zu speichern.Klicken Sie bei der 3D-Rekonstruktion des Interessenbereichs auf Exportieren, um das 3D-Modell als Standard-Dreieckssprachendatei zu exportieren und das Modell in der Mitte der Gebäudeplattform zu positionieren. Richten Sie die Tangente der Gefäßmittellinie an ihrer Extremität aus, sodass sie parallel zur Z-Achse der Plattform verläuft. Unterstützungen werden automatisch zu den Überhängen generiert.Klicken Sie auf Slice, und speichern Sie die entsprechenden 3D-Druckparameter auf einem stereolithographischen Drucker. Scannen Sie nach dem Drucken die von der Software geschnittenen Konturen mit 405 Nanometer ultraviolettem Licht, um das lichtempfindliche Harz mit einer Scanrate von drei Metern pro Sekunde zu härten. Dann, vor der Operation, lassen die Chirurgen das 3D-gedruckte Modell verwenden, um detaillierte und genaue chirurgische Pläne für den Patienten zu erstellen, aus dem das 3D-Modell generiert wurde.Anhand von Bildern von der koronalen Ebene, der Querebene und der sagittalen Ebene kann das Computertomographie- und Geographiebild wie gezeigt in ein 3D-Modell rekonstruiert werden. In diesen Bildern kann die anatomische Beziehung zwischen der Aorta und der Luftröhre entlang der Y-Achse beobachtet werden. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technologie den Weg für Forscher auf dem Gebiet des 3D-Drucks, um vaskuläre Anomalien in der Aortenchirurgie zu erforschen.

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 Dreidimensionale<em&gt; In Vitro</em&gt; Modellierung von Stromal-Epithelial Interaktionen beim Eierstockkrebs Initiation und Progression

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Forschung

Medizin

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

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

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