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 bekrefter finansiering fra National Natural Science Foundation i Kina (nr. 81771971), Shanghai Pujiang Program (nr. 14PJD008 og 17PJ1401500), "Chen Guang" prosjekt støttet av Shanghai kommunale utdanning provisjon og Shanghai utdanning Development Foundation (nr. 14 CG 06), Natural Science Foundation av Shanghai (nr. 17411962800 og 17ZR1432900), og vitenskap og teknologi provisjon av Shanghai (17JC1400200). W.Z. erkjenner finansiering fra National Natural Science Foundation av Kina (31501555 og 81772007 og 21734003), Kinas 1000 unge talenter Program, utdanning provisjon av Shanghai kommune (unge østlige professorat Award) og vitenskap og Teknologi provisjon av Shanghai (17JC1400200 og 16391903900).

Studien ble godkjent av den etiske komiteen ved Zhongshan sykehus Fudan University (B2016-142R) og alle deltakerne ga sitt samtykke.
1. diagnose av aorta avvik av symptomer og oppkjøpet av bildebehandling Data
<ol><li>Identifisere pasienter som har symptomer som brystsmerter, dysfagi eller en blodtrykk forskjell på øvre lemmer i polikliniske klinikk. Ekskludere pasienter som kan være intolerante av operasjonen.</li>
	<li>Utføre CT angiography i disse pasientene å diagnostisere Kommerel...

<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 utgjør en sjelden spekteret av hjerte-karsykdommer, som ofte viser komplekse aorta anomalier. Medisinsk bildebehandling, som CT og MR, er pålagt å belyse komplekse aortabuen anomalier, unormal forgrening mønster, deres forhold til luftrøret og spiserøret, og andre tilknyttede patologi. Både CT og MR angiography kan gi 2D-informasjon aorta fartøyet steder. Med 3D digitale gjenoppbygging av 2D-imaging, kan anatomisk forholdet av aorta fartøyene defineres ytterligere. Men er det ikke nok ti...

Medfødt aorta anomalier er svært sjeldne medfødte misdannelser av aortabuen. De kan diagnostiseres ved imaging analyse eller evaluering av enheter som dysfagi eller subclavia stjele1. I kliniske scenarier er det viktig å identifisere de anatomiske avviket i trange kirurgisk plassen som har begrenset visualisering under kirurgi2,3. Foreløpig presenteres vanligvis konvensjonelle planar todimensjonal (2D) bildebehandling, som beregnet tomografi (CT) og magnetisk resonans imaging (MRI), for kirurger før operasjonen. Det er imidlertid vanskelig for kirurger å image anomali basert på 2D-avbilding. Følgelig kunne de møte uforutsette problemer under forsøk på å skille komplekse aorta fartøyene under operasjonen. Uforutsigbare skade på fartøyet og luftrøret, spiserøret kan oppstå og føre til katastrofale resultater.
I det siste tiåret, har 3-D tenkelig modellering vært brukt i kirurgi å kirurger forstå komplekse anatomiske avvik4,5,6,7. Tredimensjonale (3D) trykking teknologien kan hjelpe konvertere modellering dataene til en fysisk modell. Sammenlignet med digitalt gjenoppbygging, kan 3D trykt fysiske modeller presentere en bedre forståelse av de anatomiske detaljene og gi en intuitional visning av misdannelse. For aorta anomali kirurgi er trykte intuitional 3D modellen betydelig fordi dårlig forståelse av aorta steder kan være katastrofalt for pasienter. Under operasjonen, kan eventuelle feil føre til uforutsigbar blødning og skade. Bruker den utskrevne modeller, kan kirurger fullt ut forstå de romlige forholdene av aorta. Under operasjonen, kan kirurgene også utføre sanntid gjennomgang av det 3-D modeller for å unngå forvirring av komplekse vaskulær plasseringer.
Her presenterer vi en protokoll for å bruke 3D trykt modeller for preoperativ planlegging og intra operative veiledning samtidig håndtere medfødt aorta sykdommer. Kommerells divertikkel, en slags komplekse medfødt aorta anomali, ble valgt som en casestudie. Trinnene inkluderer diagnose basert på beregnet tomografi angiography (CTA) imaging, partisjonering regioner av interesse, bygge 3-D modeller, preoperativ kirurgisk planlegging og intra operative gjennomgang av 3-D trykte modeller8. Denne 3D utskrift strategien kan vesentlig redusere risikoen for uforutsigbar vev skade under operasjonen.

<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 medfødt aorta avvik omfatter ulike typer misdannelser som er klinisk asymptomatisk eller med luftveiene eller esophageal symptomer. Disse anomalier kan knyttes til andre medfødte hjertesykdommer. Det er vanskelig å identifisere hvor nøyaktig anatomiske fartøy fra todimensjonal bildebehandling data, for eksempel beregnede tomografi. Som en additiv produksjon metoden, tredimensjonale (3D) utskrift kan covert ervervet imaging dataene inn 3D fysiske modeller. Denne protokollen beskriver fremgangsmåten for modellering av volumetriske DICOM imaging 3D data og skrive det som en anatomisk realistisk 3D modell. Bruker denne modellen, kan kirurger identifisere hvor fartøyet komplekse aorta anomali, noe som er nyttig for preoperativ planlegging og intra operative veiledning.

Oppkjøpet av CT angiography bilder, digital modellering og 3D utskrift ble alle gjort i et sykehus. To timer ble brukt for å få 3D modell av CT angiography bildet klar for 3D utskriften. Bruke prosedyren og 3D skriver her, en pasient-spesifikke 3D fysisk modell kan sendes til leger raskt og kirurgisk beslutningen kan gjøres i tide. Arbeidsflyten fra oppkjøpet av CT angiography data til 3D utskrift ble vist i figur 1. Fra koronale flyet (<strong class="xf...

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

Her presenterer vi en protokoll for å bruke tre-dimensjonale trykte modeller for preoperativ planlegging og intra operative omorganisering av kompliserte vaskulær steder ved håndtering av en medfødt aorta avvik.

Tredimensjonale utskrift av 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 metoden kan bidra til å svare på viktige spørsmål i det komplekse aorta anomalifeltet om kameraet DICOM. Den største fordelen med denne teknikken er at 3D-trykt modell kan redusere risikoen for uforutsigbar vevsskade under den komplekse aortaoperasjonen. For segmentering av et interesseområde importerer du alle de beregnede tomografi- og geografibildene til programvaren i et DICOM-format og dobbeltklikker for å åpne pasientsaken i saksbiblioteket.Velg DICOM-serien, og klikk modell rekosio for å åpne modellrekonstruksjonssiden. Få en ingeniør og et team av hjertekirurger til å gjennomgå DICOM-formaterte rådata for å identifisere viktige anatomiske egenskaper og interesseområder. Hvis du vil segmentere området, klikker du terskelsegmentering og justerer terskelområdet for den vaskulære masken.Klikk bekreft for å generere den vaskulære masken i objektlisten, og klikk rekonocon for å rekonstruere 3D vaskulær maske i 3D-visningsprogrammet. Klikk terskelsegmentering på nytt, og juster terskelområdet for luftrørmasken. Klikk marquee segmentering for å begrense regionen av interesse til mediastinum og lunge og klikk maske redigere for å slette forbindelsen mellom luftrøret og lungene.Klikk region vokse og klikk et hvilket som helst punkt av masken i en av 2D-seerne for å velge et frø. Bekreft at regionen vokser som et resultat, og at luftrørmasken vises i objektlisten. Klikk deretter recon for å rekonstruere 3D-luftrøret i 3D-visningsprogrammet og lagre interesseområdet som en maske.For 3D-rekonstruksjon av interesseområdet klikk eksport for å eksportere 3D-modellen som en standard trekant språkfil og plassere modellen på midten av byggeplattformen. Juster tangenten på fartøyets midtlinje ved ekstremiteten slik at den er parallell med plattformens Z-akse. Støtter genereres automatisk til overhengene.Klikk på stykke og lagre og angi de riktige 3D-utskriftsparametrene på en stereolittografisk skriver. Etter utskrift skanner du konturene som er skåret av programvaren med 405 nanometer ultrafiolett lys for å herde den lysfølsomme harpiksen med tre meter per sekund skannehastighet. Deretter, før operasjonen, har kirurgene bruke 3D-trykt modell for å lage detaljerte og nøyaktige kirurgiske planer for pasienten som 3D-modellen ble generert fra.Ved hjelp av bilder fra koronalplanet, det tverrgående flyet og sagittalplanet, kan det beregnede tomografi- og geografibildet rekonstrueres til en 3D-modell som demonstrert. På disse bildene kan det anatomiske forholdet mellom aorta og luftrøret langs Y-aksen observeres. Etter utviklingen banet denne teknologien vei for forskere innen 3D-utskrift for å utforske vaskulær anomali i aortakirurgi.

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

Heterotypic Tredimensjonal<em&gt; In Vitro</em&gt; Modellering av stromal-Epiteliale interaksjoner Ovarian Cancer initiering og progresjon

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

Tredimensjonal Imaging av nociseptive Intraepidermal nervefibrene i menneskelig hud Biopsi

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

Tredimensjonal kulturer: Et verktøy for å studere Normal acinar Arkitektur vs malign transformasjon av brystkreft 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

Kvantifisering av Breast Cancer Cell Invasivitet Ved hjelp av en tredimensjonal (3D) modell

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

Tredimensjonal Co-kultur Modell for Tumor-stromal Interaksjon

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

Tredimensjonale (3D) Tumor Spheroid invasjonen analysen

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

Tredimensjonal Alginat-perle Culture of Human 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

Tredimensjonal utskrift guide mal assistert 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

Flerfarget 3D-utskrift av komplekse intrakraniell svulster i nevrokirurgi

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

Tredimensjonal kollagen matrise stillas implantasjon 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, ...