Name: three-dimensional printing of a complex aortic anomaly
Uploaded: 2018-11-01T13:30:00
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Los autores reconocen financiación nacional Ciencias naturales Fundación de China (Nº 81771971), programa de Pujiang Shanghai (Nº 14PJD008 y 17PJ1401500), "Chen Guang" proyecto apoyado por Comisión de Educación Municipal de Shanghai y Shanghai educación Fundación para el desarrollo (no. 14 CG 06), Fundación de Ciencias naturales de Shanghai (núms. 17411962800 y 17ZR1432900) y de ciencia y tecnología Comisión del municipio de Shanghai (17JC1400200). W.Z. reconoce la financiación de la Ciencia Natural la Fundación de China nacional (31501555 y 81772007 y 21734003), programa de talentos de China 1000 jóvenes, Comisión de educación del municipio de Shanghai (Premio Cátedra de este joven) y ciencia y Comisión de tecnología del municipio de Shanghai (17JC1400200 y 16391903900).

El presente estudio fue aprobado por el Comité de ética del Hospital Zhongshan Universidad de Fudan (B2016-142R) y todos los participantes dieron su consentimiento informado.
1. diagnóstico de la anomalía aórtica por síntomas y adquisición de datos de imágenes
<ol><li>Identificar a los pacientes que tienen síntomas tales como dolor torácico, disfagia o una diferencia de presión arterial de los miembros superiores en la clínica del paciente. Excluir a los pacientes que pueden ser ...

<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>

Anomalías aórticas congénitas abarcan un espectro poco común de las enfermedades cardiovasculares, que suelen mostrar anomalías aórticas complejas. Proyección de imagen médica, tales como el CT y Sr., son necesarios para aclarar anomalías complejas del arco aórtico, la ramificación patrón, su relación con la tráquea y el esófago anormal y otras patologías asociaron. La angiografía de CT y Sr. puede proporcionar información de 2-D de ubicaciones de vaso aórtico. Reconstrucción digital 3D de imágenes 2...

Anomalías aórticas congénitas son las malformaciones congénitas extremadamente raras del sistema del arco aórtico. Puede ser diagnosticadas mediante análisis de imagen o evaluación de entidades como disfagia o subclavia robar1. En escenarios clínicos, es importante identificar la anomalía anatómica en el espacio quirúrgico reducido que ha limitado la visualización durante la cirugía2,3. En la actualidad, plana bidimensional (2-D) proyección de imagen convencional, como la tomografía computada (CT) y resonancia magnética (RM), se presentan a los cirujanos antes de la cirugía. Sin embargo, es difícil para los cirujanos a la anomalía basada en la proyección de imagen 2-D de la imagen. En consecuencia, podría dificultades impredecibles al intentar separar los vasos aórticos complejos durante la cirugía. Daños impredecibles a los vasos, la tráquea y el esófago podrían ocurrir y resultados desastrosos.
En la última década, modelado de imágenes 3D se ha utilizado en cirugía cardíaca para ayudar a cirujanos a comprender la anomalía anatómica compleja4,5,6,7. Tridimensional (3D) tecnología de impresión puede ayudar a convertir los datos del modelo en un modelo físico. En comparación con la reconstrucción digital, 3-d modelos físicos impresos podrían presentar una mejor comprensión de los detalles anatómicos y una visión intuitiva de la malformación. Para la cirugía aórtica anomalía, el impreso modelo 3D intuitivo es significativo porque pobre entendimiento de lugares aórticas podría ser desastroso para los pacientes. Durante la cirugía, cualquier error podría conducir a lesiones y sangrado impredecible. Mediante los modelos impresos, los cirujanos pueden comprender las relaciones espaciales de las ramas aórticas. Durante la cirugía, los cirujanos también pueden realizar la revisión en tiempo real de los modelos 3-d para evitar la confusión de las localizaciones vasculares complejas.
Aquí, presentamos un protocolo para aplicar modelos 3D impresos para la planificación preoperatoria y orientación intraoperatoria y ocúpate de enfermedades aórticas congénitas. Divertículo de Kommerell, un tipo de anomalía aórtica congénita compleja, fue seleccionado como caso de estudio. Los pasos incluyen la diagnosis basada en la angiografía de la tomografía computada (CTA) proyección de imagen, partición de regiones de interés, construcción de modelos 3D, planeamiento quirúrgico preoperativo y revisión intraoperatoria de modelos 3D impresos8. Esta estrategia de impresión 3-d podría reducir sustancialmente el riesgo imprevisible de lesión del tejido durante la cirugía.

<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

Anomalías aórticas congénitas complejas incluyen diversos tipos de malformaciones que pueden ser clínicamente asintomática o con síntomas respiratorios o esofágicos. Estas anomalías pueden asociarse con otras enfermedades cardíacas congénitas. Es difícil identificar la ubicación del buque anatómica precisa de datos de imágenes bidimensionales, tales como la tomografía computada. Como un método de fabricación aditiva, impresión (3D) tridimensional puede secreto los datos de imágenes adquiridos en modelos físicos 3D. Este protocolo describe el procedimiento para modelar el DICOM volumétrica en datos 3-d la proyección de imagen e impresión como un modelo 3D anatómicamente realista. Con este modelo, cirujanos pueden identificar la ubicación del buque de anomalías aórticas complejas, que es útil para la planificación preoperatoria y orientación intraoperatoria.

Adquisición de imágenes de angiografía de CT, modelado digital e impresión 3D se realizaron en un hospital. Dos horas estuvieron pasados para el modelo 3D de la imagen de la angiografía de CT de la impresión 3D. Utilizando aquí el procedimiento y la impresora 3D, un modelo físico 3D específico para cada paciente puede enviarse rápidamente a los médicos y la decisión quirúrgica se puede hacer en el tiempo. El flujo de trabajo de adquisición de los datos de angiografía de CT ...

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Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly

Aquí, presentamos un protocolo para utilizar tres dimensiones modelos impresos para la planificación preoperatoria y reorganización intraoperatoria de localizaciones vasculares complicados al manipular una anomalía congénita de la aorta.

Impresión tridimensional de una anomalía aórtica compleja

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

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el complejo campo de anomalía de aorta sobre la cámara DICOM. La principal ventaja de esta técnica es que el modelo impreso en 3D puede reducir el riesgo de lesiones tisulares impredecibles durante la compleja cirugía aórtica. Para la segmentación de una región de interés, importe todas las imágenes de tomografía computarizada y geografía al software en un formato DICOM y haga doble clic para abrir el caso del paciente dentro de la biblioteca de casos.Seleccione la serie DICOM y haga clic en el reconocimiento del modelo para abrir la página de reconstrucción del modelo. Pida a un ingeniero y a un equipo de cirujanos cardíacos que revisen los datos sin procesar con formato DICOM para identificar las características anatómicas clave y las regiones de interés. Para segmentar la región, haga clic en segmentación de umbral y ajuste el intervalo de umbral para la máscara vascular.Haga clic en Confirmar para generar la máscara vascular dentro de la lista de objetos y haga clic en recon para reconstruir la máscara vascular 3D dentro del visor 3D. Haga clic en segmentación de umbral de nuevo y ajuste el rango de umbral para la máscara de tráquea. Haga clic en segmentación de marquesina para limitar la región de interés al mediastino y al pulmón y haga clic en editar máscara para borrar la conexión entre la tráquea y el pulmón.Haga clic en región crecer y haga clic en cualquier punto de la máscara en cualquiera de los visores 2D para seleccionar una inicialización. Confirme que la región crece como resultado y que la máscara de tráquea se mostrará en la lista de objetos. A continuación, haga clic en recon para reconstruir la tráquea 3D en el visor 3D y guardar la región de interés como una máscara.Para la reconstrucción 3D de la región de interés, haga clic en exportar para exportar el modelo 3D como un archivo de idioma de triángulo estándar y coloque el modelo en el centro de la plataforma de construcción. Alinee la tangente de la línea central del recipiente en su extremidad para que sea paralela al eje Z de la plataforma. Los soportes se generarán automáticamente en los voladizos.Haga clic en segmentar y guarde y establezca los parámetros de impresión 3D adecuados en una impresora estereolitográfica. Después de imprimir, escanee los contornos cortados por el software con luz ultravioleta de 405 nanómetros para endurecer la resina fotosensible a una velocidad de escaneo de tres metros por segundo. Luego, antes de la cirugía, pida a los cirujanos que utilicen el modelo impreso en 3D para hacer planes quirúrgicos detallados y precisos para el paciente a partir del cual se generó el modelo 3D.Utilizando imágenes del plano coronal, el plano transversal y el plano sagital, la tomografía computarizada y la imagen de geografía se pueden reconstruir en un modelo 3D como se demuestra. En estas imágenes, se puede observar la relación anatómica entre la aorta y la tráquea a lo largo del eje Y. Después de su desarrollo, esta tecnología allanó el camino para que los investigadores en el campo de la impresión 3D exploraran la anomalía vascular en la cirugía aórtica.

Research

JoVE Journal

Medicine

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Investigación

Medicina

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