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

Författarna erkänner finansiering från National Natural Science Foundation Kina (nr. 81771971), Shanghai Pujiang Program (nr. 14PJD008 och 17PJ1401500), ”Chen Guang” projektet stöds av Shanghai kommunal utbildningskommissionen och Shanghai utbildning Development Foundation (nr 14 CG 06), naturvetenskap Foundation av Shanghai (nr. 17411962800 och 17ZR1432900), och vetenskap och teknik kommissionen av Shanghai kommun (17JC1400200). W.Z. erkänner finansiering från National Natural Science Foundation i Kina (31501555 och 81772007, och 21734003), Kinas 1000 unga talanger Program, utbildningskommissionen av Shanghai kommun (ung östra professur Award) och vetenskap och Teknik kommissionen av Shanghai kommun (17JC1400200 och 16391903900).

Föreliggande studie godkändes av den etiska kommittén av Zhongshan sjukhus Fudan University (B2016-142R) och alla deltagarna gav sitt samtycke.
1. diagnos av aorta anomali av symtom och förvärvet av Imaging Data
<ol><li>Identifiera patienter som har symtom som bröstsmärta, dysfagi eller blodtrycket skillnad i de övre extremiteterna i poliklinisk klinik. Utesluta patienter som kan vara intoleranta mot operationen.</li>
	<li>Utföra CT angiografi hos dessa patienter att diagnostisera K...

<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>

Medfödd aorta anomalier utgör ett sällsynt spektrum av hjärt-kärlsjukdomar, som visar ofta komplexa aorta anomalier. Medicinsk bildbehandling, såsom CT och MR, krävs att belysa komplexa aortabågen anomalier, den onormala förgrening mönster, deras förhållande till luftstrupen och matstrupen, och andra associerade sjukdomar. Både CT och MR angiografi kan ge 2-D information av aorta fartyget platser. Med 3D-digital rekonstruktion av 2D-imaging definieras anatomiska relationen av aorta fartyg ytterligare. Det ä...

Medfödd aorta avvikelser är extremt sällsynta medfödda missbildningar av aortabågen systemet. De kan diagnostiseras genom imaging analys eller utvärdering av enheter som dysfagi eller subclavia stjäla1. I kliniska situationer är det viktigt att identifiera den anatomiska anomalin i det trånga kirurgiska utrymmet som har begränsad visualisering under kirurgi2,3. För närvarande presenteras vanligtvis konventionell planar tvådimensionell (2D) imaging, såsom datortomografi (CT) och magnetresonanstomografi (MRT), kirurger innan operationen. Det är dock svårt för kirurger till bild anomali baserat på 2-D bildtagning. Följaktligen kunde de möter oförutsägbara svårigheter samtidigt försöker separera komplexa aorta fartygen under operation. Oförutsägbara skada fartyg, luftstrupen och matstrupen kunde uppstå och leda till katastrofala resultat.
Under det senaste decenniet, har 3-D imaging modellering använts i hjärtkirurgi för att hjälpa kirurger förstå komplexa anatomiska anomali4,5,6,7. Tredimensionell (3-D) tryckteknik kan hjälpa till att omvandla modellering data till en fysisk modell. Jämfört med den digital rekonstruktionen, kunde 3D-utskrivna fysiska modeller presentera en bättre förståelse av de anatomiska detaljerna och ger en intuitiva vy av missbildning. För aorta anomali kirurgi är tryckta intuitiva 3D-modellen betydande eftersom bristande förståelse av aorta platser kan bli katastrofala till patienter. Under operationen, kan något misstag leda till oförutsägbara blödning och skada. Med de tryckta modellerna, förstår kirurger fullt de rumsliga relationerna av aorta grenar. Under operationen, kan kirurger också utföra realtid granskning av de 3D-modellerna för att undvika förvirring av komplexa vaskulär platser.
Här presenterar vi ett protokoll för att tillämpa 3D-utskrivna modeller för preoperativ planering och intraoperativ vägledning medan behandlar medfödda bukaorta. Kommerells divertikel, en typ av komplexa medfödda aorta anomali, valdes som en fallstudie. Stegen omfattar diagnos baserad på datortomografi angiografi (CTA) imaging, partitionering regioner av intresse, bygga 3D-modeller, preoperativ kirurgisk planering och intraoperativ granska av 3D-utskrivna modeller8. Denna 3D-utskrift strategi kan avsevärt minska risken för oförutsägbara vävnadsskada under operationen.

<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

Komplexa medfödda aorta avvikelser inkluderar olika typer av missbildningar som kan vara kliniskt asymtomatiska eller närvarande med luftvägarna eller matstrupen symtom. Dessa avvikelser kan vara associerad med andra medfödda hjärtsjukdomar. Det är svårt att identifiera korrekt anatomisk fartyget platsen från tvådimensionell avbildning data, till exempel datortomografi. Som additiv tillverkning en metod kan tredimensionell (3-D) utskrift covert förvärvade imaging data in 3-D fysiska modeller. Det här protokollet beskriver förfarandet för modellering den volymetriska DICOM imaging i 3D-data och skriva ut den som en anatomiskt realistiska 3D-modell. Använda denna modell, kan kirurger identifiera fartyg var komplexa aorta anomalier, vilket är bra för preoperativ planering och intraoperativ vägledning.

Förvärv av CT angiografi bilder, digital modellering och 3D-utskrift var gjort på ett sjukhus. Två timmar spenderades för att få 3D-modellen från CT angiografi bilden redo för 3D-utskrift. Med hjälp av förfarandet och 3D-skrivare här, en patientspecifik 3D-fysisk modell kan skickas till läkare snabbt och det kirurgiska beslutet kan göras i tid. Arbetsflödet från förvärvet av CT angiografi data till 3D-utskrift visades i figur 1. Från koronal...

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

Här presenterar vi ett protokoll för att använda tre dimensionell tryckta modeller för preoperativ planering och intraoperativ omorganisation av komplicerade vaskulär platser vid hantering av en medfödd anomali i aorta.

Tredimensionella utskrift av en komplex aorta anomali

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

Denna metod kan hjälpa till att besvara viktiga frågor i den komplexa aorta anomali fält om kameran DICOM. Den största fördelen med denna teknik är att 3D-tryckt modell kan minska risken för oförutsägbar vävnadsskada under den komplexa aortaoperationen. För segmentering av en region av intresse importera alla av de beräknade tomografi och geografi bilder i programvaran i ett DICOM-format och dubbelklicka för att öppna patientfallet inom ärendet biblioteket.Välj DICOM-serien och klicka på Modell Recon för att öppna modellen återuppbyggnadssidan. Ha en ingenjör och ett team av hjärtkirurger granska DICOM-formaterade rådata för att identifiera viktiga anatomiska funktioner och regioner av intresse. Om du vill segmentera regionen klickar du på tröskelsegmentering och justerar tröskelintervallet för kärlmasken.Klicka på bekräfta för att generera kärlmasken inom objektlistan och klicka på Recon för att rekonstruera 3D-kärlmasken inom 3D-visningen. Klicka på tröskelsegmentering igen och justera tröskelintervallet för luftstrupsmasken. Klicka på markeringsramssegmentering för att begränsa den region av intresse till mediastinum och lungan och klicka på mask redigera för att radera anslutningen mellan luftstrupen och lungan.Klicka på regionväxa och klicka på någon punkt av masken i någon av 2D-tittarna för att välja ett frö. Bekräfta att regionen växer som ett resultat och att trakeamasken kommer att visas i objektlistan. Klicka sedan på Recon för att rekonstruera 3D-luftstrupen i 3D-visningen och spara den region av intresse som en mask.För 3D-rekonstruktion av regionen av intresse klicka exportera för att exportera 3D-modellen som en standard triangel språkfil och placera modellen på mitten av byggnaden plattform. Rikta in tangenten för kärlens mittlinje vid dess extremitet så att den är parallell med plattformens Z-axel. Stöd kommer automatiskt genereras till överhängen.Klicka på segment och spara och ange lämpliga 3D-utskriftsparametrar på en stereolitografisk skrivare. Efter utskrift, skanna konturerna skivad av programvaran med 405 nanometer ultraviolett ljus för att härda den ljuskänsliga hartset på en tre meter per sekund skanningshastighet. Sedan, före operationen, har kirurgerna använda 3D-tryckta modellen för att göra detaljerade och korrekta kirurgiska planer för patienten från vilken 3D-modellen genererades.Med hjälp av bilder från koronaplanet, det tvärgående planet och det sagittala planet kan den datortomografi och geografi bilden rekonstrueras till en 3D-modell som visas. I dessa bilder kan det anatomiska förhållandet mellan aorta och luftstrupen längs Y-axeln observeras. Efter dess utveckling, denna teknik banade väg för forskare inom 3D-utskrift för att utforska vaskulär 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

Heterotypisk Tredimensionell<em&gt; In Vitro</em&gt; Modellering av Stromal-Epithelial interaktioner Under äggstockscancer Inledande och progression

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

Tredimensionell avbildning av Nociceptiva Intraepidermal nervfibrer i human hud Biopsier

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

Tredimensionell kulturer: Ett verktyg för att studera Normal Acinar arkitektur kontra malignt Omformning av bröstceller

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

Kvantifiering av bröstcancer Cell Invasivt hjälp av en tredimensionell (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

Tredimensionell Samodling modell för Tumör-stromal Interaktion

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

Tredimensionell (3D) Tumör Spheroid invasionsanalys

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

Tredimensionell alginat-pärla Culture of Human hypofysadenom 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

Tredimensionell utskrift guide mall assisterad 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

Multicolor 3D utskrift av komplexa intrakraniella tumörer i neurokirurgi

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

Tredimensionell kollagenmatris byggnadsställning implantation som en leverregenereringsstrategi

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