Name: multicolor 3d printing of complex intracranial tumors in neurosurgery
Uploaded: 2020-01-11T14:00:00
Duration: 14 min 15 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery at JoVE.com

Dele af dette arbejde er blevet præsenteret som en plakat på det årlige møde i det tyske Neuro kirurgiske selskab (DGNC) 2019 i Würzburg, Tyskland og som en kort præsentation på det årlige møde i det tyske selskab for computer og robot assisteret kirurgi (CURAC) 2019 i Reutlingen, Tyskland.

Protokollen blev godkendt af den ansvarlige lokale etiske komité (Ethikkommission der Landesärztekammer Rheinland-Pfalz, Deutschhausplatz 3, 55116 Mainz, Tyskland). Alle institutionelle retningslinjer for behandling og brug af patientdata blev fulgt.
1. segmentering af medicinske billedbehandlings data og oprettelse af en virtuel 3D-model
Bemærk: den software, vi brugte til segmentering, var Amira 5.4.5. Segmenterings processen kan også udføres ved hjælp af open source-software (f. eks. 3D slicer, <a href="https://www.slicer.org/" target="_blank">https://www.Slicer.org/</a>)
<ol><li>Brug billeddata med høj rumlig opløsning (f. eks. en skive tykkelse på 1 mm eller derunder). Her blev der anvendt et kranie CT-datasæt med en skive tykkelse på 0,5 mm og yderligere MRI-data med en skive tykkelse på 1 mm. Brug CT data til segmentering af knogle, kontrast forbedret T1 MRI billeder til segmentering af tumor og neurale strukturer, samt Time-of-Flight (TOF) billeder for fartøjer.</li>
	<li>Download DICOM-filerne på computeren, og Åbn segmenterings softwaren. Importer filerne til de forskellige billedbehandlings metoder, og Vælg mappen med billeddata.</li>
	<li>Klik på CT billeder og forbinde dem med en Volume rendering modul (Volren). Vælg spejl for en mere realistisk gengivelse, og Juster skyderen farve overførsel for kun at visualisere knogle. Fortsæt ved at importere Mr-sekvenser og forbinde dem til en Volume rendering modul samt.</li>
	<li>Registrering<ol>
<li>Da MRI-og CT-billederne ikke overlapper hinanden, er det nødvendigt at smelte de forskellige billeddata. Højreklik derfor på MRI-datasættet, og vælg beregn &Gt; Affin registrering. Vælg Reference ved at klikke på den hvide firkant i modulet, og træk derefter MARKØREN til CT.</li>
		<li>I registrerings modulets egenskaber skal du lade alle indstillinger være som standard og klikke på Juster Centreefterfulgt af Klik på Registrer. De to forskellige billedbehandlings datasæt er nu smeltet sammen. Gentag dette trin for alle yderligere billedbehandlings datasæt.</li>
	</ol></li>
	<li>Verifikation af matchende nøjagtighed:<ol>
<li>Kontroller matchende nøjagtighed ved at skjule volumen gengivelser (Klik på den orange firkant af modulet) og tilføje en Orthoslice modul til Mr images. Klik på den hvide trekant og vælg colorwash. Næste Klik på den hvide firkant, skal du vælge data og forbinde denne port med CT data ved at trække musen på den.</li>
		<li>Juster farveskyderen for at visualisere de neurale strukturer overlejret til knogle kraniets strukturer. Kontroller for eventuelle fejljusteringer ved at skifte vægt faktor skyderen, mens du kigger på grænsen mellem kraniet og hjerne fladerne samt ventriklerne. Gentag denne procedure på forskellige skiver i koronal og sagittale retninger.</li>
	</ol></li>
	<li>Volumetrisk redigering<ol>
<li>Deaktiver Orthoslice -modulets synlighed, og Genaktiver volumen GENGIVELSEN af CT. Gå til CT-dataene, og se efter den laveste værdi i datasættet, i dette tilfælde-2.048.</li>
		<li>Næste Tilføj et volumen redigerings modul, Tilslut volren modul med output data, og Indstil polstring værdi til-2.048.</li>
		<li>Klik på cut inde og markere den region, der skal fjernes i 3D viewport. Bemærk: det er vigtigt at undgå overlapning med dele, der ikke er beregnet til at blive fjernet.</li>
		<li>I dette eksempel blev dele af mandiblen knoglen og de øvre cervikale hvirvler fjernet.</li>
	</ol></li>
	<li>Segmentering af knogle<ol>
<li>Dernæst skal den resterende knogle segmenteret og omdannes til en overflade mesh. For at gøre det skal du klikke på segmenterings editoren, vælge den modificerede CT-billedsekvens og tilføje et nyt Labelset ved at klikke på ny.</li>
		<li>Vælg nu tærskel som en segmenterings mulighed. Indstil den nederste skyder til en værdi af ~ 250 i tilfælde af et CT. Sørg for, at tynde knogle strukturer som den tidsmæssige knogle eller det øvre orbital område er valgt i eksemplet. Ellers kan du justere den nedre tærskel, men undgå at vælge blødt væv.</li>
		<li>Næste Klik på Vælg og endelig tilføje udvælgelsen til labelset (ved at klikke på den røde plus-ikonet).</li>
		<li>Vend tilbage til pooludsigten. Der er oprettet et nyt labelset til CT. Højreklik og vælg Compute &Gt; Surface gen, Kontroller indstillingen compactify , og klik på Anvend.</li>
		<li>Endelig tilføje et Surfaceview modul og justere farven på den genererede mesh.</li>
	</ol></li>
	<li>Segmentering af andre strukturer<ol>
<li>Tilføj andre relevante strukturer ved at gentage de foregående trin. I tilfælde af tumoren blev manuel segmentering anvendt i stedet for en tærskel operation.</li>
		<li>For at udføre manuel segmentering skal du gå til segmenterings editorenog vælge indstillingen manuel segmentering (penselikon) for at markere strukturer som tumoren i hver skive. Tilføj endelig markeringen igen ved at klikke på plus-ikonet. Således vil tumoren, synsnerven, og de intrakranielle fartøjer blive segmenteret og føjet til modellen.</li>
	</ol></li>
	<li>Eksport af masker<ol>
<li>Endelig eksportere de genererede masker i STL-format ved at højreklikke på masken og klikke på Gem. Vælg binær STL som filformat.</li>
	</ol></li>
</ol>2. forberedelse af den virtuelle 3D-model til flerfarvet udskrivning
Bemærk: den software, der bruges til forberedelse af udskrivning i denne protokol, er Netfabb Premium 2019,0. Autodesk tilbyder gratis brug af denne software i sit uddannelsesprogram.
<ol><li>Importér data, og Udfør automatisk reparation.</li>
	<li>Åbn programmet til forberedelse af udskrivning, og Importer de masker, der er genereret i de foregående trin, som nye dele. Kontroller automatisk reparation , og klik på Importér.</li>
	<li>Sletning af små løse dele<ol>
<li>Vælg kraniet og opdele sine skaller i dele ved at klikke på ændre &Gt; opdele skaller i dele. Dette adskiller eventuelle løse genstande, som ikke er forbundet med kraniet knogle.</li>
		<li>Vælg kraniet knogle og slå dens synlighed off.</li>
		<li>Vælg nu alle andre dele og slette dem.</li>
		<li>Slå kraniets synlighed til igen.</li>
		<li>Gentag dette trin for alle andre objekter.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fjern overlappende områder. Bemærk: i nogle regioner, såsom tumoren inde i den petrous spids af kraniet, skærer geometrier af begge objekter hinanden. For at undgå udskrivningsfejl er det nødvendigt at fjerne sådanne skæringspunkter.<ol>
<li>Vælg de to skærende objekter, og klik på booleske handlinger.</li>
		<li>Flyt objektet, der skal trækkes fra den anden til den røde side af listen, og klik på Anvend. Nu er de to objekter klart adskilt. Dette bør kontrolleres ved at skifte deres synlighed.</li>
		<li>Gentag disse trin for at tillade tumor samt arterien inde i tumoren til at blive klart adskilt fra hinanden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tilføj understøttende strukturer, hvor det er nødvendigt.<ol>
<li>I tilfælde af basilær arterien, yderligere understøtninger er nødvendige for at forhindre objektet fra at være en løs del efter udskrivning.</li>
		<li>Tilføj et nyt objekt, i dette tilfælde en cylinder (fil &Gt; del bibliotek), og Juster dets dimensioner og underopdelinger efter behov.</li>
		<li>Placer cylinderen helt sammen med kraniet og fartøjets geometri.</li>
		<li>Nu udføre den booleske operation igen for at trække delene i knoglen og blodkar.</li>
		<li>Gentag dette trin for at tilføje flere understøtninger, hvor det er nødvendigt (f. eks. synsnerven).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. forberedelse til volumetrisk farvning af udvalgte dele
Bemærk: for at tillade volumetrisk farvning af visse dele er det nødvendigt at generere ikke kun en overflade shell, men mange under skaller (ekstra flader) inde i objektet.
<ol><li>Vælg tumoren, i dette tilfælde, og generere en ny shell fra det (højreklik > ændre &Gt; generere Shell).</li>
	<li>Indstil en shell tykkelse på 0,3 mm i den indvendige offset-tilstand med en nøjagtighed på 0,15 mm og Anvend. Markér afkrydsningsfeltet Behold oprindelig del . Dette genererer en indvendig skal med en afstand på 0,3 mm til den oprindelige overflade.</li>
	<li>Vælg den udvendige overflade af begge skaller og generere en ny shell fra det. Vælg en shell tykkelse på 0,25 mm i Hultilstand med en nøjagtighed på 0,15 mm. Vælg også afkrydsningsfeltet Fjern oprindelig del . Dette genererer et mellemrum på 0,05 mm mellem de to tilstødende skaller.</li>
	<li>Gentag trin 3.1-3.3, så der oprettes flere indvendige skaller med konstante tykkelser og invariant forskydninger. Bemærk: det anbefales at bruge en shell tykkelse på 0,35 – 0,25 mm samt en forskydning på 0,1 – 0,05 mm for at opnå glat volumetrisk farve.</li>
	<li>Gentag trin 3.1-3.4 med alle andre objekter, såsom blodkarrene.</li>
</ol>4. farvning og eksport af 3D-modellen
Bemærk: farvning af alle dele af modellen, herunder de særskilte indlejrede skaller, sker ved hjælp af Netfabb-softwaren.
<ol><li>Vælg en del, der skal farves, i menuen dele i venstre side. Dobbeltklik på ikonet tekstur og farvemaske . Vælg en farve ved at klikke på farvebjælken i højre side. I den øverste menu venstre klik på Paint på skaller ikon. Derefter venstre klik på den model, vises i skærmen Center. Endelig venstre klik på Anvend ændringer boks i nederste højre hjørne. Sørg for at bekræfte Fjern valget af den gamle del .</li>
	<li>Gentag disse trin med alle andre objekter og skaller.</li>
	<li>Eksporter alle objekter. Vælg alle objekter, der skal udskrives, herunder understøtninger og indvendige skaller, og Eksporter dem som individuelle filer. Sørg for at vælge VRML (WRL)-formatet, fordi STL-formatet ikke kan transportere farveoplysningerne.</li>
</ol>5. udskrivning og efter behandling af 3D-modellen
<ol><li>Konfigurer 3D-printeren Bemærk: 3DPrint-softwaren (version 1,03) blev brugt til at styre ZPrinter 450 binder jetting Machine.<ol>
<li>Åbn softwaren og Importer de farvede VRML-filer ved at klikke på Åbn og vælge alle relevante data. Klik på knappen Åbn i nederste højre vindues hjørne. Vælg millimeter som enheder i det efterfølgende vindue. Sørg for at tjekke hold position og retning samt Anvend indstillinger til alle filer bokse. Endelig vælge Z151 som materialetype. Klik på knappen næste .</li>
		<li>For at placere 3D-objekterne inde i Build-lydstyrken, markeres alle objekter ved at trykke på &LT; STRG > + A- tasten.<ol>
<li>I øverste venstre vindue, der repræsenterer XY-visningen af build-lydstyrken, skal du klikke på og trække de markerede objekter til midten. I nederste venstre vindue, der repræsenterer XZ-visningen af build-lydstyrken, skal du klikke og trække objekterne i midten af den nederste del over den gule linje.</li>
			<li>Hvis en hel kranium model er trykt, skal du sørge for, at åbningen vender opad. Hvis isolerede små modeller udskrives, skal du sørge for at justere sarte dele såsom beholdere med XY-flyet, fordi denne retning vil øge styrken af de respektive dele.</li>
			<li>Kontroller den korrekte retning af modellerne ved at klikke og flytte dem i vinduet i højre side.</li>
		</ol>
</li>
		<li>For at forberede byggeprocessen skal du klikke på opsætnings ikonet i den øverste menu. Sørg for, at den korrekte materiale type er valgt, og at lagtykkelsen er indstillet til 0,1 mm. Beskærings kompensationen skal kontrolleres, og indstillingen Udskriv i monokrom er ikke markeret.</li>
		<li>For at starte udskrivningen skal du klikke på ikonet Byg i den øverste menu. I det efterfølgende vindue Vælg hele Build og klik på OK knappen. Sørg for, at alle listede elementer er indstillet korrekt i følgende printer status dialog, og at printeren er online. Klik derefter på knappen Udskriv i den nederste del af dialogboksen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Efter behandling af modellen Bemærk: Brug altid en laboratorie frakke, handsker, Øjenværn og en maske, mens du håndterer det løse pulver og hærdende opløsningen. Arbejd altid på et godt ventileret område.<ol>
<li>Udpakning<ol>
<li>Efter udskrivningen er færdig, Pak modellen ud ved forsigtigt at fjerne det løse pulver med den integrerede støvsuger. Det er vigtigt ikke direkte at kontakte modellen med sugeslangen for at forhindre tynde konstruktioner i at bryde fra hinanden.</li>
			<li>Fjern modellen og Rengør den ved at anvende trykluft samt rense den med en blød børste. Tykkere, mere stabile, dele af modellen kan desuden være malet med en hårdere børste. Dette valgfrie trin giver mulighed for en jævnere overfladefinish. Husk, at i denne tilstand modellen er stadig meget skrøbelig.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Infiltration<ol>
<li>Sæt modellen inde i et plastik karbad.</li>
			<li>Infiltrer den forsigtigt med hærdning opløsningen, indtil der ikke er nogen hvidlig områder synlige.</li>
			<li>Overskuds opløsningen skal fjernes med trykluft og engangs papirhåndklæder for at opretholde alle overfladens detaljer.</li>
			<li>Lad modellen helbrede i flere timer, indtil den er helt tør.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Frank, G., 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=The+endoscopic+transnasal+transsphenoidal+approach+for+the+treatment+of+cranial+base+chordomas+and+chondrosarcomas.">The endoscopic transnasal transsphenoidal approach for the treatment of cranial base chordomas and chondrosarcomas.</a> Neurosurgery. 59, 50-57 (2006).</li><li>Wu, P., 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=Quantitative+evaluation+of+different+far+lateral+approaches+to+the+cranio-vertebral+junction+using+the+microscope+and+the+endoscope:+a+cadaveric+study+using+a+tumor+model.">Quantitative evaluation of different far lateral approaches to the cranio-vertebral junction using the microscope and the endoscope: a cadaveric study using a tumor model.</a> Acta Neurochirurgica. 160, 695-705 (2018).</li><li>Huang, X., 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=A+small+3D-printing+model+of+macroadenomas+for+endoscopic+endonasal+surgery.">A small 3D-printing model of macroadenomas for endoscopic endonasal surgery.</a> Pituitary. 22 (1), 46-53 (2018).</li><li>Stone, J. J., Matsumoto, J. M., Morris, J. M., Spinner, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preoperative+Planning+Using+3-Dimensional+Printing+for+Complex+Paraspinal+Schwannoma+Resection:+2-Dimensional+Operative+Video.">Preoperative Planning Using 3-Dimensional Printing for Complex Paraspinal Schwannoma Resection: 2-Dimensional Operative Video.</a> Operative Neurosurgery. 16 (3), 80 (2018).</li><li>Scerrati, A., 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=A+workflow+to+generate+physical+3D+models+of+cerebral+aneurysms+applying+open+source+freeware+for+CAD+modeling+and+3D+printing.">A workflow to generate physical 3D models of cerebral aneurysms applying open source freeware for CAD modeling and 3D printing.</a> Interdisciplinary Neurosurgery. 17, 1-6 (2019).</li><li>Kamio, T., 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=Utilizing+a+low-cost+desktop+3D+printer+to+develop+a+"one-stop+3D+printing+lab"+oral+and+maxillofacial+surgery+and+dentistry+fields.">Utilizing a low-cost desktop 3D printer to develop a "one-stop 3D printing lab" oral and maxillofacial surgery and dentistry fields.</a> 3D Printing in Medicine. 4, 6 (2018).</li><li>Kondo, 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=A+neurosurgical+simulation+of+skull+base+tumors+using+a+3D+printed+rapid+prototyping+model+containing+mesh+structures.">A neurosurgical simulation of skull base tumors using a 3D printed rapid prototyping model containing mesh structures.</a> Acta Neurochirurgica. 158, 1213-1219 (2016).</li><li>Awad, M., Gogos, A. J., Kaye, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skull+base+chondrosarcoma.">Skull base chondrosarcoma.</a> Journal of clinical Neuroscience: Official Journal of the Neurosurgical Society of Australasia. 24, 1-5 (2016).</li><li>Jones, P. S., 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=Outcomes+and+patterns+of+care+in+adult+skull+base+chondrosarcomas+from+the+SEER+database.">Outcomes and patterns of care in adult skull base chondrosarcomas from the SEER database.</a> Journal of Clinical Neuroscience: Official Journal of the Neurosurgical Society of Australasia. 21, 1497-1502 (2014).</li><li>Karakas, A. B., Govsa, F., Ozer, M. A., Eraslan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Brain+Imaging+in+Vascular+Segmentation+of+Cerebral+Venous+Sinuses.">3D Brain Imaging in Vascular Segmentation of Cerebral Venous Sinuses.</a> Journal of Digital Imaging. 32 (2), 314-321 (2018).</li><li>Dong, M., 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=Three-dimensional+brain+arteriovenous+malformation+models+for+clinical+use+and+resident+training.">Three-dimensional brain arteriovenous malformation models for clinical use and resident training.</a> Medicine. 97, 9516 (2018).</li><li>Dolinski, N. D., 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=Solution+Mask+Liquid+Lithography+(SMaLL)+for+One-Step,+Multimaterial+3D+Printing.">Solution Mask Liquid Lithography (SMaLL) for One-Step, Multimaterial 3D Printing.</a> Advanced Materials. 30, 1800364 (2018).</li><li>Coelho, G., 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=Multimaterial+3D+printing+preoperative+planning+for+frontoethmoidal+meningoencephalocele+surgery.">Multimaterial 3D printing preoperative planning for frontoethmoidal meningoencephalocele surgery.</a> Child's Nervous System: ChNS: Official Journal of the International Society for Pediatric Neurosurgery. 34, 749-756 (2018).</li><li>Javan, R., Cho, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Assembled+Prototype+Multimaterial+Three-Dimensional-Printed+Model+of+the+Neck+for+Computed+Tomography-+and+Ultrasound-Guided+Interventional+Procedures.">An Assembled Prototype Multimaterial Three-Dimensional-Printed Model of the Neck for Computed Tomography- and Ultrasound-Guided Interventional Procedures.</a> Journal of Computer Assisted Tomography. 41, 941-948 (2017).</li></ol>

Denne undersøgelse blev støttet af et stipendium fra det medicinske fakultet fra Johannes Gutenberg-universitetet i Mainz til M.K. ("Biomatics-Stufe 1 Förderung").

Behandlingen af intrakraniel chondrosarkom er hovedsageligt baseret på komplet kirurgisk fjernelse. Ofte placeret på den petrous spids, denne tumor er tæt på vigtige strukturer som den interne carotis arterie, synsnerven, og hypofysen. Derfor er planlægning af kirurgiske forløbskurver et afgørende skridt forud for kirurgi. Flerfarvet 3D-udskrivning giver mulighed for fusion af disse strukturer, der hver er afledt af forskellige billedbehandlings metoder, til et enkelt objekt.
Under forberedelsen til 3D-udskrivning er det vigtigt omhyggeligt at vælge passende billeddata. Billeder i høj opløsning med en lille skive tykkelse er velegnede til 3D-genopbygning og glatte overgange, hvorimod højsnittykkelser vil producere grove, ujævne genstande. Et andet kritisk trin i metoden er at undgå eventuelle skæringspunkter mellem to tilstødende objekter såsom tumor og kraniet knogle. Der skal derfor udføres booleske handlinger for at trække et objekt fra det andet.
For at give mulighed for volumetrisk farvning er det nødvendigt at oprette løg Shell-lignende under flader inde i et objekt (figur 2a,B). Det er nødvendigt at have en minimumsafstand mellem to tilstødende overflader på mindst 0,1 mm for at opnå glat farvede objekter (figur 2D). Hvis den valgte afstand er over denne værdi, kan de enkelte skaller i objektet blive synlige (figur 2c). Opmærksomheden bør rettes mod et øget farveforbrug af 3D-printeren ved brug af volumetrisk farve. Desuden er det også vigtigt at kontrollere modellen for eventuelle løse dele og tilføje understøtninger, når det er nødvendigt (f. eks. basilær arterien).
Metoden kan kun producere stiv, gips-lignende materiale, der ikke er meget holdbar. Især uden hærdning procedure, kan modellen let ødelægges under udpakning procedure. Således har skrøbelige elementer som blodkar ofte tendens til at bryde fra hinanden.
Teknikken er heller ikke egnet til simulering af blødt væv. For at simulere hjernevæv, for eksempel, kan det være nødvendigt at enten udskrive det med en metode, der er i stand til at producere bløde og hårde materialer direkte12,13 eller til at udskrive forme, der kan bruges til at kaste bløde objekter, såsom silikone gummi14. I et test tilfælde, sidstnævnte metode blev brugt til at simulere en blød tumor. Begrænsningen af denne sidste procedure var, at selv om silikone tumor var meget fleksibel, var det nødvendigt at have nok plads til at indsætte det i 3D trykt model. Desuden var det ikke muligt at skabe indvendige strukturer, såsom et blodkar.
3D binder jetting er en additiv fremstillingsteknik, der samlerobjekter ved delvis hærdning og farve tynde lag af pulver. Således, det giver mulighed for trykning en næsten ubegrænset vifte af farver, farveovergange, og farvede strukturer inde i mængden af objekter i en enkelt proces.
Sammenlignet med andre trykteknikker såsom filament printere, der producerer de laveste omkostninger, men kun tillader to eller tre farver på én gang, og poly jet printere, der producerer flerfarvede, multi-materiale objekter, men er meget dyre, denne teknik tilbyder en kompromis til en overkommelig pris. Den gennemsnitlige materielle omkostning for et trykt kranium var omkring €150.
Med denne metode er det muligt at visualisere endnu mere abstrakte data såsom filament fibre afledt af MRI fiber tracking sekvenser eller funktionelle Imaging skildrer, for eksempel, hjernen tale område (f. eks, Broca% s område).
Bortset fra kirurgisk simulering, 3D trykt, fuldt farvede modeller af virkelige patient anatomi kan bidrage til at forbedre uddannelsen af medicinske studerende eller unge læger, så de bedre kan forstå komplekse anatomiske relationer. Det er også et vigtigt redskab i patient undervisningen.

Kirurgisk behandling af kraniet base tumorer er en udfordrende opgave, der kræver præcis præoperativ planlægning1. Multimodal billeddannelse ved hjælp af computertomografi (CT) og magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) giver kirurgen oplysninger om patientens individuelle anatomi. I klinisk praksis visualiseres denne diagnostiske information ved at vise en serie af to-dimensionelle (2D) tværsnit, der repræsenterer forskellige aspekter af anatomi (f. eks CT for visualisering af knogle, CT angiografi for fartøjer, MRI for blødt væv).
Men, især for begyndere, medicinske studerende, og patienter, forstå de komplekse relationer mellem de forskellige 3D-strukturer til tværsnitsbilleder er udfordrende. Ved siden af nekro Studies2, kan dette problem løses ved at etablere Real-size anatomiske modeller af individuelle patologier, der viser anatomiske strukturer i forskellige farver3.
Takket være de tekniske fremskridt i de seneste år giver 3D-udskrivnings teknologier mulighed for omkostningseffektiv opførelse af komplekse former4,5. Derfor giver denne teknik mulighed for at konstruere patient-specifikke anatomiske modeller, der er håndgribelige, klart skildrer rumlige relationer, og kan bruges til kirurgisk planlægning og simulering. Især i sjældne og komplekse tilfælde som petrous Apex chondrosarcomas, præoperativ simulering af tumor fjernelse i en individuel sag kan bidrage til at forbedre selvtilliden hos kirurgen og patientens udfald.
Fælles FDM-trykning (filament deposition modellering) teknikker giver kun mulighed for at skabe objekter med en lukket overflade i en eller et begrænset udvalg af farver6. For at give en model for kirurgisk simulering, der indeholder forskellige komplekse formede anatomiske strukturer hovedsageligt indlejret inde i hinanden, er fuldt volumetrisk farvede 3D-udskrifter nødvendige. Dette giver mulighed for en efterfølgende fjernelse af vævs lag, indtil en intern struktur er afsløret.
Gips-baserede farve 3D binder jetting er en teknik i stand til at producere de nødvendige flerfarvede modeller7. Der henviser til, at i sine standardkonfigurationer kun overfladen af en genstand kan være farvet, heri en modificeret teknik er beskrevet for at sikre volumetrisk anvendelse af farve til interne anatomiske strukturer.
For at demonstrere denne teknik, tilfælde af patienter med kraniet base chondrosarcomas blev valgt som et eksempel. Chondrosarcomas tegner sig for 20% af alle neoplasi i skeletsystemet, for det meste placeret i de lange knogler. Primær kraniet base chondrosarcomas er en sjælden tilstand ansvarlig for 0,1 – 0,2% af alle intrakranielle tumorer8. Hovedsageligt placeret på den petrous Apex, disse tumorer vokse i et komplekst anatomisk miljø involverer pivotale strukturer såsom den interne carotis arterie, optik og andre kranielle nerver, samt hypofysen. Behandling af disse neoplasmer er primært fokuseret på en total kirurgisk resektion, fordi adjuverende behandlinger alene (f. eks. stråling) ikke er effektive nok9.
På grund af kompleksiteten og sjældenhed af denne tumor enhed, præoperative kirurgiske simulering i en 3D trykt kraniet model kan bidrage til bedre at visualisere og forstå anatomi og til at hjælpe kirurgen opnå fuldstændig resektion. Som det fremgår af andre10,11 3D udskrivning af patient-specifikke modeller forbedrer både beboernes og erfarne neurokirurger ' forståelse af komplekse Neuroanatomi.
Men at skabe sådanne individualiserede modeller fra medicinsk billeddannelse data kræver færdigheder i billedsegmentering, 3D modellering, og 3D-udskrivning, især når anatomiske strukturer skal udskrives i forskellige farver. Dette manuskript har til formål at gøre fabrikation af de beskrevne anatomiske modeller mere tilgængelig for andre ved at give en detaljeret protokol til konvertering medicinsk billeddannelse data i virtuelle 3D-modeller og til fremstilling af flerfarvede 3D-objekter.
Arbejdsprocessen består hovedsageligt af fire dele: 1) segmentering af medicinske billedbehandlings data og oprettelse af en virtuel 3D-model; 2) forberedelse af den virtuelle 3D-model til flerfarvet 3D-udskrivning; 3) forberedelse til volumetrisk farvning af udvalgte dele; og 4) 3D-udskrivning og efter behandling.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D printer</td>
			<td>3D Systems (formerly Zcorp)</td>
			<td>x</td>
			<td>Zprinter Z450</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printing software</td>
			<td>3D Systems (formerly Zcorp)</td>
			<td>x</td>
			<td>3DPrint Software (Version 1.03)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Binder solution for cartridge</td>
			<td>4D Concepts GmbH, Gro&#223;-Gerau, Germany</td>
			<td>42-0100-7001</td>
			<td>VisiJet PXL Binder Cartridge clear 1 x ca. 1 Liter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infiltration solution</td>
			<td>4D Concepts GmbH, Gro&#223;-Gerau, Germany</td>
			<td>42-0250-1090</td>
			<td>Color-Bond 90, 1 bottle, 454 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modeling Software for 3D print preparation</td>
			<td>Autodesk, San Rafael, CA, USA</td>
			<td>x</td>
			<td>Netfabb Premium (Version 2019.0)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Print head for binder</td>
			<td>4D Concepts GmbH, Gro&#223;-Gerau, Germany</td>
			<td>42-0150-2010</td>
			<td>HP 11 print head (C4810A)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Print head for color</td>
			<td>4D Concepts GmbH, Gro&#223;-Gerau, Germany</td>
			<td>42-0150-2011</td>
			<td>HP 57 printhead C 6657 AE Tricolor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printing powder</td>
			<td>4D Concepts GmbH, Gro&#223;-Gerau, Germany</td>
			<td>42-0050-2061</td>
			<td>VisiJet PXL Core Eco Drum ca. 14 kg - ca. 11,47 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Segmentation software</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td>x</td>
			<td>Amira 5.4.5</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multicolor 3d printing of complex intracranial tumors in neurosurgery

Tredimensionelle (3D) udskrivnings teknologier giver mulighed for at visualisere patientspecifikke patologier i en fysisk model med korrekte dimensioner. Modellen kan bruges til planlægning og simulering af kritiske trin i en kirurgisk tilgang. Derfor er det vigtigt, at anatomiske strukturer som blodkar i en tumor kan udskrives til at være farvet ikke kun på deres overflade, men i hele deres volumen. Under simulering dette giver mulighed for fjernelse af visse dele (f. eks, med en høj hastighed boremaskine) og afslørende internt placeret strukturer af en anden farve. Således kan diagnostiske oplysninger fra forskellige billedbehandlings metoder (f. eks. CT, MRI) kombineres i en enkelt kompakt og håndgribelig genstand.
Men, forberedelse og trykning af en sådan fuldt farvet anatomisk model er stadig en vanskelig opgave. Derfor gives en trinvis vejledning, der demonstrerer fusionens forskellige tværsnits billeddatasæt, segmentering af anatomiske strukturer og skabelse af en virtuel model. I et andet trin den virtuelle model er trykt med volumetrisk farvede anatomiske strukturer ved hjælp af en gips-baserede farve 3D binder jetting teknik. Denne metode giver meget nøjagtig reproduktion af patient-specifikke anatomi som vist i en serie af 3D-trykte petrous Apex chondrosarcomas. Desuden kan de skabte modeller skæres og bores, afslører interne strukturer, der giver mulighed for simulering af kirurgiske procedurer.

Otte patienter med chondrosarkom af den petrous Apex blev udvalgt til studiet og virtuelle 3D-modeller blev oprettet, hver indeholder knogle, tumor, fartøjer, hypofysen, og optisk nerve passage. Tre modeller gennemgik flerfarvede 3D-print ved hjælp af gips-baserede farve 3D binder jetting teknik (figur 1a1, a2). Derudover blev der skabt en enkelt tumor med en intern arterie (figur 1B1) for at vise fordelene ved volumetrisk farvning i forhold til overfladefarvning (figur 1B2, B3).
Disse modeller blev brugt til at demonstrere simulering af en kirurgisk tilgang (f. eks, Burr hul skabelse) og tumor resektion. Denne udskrivnings teknik gjorde det muligt at kombinere anatomiske strukturer afledt fra forskellige billedbehandlings metoder til et enkelt objekt.
materialet havde knogle lignende egenskaber og kunne let bores uden at smelte. Det var således muligt at bruge den til at simulere en kirurgisk adgangsvej. Efter hærdning procedure var det stabilt nok til at reproducere selv skrøbelige strukturer som intracerebral fartøj træ.
Evnen til at farve hele volumen af modellen tillod et objekts indre struktur, såsom den interne carotis arterien rejse gennem tumoren, der skal klart visualiseret. Ved at fjerne lag af tumor med boret, den røde arterie blev gradvist afsløret under kirurgisk simulering.
For at bevise nøjagtigheden af teknikken, blev 3D-modeller scannet i en computer tomograph. De modeller, der blev oprettet til udskrivning, blev overlejret til disse scanninger. Der blev oprettet en afvigelses tilknytning, og nøjagtigheden blev bestemt i 50 tilfældigt valgte overflade punkter. En gennemsnitlig afvigelse på 0,021 mm viser den høje overensstemmelse med 3D-udskriften i forhold til de oprindelige data.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60471/60471fig01.jpg"> Figur 1: volumetrisk vs. overflade farvede 3D-udskrifter. A1. Eksemplarisk fuld farve 3D print af en patient med chondrosarkom på højre petrous Apex. A2. Detaljeret visning af anatomiske strukturer (Arrow = intern carotis arterie bifurcation; O = synsnerven chiasm; T = tumor). B1. Blod fartøj krydser tumorvolumen og tværsnits niveau (stiplede linje). B2. Den konventionelle multifarvet Trykteknik afslører kun farve ved overfladen. B3. Den modificerede teknik producerer volumetrisk farvede objekter egnet til avanceret kirurgisk simulering. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60471/60471fig01large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60471/60471fig02.jpg"> Figur 2: workflow for volumetrisk farvning af 3D-udskrifter. A. virtuel 3D-model af en tumor med et blodkar, der krydser sin volumen uden indvendige skaller. B. en tumor og et blodkar med flere indvendige skaller (afstand 0,05 mm). C. et eksempel på en høj skal afstand (1 mm). De enkelte lag af farvede og hvide skaller er stadig synlige. D. et eksempel på lille Shell afstand (0,1 mm). Objektets indvendige lydstyrke er helt farvet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60471/60471fig02large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery at JoVE.com

Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery

Protokollen beskriver fabrikation af fuldt farvede tredimensionelle udskrifter af patientspecifikke, anatomiske kranier modeller, der skal anvendes til kirurgisk simulering. De afgørende trin for at kombinere forskellige billedbehandlings metoder, billedsegmentering, tredimensionel model udtræk og produktion af udskrifterne forklares.

Flerfarvet 3D-udskrivning af komplekse intrakranielle tumorer i neurosurgery

Three-dimensional (3D) printing technologies offer the possibility of visualizing patient-specific pathologies in a physical model of correct dimensions. ...

Målet med denne procedure er at demonstrere trinene til at skabe 3D-printede, fuldt farvede, patientspecifikke anatomiske modeller ved hjælp af data fra forskellige billeddannelsesmodaliteter. Ved at bruge eksemplet med chondrosarcomas af petrous apex, hele processen med billedfusion og segmentering, generering af en virtuel 3D-model og fremstilling af 3D-print er demonstreret. Desuden er volumetrisk farve af 3D-udskrifter egnet til kirurgisk simulering beskrevet.En række billeddannelse modaliteter, såsom computertomografi og magnetisk resonans imaging, viser forskellige aspekter af det kirurgiske sted, såsom knogle, blødt væv, tumor, og fartøjer. 3D-printteknologier giver en unik mulighed for at kombinere disse forskellige aspekter i et enkelt, kompakt og håndgribeligt objekt i virkelige størrelsesdimensioner, der kan studeres og bruges til at simulere den kirurgiske tilgang. Især for kirurgisk simulering, er det vigtigt at producere 3D-udskrifter ikke kun farvet på overfladen for at give dybdegående volumetrisk farve til klart visualisere strukturer indlejret inde i hinanden, såsom et blodkar krydser en tumor.Denne video tilbyder en trin-for-trin guide til fremstilling af en fuldt farvet anatomisk model baseret på eksemplet med en chondrosarcoma af petrous apex. De afgørende trin i denne procedure er fusion og segmentering af medicinske billedbehandlingsdata, efterfulgt af oprettelsen af en virtuel 3D-overflademodel. Som et tredje trin er den virtuelle model forberedt til 3D-udskrivning i flere farver, herunder en ændret arbejdsproces, der tillader volumetrisk farvelægning af bestemte dele.Endelig beskrives trykning og efterbehandling. Det er vigtigt at bruge billeddata med høj rumlig opløsning, for eksempel en udsnitstykkelse på en millimeter eller mindre. CT blev brugt til segmentering af knogler.Kontrast-forstærket T1 MR-billeder blev brugt til segmentering af tumor og neurale strukturer og TOF billeder til fartøjer. Hent DICOM-filerne på computeren, og åbn Amira Software. Importer filerne til de forskellige billedmodaliteter, og vælg mappen med billeddataene.Klik på CT-billederne, og tilslut dem med volumengengivelsesmodulet. Vælg Spejlende for en mere realistisk gengivelse, og juster farveoverførselsskyderen for kun at visualisere knogler. Fortsæt ved at importere MR-sekvenserne, og tilslut dem også til et volumengengivelsesmodul.Da MR- og CT-billeder ikke overlapper hinanden, er det nødvendigt at sammensmelte de forskellige billeddata. Højreklik derfor på MRI-datasættet, og vælg Beregn, Affine Registration. Vælg Reference, og direkte markøren til CT. I registreringsmodulets egenskaber skal du lade alle indstillinger være på standard og klikke på Juster centre efterfulgt af at klikke på Registrer.De to forskellige billeddatasæt er nu smeltet. Gentag dette trin for alle yderligere billeddatasæt. Kontroller den matchende nøjagtighed ved at skjule volumengengivelserne og tilføje et OrthoSlice-modul til MR-billederne.Vælg Farvevask. Klik derefter på Data, og tilslut denne port med CT ved at trække musen over på den. Juster farven skyderen til at visualisere de neurale strukturer overlejret til knoklet kraniet strukturer.Kontroller for eventuelle forskydninger ved at skifte vægtfaktor skyderen og ser på grænsen mellem kraniet og hjernens overflade, samt hjertekamrene. Gentag denne procedure på forskellige skiver og i koronale og sagittale retninger. Deaktiver OrthoSlice-modulets synlighed, og genaktiver volumengengivelsen af CT. Gå til CT-dataene, og se efter den laveste værdi i dette datasæt, i dette tilfælde minus 2, 048.Tilføj derefter et volumenredigeringsmodul, forbind Volren-modulet med outputdataene, og angiv værdien for polstring til minus 2, 048. Klik på Klip indvendig, og markér den region, der skal fjernes i 3D-visningsporten. Bemærk, at det er vigtigt at undgå overlapning med dele, der ikke er beregnet til at blive fjernet.I dette eksempel blev dele af underkæbebenet og de øvre halshvirvler fjernet. Dernæst vil den resterende knogle blive segmenteret og omdannet til en overflademaske. Klik derfor på Segmenteringseditoren, og vælg den ændrede CT-billedsekvens, og tilføj et nyt etiketsæt.Vælg nu Tærskel som segmenteringsindstilling. Indstil den nederste skyder til en værdi på omkring 250 i tilfælde af en CT. Sørg for tynde knoglestrukturer såsom den tidsmæssige knogle eller den øvre orbital region, der skal vælges i preview. Ellers skal du justere den lavere tærskel, men undgå at vælge blødt væv.Klik derefter på Vælg. Og endelig skal du føje markeringen til etiketsættet. Gå tilbage til poolvisningen.Der er oprettet et nyt etiketsæt til CT. Højreklik, og vælg Beregn, Surface Gen, markér indstillingen Komprimering, og klik på Anvend. Tilføj til sidst et Surface View-modul, og juster farven på den genererede maske. Tilføj andre relevante strukturer ved at gentage de foregående trin.I tilfælde af tumoren blev manuel segmentering anvendt i stedet for tærskeloperationen. Således tumoren, synsnerven, og de intrakranielle fartøjer blev segmenteret og tilføjet til modellen. Endelig eksportere de genererede masker ved at højreklikke på masken og klikke på Gem.Vælg STL som filformat. Åbn Netfabb, og importer de masker, der blev genereret i de foregående trin, som nye dele. Kontroller Automatisk reparation, og klik på Importér.Vælg kraniet, og opdele sine skaller i dele. Dette adskiller alle løse genstande, der ikke er forbundet til kranieknoglen. Vælg kranieknoglen, og slå dens synlighed fra.Vælg nu alle andre dele, og slet dem. Gentag dette trin for alle andre objekter. Bemærk, i nogle regioner, såsom tumor inde i petrous spids af kraniet, geometrier af begge objekter skærer med hinanden.For at undgå udskrivningsfejl er det nødvendigt at fjerne sådanne vejkryds. Vælg derfor de to krydsende objekter, og klik på Booleske handlinger. Flyt det objekt, der skal trækkes fra det andet, til den røde side af listen, og klik på Anvend.Nu er de to objekter klart adskilt, hvilket skal kontrolleres ved at skifte deres synlighed. Ved at gentage disse trin, tumoren samt arterien inde i tumoren er klart adskilt fra hinanden. I tilfælde af basilar arterie, yderligere støtter er nødvendige for at forhindre objektet i at være en løs del efter udskrivning.Tilføj et nyt objekt, i dette tilfælde en cylinder, og juster dets dimensioner og underinddelinger efter behov. Placer cylinderen til helt skærer med kraniet og fartøjets geometri. Nu udføre booleske operation igen for at trække delene i knoglen og blodkar.Gentag dette trin for at tilføje flere understøtninger, hvor det er nødvendigt. For at tillade volumetrisk farve af visse dele, er det nødvendigt at generere ikke kun en overflade shell, men mange underskaller inde i objektet. Vælg tumor, og generere en ny shell fra det.Indstil en skaltykkelse på 3 millimeter i den indre forskydningstilstand med en nøjagtighed på 15 millimeter, og anvend. Dette genererer en indre skal med en afstand på 3 millimeter til den oprindelige overflade. Vælg den ydre skal, og generer en ny skal fra den.Vælg skaltykkelsen på 25 millimeter i hultilstand med en nøjagtighed på 15 millimeter. Markér også afkrydsningsfeltet Fjern den oprindelige del. Dette genererer et mellemrum på 05 millimeter mellem de to tilstødende skaller.Ved at gentage disse trin oprettes flere indvendige skaller med konstante tykkelser og invariante forskydninger. Det anbefales at bruge en skaltykkelse på 35 til 25 millimeter, samt en offset på 1 til 05 millimeter for at opnå glat volumetrisk farve. Gentag disse trin med alle andre objekter, såsom blodkarrene.I det sidste trin skal udskriftsfarven for hvert objekt angives. Vælg derfor en del, der skal farves. Dobbeltklik på Tekstur og Farve mesh, og vælg en farve.Klik på ikonet Paint on Shells efterfulgt af at klikke på den model, der vises i skærmcenteret. Til sidst skal du anvende ændringer og sørge for at bekræfte dialogboksen Fjern gammel del. Gentag disse trin med henholdsvis alle andre objekter og skaller.Endelig skal du eksportere alle objekter, der skal udskrives, herunder understøtninger og indre skaller, og eksportere dem som individuelle filer. Sørg for at vælge VRML-formatet, da STL-formatet ikke er i stand til at transportere farveoplysningerne. Åbn 3D-systemets 3D-udskrivningssoftware, og importer de VRML-filer, der blev oprettet i det forrige trin.Vælg millimeter som enhed. Markér Bevar position, og anvend på alle filer. Og indstil materialetypen til ZP151.Placer nu 3D-modellen i udskriftsvolumenet ved at justere dens position og rotation. I tilfælde af kraniet model, skal du sørge for åbningen vender opad. Gå til Opsætning, vælg ZP151 som materialetype, og angiv lagtykkelsen til 1 millimeter.Markér Beskæringskompensation, og bekræft. Klik derefter på Byg, og lad alle indstillinger være foruddefinerede. Endelig skal du kontrollere printerens status og klikke på Udskriv.Når udskriften er færdig, skal du pakke modellen ud ved forsigtigt at fjerne løst pulver med en støvsuger. Det er vigtigt ikke at komme i direkte kontakt med modellen med sugerøret for at forhindre tynde strukturer i at gå i stykker. Fjern modellen, og rengør den ved omhyggeligt at påføre trykluft samt rengøre den med en blød børste.I denne tilstand er modellen stadig meget skrøbelig. For at øge stabilitet og farve situation, sætte modellen inde i en plastik badekar, og infiltrere det med en hærdning løsning. Overskydende opløsning skal fjernes med trykluft for at holde alle overfladedetaljer bevaret.Lad modellen hærde i flere timer, indtil den er helt tør. Forskellige flerfarvede 3D-udskrifter af patienter med chondrosarcoma blev skabt. Teknikken med flerfarvet 3D-print giver mulighed for at sammensmelte forskellige anatomiske aspekter såsom knoklede og bløde vævsstrukturer, der hver stammer fra forskellige billeddannelsesmodealiteter, der skal kombineres i et enkelt objekt.I en kirurgisk simulering setup, gips materiale af flerfarvet print viste knogle-lignende egenskaber og kunne let bores og skæres. Denne teknik giver også mulighed for at farve et objekt interne struktur, såsom den interne halspulsåren rejser gennem tumoren. Ved at fjerne lag af tumor med boret, den røde arterie er afsløret under kirurgisk simulering.For at bevise teknikkens nøjagtighed blev 3D-modeller scannet i den beregnede tomograf. De modeller, der blev skabt til udskrivning, blev overlejret til disse scanninger. Der blev oprettet en afvigelsestilknytning, og nøjagtigheden blev bestemt i 50 tilfældigt valgte overfladepunkter.En gennemsnitlig afvigelse på 21 mikron viser den høje overensstemmelse med 3D-printet sammenlignet med de oprindelige data. Det blev påvist, hvordan man kombinerer forskellige kliniske billeddannelse modaliteter i en enkelt flerfarvet 3D print. Desuden blev der fremlagt en ændring af standardarbejdsgangen for 3D-udskrivning for at muliggøre produktion af volumetrically farvede modeller.Desuden viste overlappende nøjagtighed af 3D-udskrifter sammenlignet med de oprindelige billeddata en høj præcision. Afslutningsvis tillader disse fuldt farvede modeller kirurgisk simulering af selv komplekse og anatomiske situationer, såsom kraniebaserede tumorer, som er blevet præsenteret i en række casestudier.

Research

JoVE Journal

Medicine

Intracranial Implantation with Subsequent 3D In Vivo Bioluminescent Imaging of Murine Gliomas

Intracranial Implantation with Subsequent 3D In Vivo Bioluminescent Imaging of Murine Gliomas

Intrakraniel Implantation med efterfølgende 3D In Vivo Bioluminescent Scanning af murine gliomer

The mouse glioma 261 (GL261) is recognized as an in vivo model system that recapitulates many of the features of human glioblastoma multiforme (GBM). The ...

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel Høj opløsning<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging teknik til at undersøge den dynamiske respons af Intrakranielle Structures til tumorvækst og Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Optimization of High Grade Glioma Cell Culture from Surgical Specimens for Use in  Clinically Relevant Animal Models and 3D Immunochemistry

Optimering af højkvalitets Glioma cellekultur fra kirurgiske prøver til brug i klinisk relevante dyremodeller og 3D-immunokemisteri

Glioblastomas, the most common and aggressive form of astrocytoma, are refractory to therapy, and molecularly heterogeneous. The ability to establish cell ...

Creating Anatomically Accurate and Reproducible Intracranial Xenografts of Human Brain Tumors

Oprettelse Anatomisk nøjagtig og reproducerbar Intrakraniel xenotransplantater of Human hjernetumorer

Orthotopic tumor models are currently the best way to study the characteristics of a tumor type, with and without intervention, in the context of a live ...

The Rabbit Blood-shunt Model for the Study of Acute and Late Sequelae of Subarachnoid Hemorrhage: Technical Aspects

The Rabbit Blood-shunt model for studiet af akut og senfølger af subaraknoidalblødning: tekniske forhold

Early brain injury and delayed cerebral vasospasm both contribute to unfavorable outcomes after subarachnoid hemorrhage (SAH). Reproducible and ...

A Pipeline for 3D Multimodality Image Integration and Computer-assisted Planning in Epilepsy Surgery

En rørledning til 3D Multimodalitet billede Integration og Computerstøttet planlægning i Epilepsi Surgery

Epilepsy surgery is challenging and the use of 3D multimodality image integration (3DMMI) to aid presurgical planning is well-established. Multimodality ...

Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly

Tre-dimensionelle udskrivning af en kompleks aorta anomali

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

Combining Augmented Reality and 3D Printing to Display Patient Models on a Smartphone

Kombination af Augmented Reality og 3D-udskrivning for at vise patient modeller på en smartphone

Augmented reality (AR) has great potential in education, training, and surgical guidance in the medical field. Its combination with three-dimensional (3D) ...

3D Planning and Printing of Patient Specific Implants for Reconstruction of Bony Defects

3D planlægning og udskrivning af patientspecifikke implantater til rekonstruktion af knogledefekter

We are in the midst of the 3D era in most aspects of life, and especially in medicine. The surgical discipline is one of the major players in the medical ...

Treatment of Facial Deformities using 3D Planning and Printing of Patient-Specific Implants

Behandling af ansigtsdeformiteter ved hjælp af 3D-planlægning og udskrivning af patientspecifikke implantater

Technological advancements in surgical planning and patient-specific implants are constantly evolving. One can either adopt the technology to achieve ...