Name: multicolor 3d printing of complex intracranial tumors in neurosurgery
Uploaded: 2020-01-11T14:00:00
Duration: 14 min 15 s
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इस काम के कुछ हिस्सों को जर्मन न्यूरोसर्जिकल सोसायटी (डीजीएनसी) 2019 की वार्षिक बैठक में जर्मन न्यूरोसर्जिकल सोसायटी (डीजीएनसी) 2019 की वार्षिक बैठक में जर्मन सोसाइटी फॉर कंप्यूटर एंड रोबोट असिस्टेड सर्जरी (CURAC) 2019 की वार्षिक बैठक में एक संक्षिप्त प्रस्तुति के रूप में प्रस्तुत किया गया है। Reutlingen, जर्मनी।

<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>

इस अध्ययन को जोहान्स गुटेनबर्ग-यूनिवर्सिटी ऑफ मेंज से एमके ("बायोमैटिक्स - स्टुफे 1 फॉर्डरुंग") से चिकित्सा संकाय से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था।

इंट्राक्रैनियल कॉन्ड्रोसारकोमा की थेरेपी मुख्य रूप से पूर्ण शल्य चिकित्सा हटाने पर आधारित है। अक्सर पेट्रोस शीर्ष पर स्थित, यह ट्यूमर आंतरिक कैरोटिड धमनी, ऑप्टिक तंत्रिका और पीयूष ग्रंथि जैसी महत्वपूर्ण संरचनाओं के करीब है। इसलिए, सर्जरी से पहले सर्जिकल प्रक्षेप पथ की योजना बनाना एक महत्वपूर्ण कदम है। मल्टीकलर 3 डी प्रिंटिंग इन संरचनाओं के संलयन के लिए अनुमति देता है, प्रत्येक अलग इमेजिंग मोडलिटी से प्राप्त होता है, एक ही वस्तु में।
3डी प्रिंटिंग की तैयारी के दौरान पर्याप्त इमेजिंग डेटा का सावधानीपूर्वक चयन करना महत्वपूर्ण है। एक छोटे से टुकड़ा मोटाई के साथ उच्च संकल्प छवियां 3 डी पुनर्निर्माण और चिकनी संक्रमण के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं, जबकि उच्च स्लाइस मोटाई मोटे, असमान वस्तुओं का उत्पादन करेगी। विधि का एक और महत्वपूर्ण कदम ट्यूमर और खोपड़ी की हड्डी जैसे दो पड़ोसी वस्तुओं के किसी भी चौराहे से बचने के लिए है। इसलिए, एक वस्तु को दूसरे से घटाने के लिए बूलियन संचालन किया जाना चाहिए।
वॉल्यूमेट्रिक रंग के लिए अनुमति देने के लिए किसी वस्तु के अंदर प्याज के खोल की तरह उपसतह बनाना आवश्यक है(चित्रा 2ए,बी)। आसानी से रंगीन वस्तुओं(चित्रा 2D)प्राप्त करने के लिए कम से कम 0.1 मिमी की दो आसन्न सतहों के बीच न्यूनतम दूरी होना आवश्यक है। यदि चुनी गई दूरी इस मूल्य से ऊपर है, तो वस्तु के अंदर व्यक्तिगत गोले दिखाई दे सकते हैं(चित्रा 2C)। वॉल्यूमेट्रिक रंग का उपयोग करते समय 3 डी प्रिंटर की बढ़ी हुई रंग खपत पर ध्यान दिया जाना चाहिए। इसके अलावा, किसी भी ढीले हिस्सों के लिए मॉडल की जांच करना और आवश्यक होने पर समर्थन जोड़ना भी महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, बेसिलर धमनी)।
विधि केवल कठोर, प्लास्टर जैसी सामग्री का उत्पादन कर सकती है जो बहुत टिकाऊ नहीं है। विशेष रूप से सख्त प्रक्रिया के बिना, मॉडल को अनपैकिंग प्रक्रिया के दौरान आसानी से नष्ट किया जा सकता है। इस प्रकार, रक्त वाहिकाओं जैसे नाजुक तत्व अक्सर अलग हो जाते हैं।
तकनीक भी नरम ऊतक के अनुकरण के लिए उपयुक्त नहीं है। उदाहरण के लिए, मस्तिष्क के ऊतकों का अनुकरण करने के लिए, या तो इसे एक विधि के साथ प्रिंट करना आवश्यक हो सकता है जो सीधे12,13 नरम और कठोर सामग्री का उत्पादन करने में सक्षम है या मोल्ड प्रिंट करने में सक्षम है जिसका उपयोग सिलिकॉन रबर14जैसी नरम वस्तुओं को कास्ट करने के लिए किया जा सकता है। एक परीक्षण मामले में, बाद की विधि का उपयोग नरम ट्यूमर का अनुकरण करने के लिए किया गया था। इस अंतिम प्रक्रिया की सीमा यह थी कि हालांकि सिलिकॉन ट्यूमर बहुत लचीला था, लेकिन इसे 3डी मुद्रित मॉडल में डालने के लिए पर्याप्त स्थान होना आवश्यक था। इसके अलावा, रक्त वाहिका जैसे आंतरिक संरचनाओं को बनाना संभव नहीं था।
3डी बाइंडर जेटिंग एक योजक विनिर्माण तकनीक है जो आंशिक सख्त और प्लास्टर पाउडर की पतली परतों को रंगकर वस्तुओं को इकट्ठा करती है। इस प्रकार, यह एक ही प्रक्रिया में वस्तुओं की मात्रा के अंदर लगभग असीमित रेंज रंग, रंग संक्रमण और रंगीन संरचनाओं को मुद्रण करने की अनुमति देता है।
फिलामेंट प्रिंटर जैसी अन्य प्रिंटिंग तकनीकों की तुलना में, जो सबसे कम लागत का उत्पादन करते हैं, लेकिन केवल एक बार में दो या तीन रंगों की अनुमति देते हैं, और पॉली जेट प्रिंटर जो बहुरंगी, बहु-भौतिक वस्तुओं का उत्पादन करते हैं, लेकिन बहुत महंगे हैं, यह तकनीक एक प्रदान करती है एक किफायती मूल्य पर समझौता। एक मुद्रित खोपड़ी के लिए मतलब सामग्री लागत के बारे में 150 € था.
इस विधि के साथ एमआरआई फाइबर ट्रैकिंग दृश्यों या कार्यात्मक इमेजिंग चित्रण से प्राप्त फिलामेंट फाइबर जैसे और भी अमूर्त डेटा की कल्पना करना संभव है, उदाहरण के लिए, मस्तिष्क भाषण क्षेत्र (उदाहरण के लिए, ब्रोका% क्षेत्र)।
सर्जिकल सिमुलेशन के अलावा, वास्तविक रोगी शरीर रचना विज्ञान के 3 डी मुद्रित, पूरी तरह से रंगीन मॉडल चिकित्सा छात्रों या युवा चिकित्सकों की शिक्षा में सुधार करने में मदद कर सकते हैं ताकि वे जटिल शारीरिक संबंधों को बेहतर ढंग से समझ सकें। यह रोगी शिक्षा में भी एक महत्वपूर्ण उपकरण है।

खोपड़ी बेस ट्यूमर का शल्य चिकित्सा उपचार एक चुनौतीपूर्ण कार्य है जिसके लिए सटीक प्रीऑपरेटिव प्लानिंग की आवश्यकता होती है1। गणना टोमोग्राफी (सीटी) और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) का उपयोग करमल्टीमॉडल इमेजिंग रोगी के व्यक्तिगत शरीर रचना विज्ञान के बारे में जानकारी के साथ सर्जन प्रदान करता है । नैदानिक अभ्यास में, इस नैदानिक जानकारी को शरीर रचना विज्ञान के विभिन्न पहलुओं का प्रतिनिधित्व करने वाले दो-आयामी (2डी) क्रॉस-सेक्शन की एक श्रृंखला प्रदर्शित करके कल्पना की जाती है (उदाहरण के लिए, हड्डी के दृश्य के लिए सीटी, जहाजों के लिए सीटी एंजियोग्राफी, नरम ऊतक के लिए एमआरआई)।
हालांकि, विशेष रूप से शुरुआती, चिकित्सा छात्रों और रोगियों के लिए, क्रॉस-सेक्शनल छवियों के लिए विभिन्न 3 डी संरचनाओं के जटिल संबंधों को समझना चुनौतीपूर्ण है। शव अध्ययन2के अलावा, इस समस्या को अलग-अलग विकृतियों के वास्तविक आकार के शारीरिक मॉडल स्थापित करके संबोधित किया जा सकता है, जो विभिन्नरंगों3 में शारीरिक संरचनाओं को प्रदर्शित करता है।
पिछले वर्षों में तकनीकी प्रगति के लिए धन्यवाद, 3 डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियां जटिल आकार4,5के लागत प्रभावी निर्माण की अनुमति देती हैं। इसलिए, यह तकनीक रोगी-विशिष्ट शारीरिक मॉडल ों का निर्माण करने की संभावना प्रदान करती है जो मूर्त हैं, स्पष्ट रूप से स्थानिक संबंधों को दर्शाती हैं, और इसका उपयोग शल्य चिकित्सा योजना और सिमुलेशन के लिए किया जा सकता है। विशेष रूप से पेट्रोस एपेक्स कॉन्ड्रोसारकोमा जैसे दुर्लभ और जटिल मामलों में, एक व्यक्तिगत मामले में ट्यूमर हटाने का प्रीऑपरेटिव सिमुलेशन सर्जन और रोगी परिणाम के आत्मविश्वास को बेहतर बनाने में मदद कर सकता है।
आम FDM-मुद्रण (फिलामेंट बयान मॉडलिंग) तकनीक केवल एक या रंगों की एक सीमित विविधता6में एक बंद सतह के साथ वस्तुओं को बनाने के लिए अनुमति देते हैं । सर्जिकल सिमुलेशन के लिए एक मॉडल प्रदान करने के लिए जिसमें मुख्य रूप से एक दूसरे के अंदर विभिन्न जटिल आकार की शारीरिक संरचनाएं शामिल हैं, पूरी तरह से वॉल्यूमिक रूप से रंगीन 3 डी प्रिंट की आवश्यकता होती है। यह ऊतक परतों को लगातार हटाने की अनुमति देता है जब तक कि आंतरिक संरचना प्रकट न हो जाए।
प्लास्टर आधारित रंग 3 डी बाइंडर जेटिंग एक तकनीक है जो आवश्यक बहुरंगी मॉडल7का उत्पादन करने में सक्षम है। जबकि इसके मानक विन्यास में केवल किसी वस्तु की सतह को रंगीन किया जा सकता है, इसमें आंतरिक शारीरिक संरचनाओं के लिए रंग के वॉल्यूमेट्रिक एप्लिकेशन को सुनिश्चित करने के लिए एक संशोधित तकनीक का वर्णन किया गया है।
इस तकनीक को प्रदर्शित करने के लिए, खोपड़ी आधार chondrosarcomas के साथ रोगियों के मामलों को एक उदाहरण के रूप में चुना गया था । कॉन्ड्रोसारकोमा कंकाल प्रणाली में सभी नियोप्लासिया के 20% के लिए खाते हैं, जो ज्यादातर लंबी हड्डियों में स्थित हैं। प्राथमिक खोपड़ी आधार chondrosarcomas एक दुर्लभ स्थिति सभी इंट्राक्रैनियल ट्यूमर8के 0.1-0.2% के लिए जिम्मेदार हैं। मुख्य रूप से पेट्रोस शीर्ष पर स्थित, ये ट्यूमर एक जटिल शारीरिक वातावरण में बढ़ते हैं जिसमें आंतरिक कैरोटिड धमनी, ऑप्टिक और अन्य कपाल नसों, साथ ही पीयूष ग्रंथि जैसी निर्णायक संरचनाएं शामिल होती हैं। इन नियोप्लाज्म्स का उपचार मुख्य रूप से कुल सर्जिकल रिसेक्शन पर केंद्रित है, क्योंकि अकेले न्यायनिर्णयन उपचार (उदाहरण के लिए, विकिरण) पर्याप्त प्रभावी नहीं हैं9।
इस ट्यूमर इकाई की जटिलता और दुर्लभता के कारण, 3 डी मुद्रित खोपड़ी मॉडल में प्रीऑपरेटिव सर्जिकल सिमुलेशन शरीर रचना विज्ञान की बेहतर कल्पना और समझने और सर्जन को पूर्ण पुनर्अनुभाग प्राप्त करने में सहायता करने में मदद कर सकता है। जैसा कि अन्य लोगों द्वारा दिखाया गयाहै 10,रोगी-विशिष्ट मॉडलों की11 3 डी प्रिंटिंग जटिल न्यूरोएनाटॉमी के निवासियों और अनुभवी न्यूरोसर्जन की समझ दोनों में सुधार करती है।
हालांकि, मेडिकल इमेजिंग डेटा से इस तरह के व्यक्तिगत मॉडल बनाने के लिए छवि विभाजन, 3 डी मॉडलिंग और 3 डी प्रिंटिंग में कौशल की आवश्यकता होती है, खासकर जब शारीरिक संरचनाओं को विभिन्न रंगों में मुद्रित किया जाना है। यह पांडुलिपि चिकित्सा इमेजिंग डेटा को आभासी 3 डी मॉडल में बदलने और बहुरंगी 3डी वस्तुओं के निर्माण के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रदान करके वर्णित शारीरिक मॉडलों के निर्माण को दूसरों के लिए अधिक सुलभ बनाना चाहती है।
वर्कफ़्लो में मुख्य रूप से चार भाग होते हैं: 1) मेडिकल इमेजिंग डेटा का विभाजन और वर्चुअल 3डी मॉडल का निर्माण; 2) मल्टीकलर 3डी प्रिंटिंग के लिए वर्चुअल 3डी मॉडल की तैयारी; 3) चयनित भागों के वॉल्यूमेट्रिक रंग के लिए तैयारी; और 4) 3डी प्रिंटिंग और पोस्ट प्रोसेसिंग।

<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

त्रि-आयामी (3 डी) मुद्रण प्रौद्योगिकियां सही आयामों के भौतिक मॉडल में रोगी-विशिष्ट विकृतियों की कल्पना करने की संभावना प्रदान करती हैं। मॉडल की योजना बनाने और एक शल्य चिकित्सा दृष्टिकोण के महत्वपूर्ण कदम अनुकरण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि ट्यूमर के अंदर रक्त वाहिकाओं जैसी शारीरिक संरचनाओं को न केवल उनकी सतह पर, बल्कि उनकी पूरी मात्रा में रंगीन होने के लिए मुद्रित किया जा सकता है। सिमुलेशन के दौरान यह कुछ हिस्सों (उदाहरण के लिए, एक उच्च गति ड्रिल के साथ) को हटाने और एक अलग रंग की आंतरिक रूप से स्थित संरचनाओं को प्रकट करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, विभिन्न इमेजिंग तौर-तरीकों (जैसे, सीटी, एमआरआई) से नैदानिक जानकारी को एक कॉम्पैक्ट और मूर्त वस्तु में जोड़ा जा सकता है।
हालांकि, इस तरह के पूरी तरह से रंगीन शारीरिक मॉडल की तैयारी और मुद्रण एक मुश्किल काम बना हुआ है। इसलिए, एक कदम-दर-कदम गाइड प्रदान किया जाता है, जो विभिन्न क्रॉस-सेक्शनल इमेजिंग डेटा सेट, शारीरिक संरचनाओं के विभाजन और एक आभासी मॉडल के निर्माण के संलयन का प्रदर्शन करता है। एक दूसरे चरण में आभासी मॉडल प्लास्टर आधारित रंग 3 डी बाइंडर जेटिंग तकनीक का उपयोग कर के मात्रा में रंगीन शारीरिक संरचनाओं के साथ मुद्रित किया जाता है। यह विधि रोगी-विशिष्ट शरीर रचना विज्ञान के अत्यधिक सटीक प्रजनन की अनुमति देती है जैसा कि 3डी-मुद्रित पेट्रोस एपेक्स कॉन्ड्रोसारकोमा स की एक श्रृंखला में दिखाया गया है। इसके अलावा, बनाए गए मॉडलों को काटा और ड्रिल किया जा सकता है, आंतरिक संरचनाओं का खुलासा किया जा सकता है जो शल्य प्रक्रियाओं के अनुकरण के लिए अनुमति देते हैं।

पेट्रोस एपेक्स के कॉन्ड्रोसारकोमा वाले आठ रोगियों को अध्ययन के लिए चुना गया था और आभासी 3 डी मॉडल बनाए गए थे, जिनमें से प्रत्येक हड्डी, ट्यूमर, जहाजों, पीयूष ग्रंथि और ऑप्टिक तंत्रिका पार थे। प्लास्टर आधारित रंग 3 डी बाइंडर जेटिंग तकनीक(चित्रा 1A1,A2)का उपयोग करके तीन मॉडलों को बहुरंगी 3डी प्रिंटिंग से गुजरना पड़ा। इसके अतिरिक्त, सतह रंग(चित्रा 1B2, B3)की तुलना में वॉल्यूमेट्रिक रंग के लाभों को दिखाने के लिए आंतरिक धमनी के साथ एक ट्यूमर बनाया गया था(चित्रा 1बी1)।
इन मॉडलों का उपयोग सर्जिकल दृष्टिकोण (जैसे, बर्र होल क्रिएशन) और ट्यूमर रिसेक्शन के अनुकरण को प्रदर्शित करने के लिए किया गया था। इस मुद्रण तकनीक ने विभिन्न इमेजिंग तौर-तरीकों से प्राप्त शारीरिक संरचनाओं को एक ही वस्तु में मिलाने की अनुमति दी।
प्लास्टर सामग्री में हड्डी की तरह गुण थे और इसे पिघलने के बिना आसानी से ड्रिल किया जा सकता था। इस प्रकार, सर्जिकल एक्सेस मार्ग का अनुकरण करने के लिए इसका उपयोग करना संभव था। सख्त प्रक्रिया के बाद यह इंट्रेसब्रल पोत पेड़ जैसी नाजुक संरचनाओं को पुन: पेश करने के लिए पर्याप्त स्थिर था।
मॉडल की पूरी मात्रा को रंगने की क्षमता ने एक वस्तु की आंतरिक संरचना की अनुमति दी, जैसे कि ट्यूमर के माध्यम से यात्रा करने वाली आंतरिक कैरोटिड धमनी, स्पष्ट रूप से कल्पना की जा सकती है। ड्रिल के साथ ट्यूमर की परतें हटाकर सर्जिकल सिमुलेशन के दौरान धीरे-धीरे लाल धमनी का खुलासा हुआ।
तकनीक की सटीकता साबित करने के लिए कंप्यूटर टॉमोग्राफ में 3डी मॉडल स्कैन किए गए। मुद्रण के लिए बनाए गए मॉडलों को इन स्कैन के लिए आरोपित किया गया था। एक विचलन मानचित्रण बनाया गया था, और सटीकता 50 बेतरतीब ढंग से चुने गए सतह बिंदुओं में निर्धारित की गई थी। 0.021 मिमी का एक मतलब विचलन मूल डेटा की तुलना में 3 डी प्रिंट के उच्च अनुसार दर्शाता है।
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60471/60471fig01.jpg"> चित्रा 1: वॉल्यूम्ट्रिक बनाम सतह रंग 3 डी प्रिंट। A1. सही पेट्रोस शीर्ष पर कॉन्ड्रोसारकोमा के साथ एक रोगी का अनुकरणीय पूर्ण रंग 3 डी प्रिंट। A2. शारीरिक संरचनाओं का विस्तृत दृश्य (तीर = आंतरिक कैरोटिड धमनी विभाजन; ओ = ऑप्टिक तंत्रिका चिम; टी = ट्यूमर) । B1. ट्यूमर की मात्रा और क्रॉस-सेक्शनल लेवल (बिंदीदार रेखा) को पार करने वाली रक्त वाहिका। B2. पारंपरिक बहुरंगी मुद्रण तकनीक केवल सतह पर रंग का पता चलता है। B3. संशोधित तकनीक उन्नत सर्जिकल सिमुलेशन के लिए उपयुक्त मात्रा में रंगीन वस्तुओं का उत्पादन करती है। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60471/60471fig01large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60471/60471fig02.jpg"> चित्रा 2: 3 डी प्रिंट के वॉल्यूमेट्रिक रंग के लिए वर्कफ्लो। A. एक रक्त वाहिका के साथ एक ट्यूमर का वर्चुअल 3 डी मॉडल बिना आंतरिक गोले के इसकी मात्रा को पार करता है। B. एक ट्यूमर और कई आंतरिक गोले (दूरी 0.05 मिमी) के साथ एक रक्त वाहिका। C. एक उच्च खोल दूरी (1 मिमी) का एक उदाहरण। रंगीन और सफेद गोले की एकल परतें अभी भी दिखाई दे रही हैं। D. छोटी खोल दूरी (0.1 मिमी) का एक उदाहरण। ऑब्जेक्ट की आंतरिक मात्रा पूरी तरह से रंगीन है। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60471/60471fig02large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>

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Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery

प्रोटोकॉल शल्य सिमुलेशन के लिए उपयोग किए जाने वाले रोगी-विशिष्ट, शारीरिक खोपड़ी मॉडल के पूरी तरह से रंगीन त्रि-आयामी प्रिंटके निर्माण का वर्णन करता है। विभिन्न इमेजिंग तौर-तरीकों, छवि विभाजन, त्रि-आयामी मॉडल निष्कर्षण और प्रिंट के उत्पादन के संयोजन के महत्वपूर्ण कदमों की व्याख्या की गई है।

न्यूरोसर्जरी में कॉम्प्लेक्स इंट्राक्रैनियल ट्यूमर की बहुरंगी 3डी प्रिंटिंग

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Research

JoVE Journal

Medicine

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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

एक उपन्यास उच्च संकल्प<em&gt; विवो में</emट्यूमर के विकास और चिकित्सा विज्ञान के लिए Intracranial संरचनाएं के गतिशील प्रतिक्रिया का अध्ययन करने के लिए&gt; इमेजिंग तकनीक

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

चिकित्सकीय प्रासंगिक पशु मॉडल और 3 डी इम्यूनोकेमिस्ट्री में उपयोग के लिए सर्जिकल नमूनों से उच्च ग्रेड ग्लियोमा सेल संस्कृति का अनुकूलन

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

बनाना Anatomically सटीक और मानव मस्तिष्क ट्यूमर के प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य Intracranial xenografts

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

Subarachnoid नकसीर की तीव्र और देर sequelae के अध्ययन के लिए खरगोश रक्त अलग धकेलना आदर्श: तकनीकी पहलुओं

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

3 डी छवि multimodality एकता और मिर्गी सर्जरी में कम्प्यूटर की सहायता योजना के लिए एक पाइप लाइन

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

एक जटिल महाधमनी विसंगति के तीन आयामी मुद्रण

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

स्मार्टफोन पर रोगी मॉडल प्रदर्शित करने के लिए ऑगमेंटेड रियलिटी और 3डी प्रिंटिंग का संयोजन

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

बोनी दोषों के पुनर्निर्माण के लिए रोगी विशिष्ट प्रत्यारोपण की योजना और मुद्रण

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

रोगी-विशिष्ट प्रत्यारोपण की 3 डी योजना और मुद्रण का उपयोग करके चेहरे की विकृति का उपचार

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