Name: multimodal 3d printing of phantoms to simulate biological tissue
Uploaded: 2020-01-11T15:00:00
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Die Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11002139 und 81327803) und den Fundamental Research Funds for the Central Universities unterstützt. Wir danken Zachary J. Smith von der University of Science and Technology für die Audio-Voiceover.

1. Vorbereiten von Materialien für den 3D-Druck
HINWEIS: Unsere optische Phantomproduktionslinie verwendet eine Vielzahl von Druckmaterialien, um die strukturellen und funktionellen Heterogenitäten des biologischen Gewebes zu simulieren. Die Auswahl der Druckmaterialien hängt auch von den Herstellungsprozessen ab.
<ol><li>Materialaufbereitung für den Spinbeschichtungsdruck<ol>
<li>Fügen Sie 100 mg Titandioxidpulver (TiO2) pulver in ein Becherglas mit 100 ml Stereolithographie...

<ol>
	<li>Lu, G., Fei, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medical+hyperspectral+imaging:+a+review.">Medical hyperspectral imaging: a review.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (1), 010901 (2014).</li><li>Wang, 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=Development+of+a+non-uniform+discrete+Fourier+transform+based+high+speed+spectral+domain+optical+coherence+tomography+system.">Development of a non-uniform discrete Fourier transform based high speed spectral domain optical coherence tomography system.</a> Optics Express. 17 (14), 12121-12131 (2009).</li><li>Zhao, H., Gao, F., Tanikawa, Y., Homma, K., Yamada, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+diffuse+optical+tomographic+imaging+for+the+provision+of+both+anatomical+and+functional+information+about+biological+tissue.">Time-resolved diffuse optical tomographic imaging for the provision of both anatomical and functional information about biological tissue.</a> Applied Optics. 44 (10), 1905-1916 (2005).</li><li>Ding, Z., Ren, H., Zhao, Y., Nelson, J. S., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+optical+coherence+tomography+over+a+large+depth+range+with+an+axicon+lens.">High-resolution optical coherence tomography over a large depth range with an axicon lens.</a> Optics Letters. 27 (4), 243-245 (2002).</li><li>Iida, H., 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+phantom+containing+bone+and+grey+matter+structures+with+a+realistic+head+contour.">Three-dimensional brain phantom containing bone and grey matter structures with a realistic head contour.</a> Annals of Nuclear Medicine. 27 (1), 25-36 (2013).</li><li>Mobashsher, A. 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V., Myllyl&#228;, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+phantoms+with+realistic+vessel+structure+for+OCT+measurements+in+Laser+Applications.">Skin phantoms with realistic vessel structure for OCT measurements in Laser Applications.</a> European Conference on Biomedical Optics. , 80911 (2010).</li><li>Park, 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=Fabrication+of+double+layer+optical+tissue+phantom+by+spin+coating+method:+mimicking+epidermal+and+dermal+layer.">Fabrication of double layer optical tissue phantom by spin coating method: mimicking epidermal and dermal layer.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V. , 85830 (2013).</li><li>Wr&#243;bel, M. 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=Use+of+optical+skin+phantoms+for+preclinical+evaluation+of+laser+efficiency+for+skin+lesion+therapy.">Use of optical skin phantoms for preclinical evaluation of laser efficiency for skin lesion therapy.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (8), 085003 (2015).</li><li>Sheng, S., Wu, Q., Han, Y., Dong, E., Xu, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabricating+optical+phantoms+to+simulate+skin+tissue+properties+and+microvasculature.">Fabricating optical phantoms to simulate skin tissue properties and microvasculature.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue Vii. , 932507 (2015).</li><li>Lurie, K. L., Smith, G. T., Khan, S. A., Liao, J. C., Ellerbee, A. K. <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,+distendable+bladder+phantom+for+optical+coherence+tomography+and+white+light+cystoscopy.">Three-dimensional, distendable bladder phantom for optical coherence tomography and white light cystoscopy.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (3), 36009 (2014).</li><li>Hahn, C., Noghanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneous+breast+phantom+development+for+microwave+imaging+using+regression+models.">Heterogeneous breast phantom development for microwave imaging using regression models.</a> Journal of Biomedical Imaging. 2012, 6 (2012).</li><li>Ansari, M. A., Mohajerani, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+optical+abnormalities+in+breast+phantom+by+diffuse+equation.">Estimation of optical abnormalities in breast phantom by diffuse equation.</a> Optik-International Journal for Light and Electron Optics. 125 (20), 5978-5981 (2014).</li><li>Roman, M., Gonzalez, J., Carrasquilla, J., Erickson, S. J., Godavarty, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Gen-2+Hand-Held+Optical+Imager:+Phantom+and+Preliminary+in-vivo+Breast+Imaging+Studies.">A Gen-2 Hand-Held Optical Imager: Phantom and Preliminary in-vivo Breast Imaging Studies.</a> 29th Southern Biomedical Engineering Conference. , 103-104 (2013).</li><li>Michaelsen, K. E., 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=Anthropomorphic+breast+phantoms+with+physiological+water,+lipid,+and+hemoglobin+content+for+near-infrared+spectral+tomography.">Anthropomorphic breast phantoms with physiological water, lipid, and hemoglobin content for near-infrared spectral tomography.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (2), 026012 (2014).</li><li>Park, 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=Optical+tissue+phantoms+based+on+spin+coating+method.">Optical tissue phantoms based on spin coating method.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue VII. , 93250 (2015).</li><li>Mustari, 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=Agarose-based+tissue+mimicking+optical+phantoms+for+diffuse+reflectance+spectroscopy.">Agarose-based tissue mimicking optical phantoms for diffuse reflectance spectroscopy.</a> Journal of Visualized Experiments. (138), e57578 (2018).</li><li>Luciano, N. 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=Utilizing+3D+printing+technology+to+merge+MRI+with+histology:+A+protocol+for+brain+sectioning.">Utilizing 3D printing technology to merge MRI with histology: A protocol for brain sectioning.</a> Journal of Visualized Experiments. (118), e54780 (2016).</li><li>Dong, E., 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+fuse+deposition+modeling+of+tissue-simulating+phantom+for+biomedical+optical+imaging.">Three-dimensional fuse deposition modeling of tissue-simulating phantom for biomedical optical imaging.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (12), 121311 (2015).</li><li>Beltrame, E. D. V., 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=3D+Printing+of+Biomolecular+Models+for+Research+and+Pedagogy.">3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy.</a> Journal of Visualized Experiments. (121), e55427 (2017).</li><li>Bentz, B. Z., Chavan, A. V., Lin, D., Tsai, E. H., Webb, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+application+of+heterogeneous+printed+mouse+phantoms+for+whole+animal+optical+imaging.">Fabrication and application of heterogeneous printed mouse phantoms for whole animal optical imaging.</a> Applied Optics. 55 (2), 280-287 (2016).</li><li>Liu, 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=Fabrication+of+a+multilayer+tissue-mimicking+phantom+with+tunable+optical+properties+to+simulate+vascular+oxygenation+and+perfusion+for+optical+imaging+technology.">Fabrication of a multilayer tissue-mimicking phantom with tunable optical properties to simulate vascular oxygenation and perfusion for optical imaging technology.</a> Applied Optics. 57 (23), 6772-6780 (2018).</li></ol>

Bei der Herstellung des mehrschichtigen Phantoms ist das für die Spinbeschichtung verwendete Material eine Art lichthärtendes Material anstelle von PDMS. Die Zwischenschicht wird mit dem Polyjet-Druckverfahren gedruckt, bei dem das lichthärtende Harz als Rohstoff verwendet wird. Obwohl dünne PDMS-Phantome nach Zugabe von Tert-Butyl-Alkohol durch Spin-Beschichtung hergestellt werden können, kann eine PDMS-Schicht beim Polyjet-Druck nicht effektiv an das lichthärtende Material binden. Deshalb haben wir uns für das l...

Die biomedizinische optische Bildgebung stellt eine Familie medizinischer Bildgebungsinstrumente dar, die Krankheiten und Gewebeanomalien auf der Grundlage von Lichtwechselwirkungen mit biologischem Gewebe erkennen. Im Vergleich zu anderen bildgebenden Modalitäten wie Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) nutzt die biomedizinische optische Bildgebung die nichtinvasive Messung von strukturell, funktionellen und molekularen Gewebeeigenschaften mit kostengünstigen und tragbaren Geräten1,2,3,4. Trotz ihrer Überlegenheit in den Kosten und der Übertragbarkeit ist die optische Bildgebung für die klinische Diagnose und therapeutische Beratung jedoch nicht allgemein anerkannt, was teilweise auf die schlechte Reproduzierbarkeit und das Fehlen einer quantitativen Kartierung zwischen optischen und biologischen Parametern zurückzuführen ist. Der Hauptgrund für diese Einschränkung ist das Fehlen rückverfolgbarer Standards für die quantitative Kalibrierung und Validierung biomedizinischer optischer Bildgebungsgeräte.
In der Vergangenheit wurden eine Vielzahl von gewebesimulierenden Phantomen für die biomedizinische optische Bildgebungsforschung in verschiedenen Gewebetypen entwickelt, wie Gehirn5,6,7, Haut8,9,10,11,12, Blase13und Brustgewebe14,15,16,17. Diese Phantome werden in erster Linie durch eines der folgenden Herstellungsverfahren hergestellt: 1) Spinbeschichtung10,18 (zur Simulation homogenen und dünnschichtigen Gewebes); 2) Formung19 (zur Simulation von sperrigem Gewebe mit geometrischen Merkmalen); und 3) dreidimensionaler (3D) Druck20,21,22 (zur Simulation von mehrschichtigem heterogenem Gewebe). Haut-Phantome, die durch Formen erzeugt werden, sind in der Lage, die optischen Eigenschaften des Hautgewebes zu imitieren, können aber die seitlichen optischen Heterogenitäten nicht simulieren19. Bentz et al. verwendeten ein zweikanaliges FDM 3D-Druckverfahren, um verschiedene optische Eigenschaften des biologischen Gewebes nachzuahmen23. Die Verwendung von zwei Materialien kann jedoch die optische Heterogenität und Anisotropie des Gewebes nicht ausreichend simulieren. Lurie et al. schufen ein Blasen-Phantom für optische Kohärenztomographie (OCT) und Zystoskopie durch die Kombination von 3D-Druck und Spin-Beschichtung13. Heterogene Merkmale des Phantoms, wie Blutgefäße, mussten jedoch von Hand bemalt werden.
Unter den oben genannten Phantomfertigungsprozessen bietet der 3D-Druck die größte Flexibilität bei der Simulation der strukturellen und funktionellen Heterogenitäten von biologischem Gewebe. Viele biologische Gewebetypen, wie z. B. Hautgewebe, bestehen jedoch aus mehrschichtigen und mehrskalienierten Komponenten, die durch einen einzigen 3D-Druckprozess nicht effektiv dupliziert werden können. Daher ist die Integration mehrerer Fertigungsprozesse notwendig. Wir schlagen eine 3D-Druck-Produktionslinie vor, die mehrere Fertigungsprozesse für die automatische Herstellung von mehrschichtigen und mehrskalienigen Gewebesimulationsphantomen als rückverfolgbaren Standard für die biomedizinische optische Bildgebung integriert(Abbildung 1). Obwohl Spincoating, Polyjet-Druck und FDM in unserer 3D-Druck-Produktionslinie automatisiert sind, behält jede Modalität die gleichen funktionalen Eigenschaften wie die etablierten Prozesse. Daher bietet dieses Papier eine allgemeine Richtlinie für die Herstellung von mehrskaligen, vielschichtigen und heterogenen Gewebesimulations-Phantomen, ohne dass die physische Integration mehrerer Prozesse in einem einzigen Gerät erforderlich ist.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60563/60563fig1.jpg"> Abbildung 1: Das CAD-Diagramm der 3D-Druckfertigungslinie. (A) Die 3D-Druck-Produktionslinie mit der obersten Schale entfernt. (B) Der Schaltplan des Spin-Beschichtungsmoduls und des mechanischen Handmoduls. (C) Der Schaltplan des Polyjet-Druckmoduls. (D) Der Schaltplan des FDM-Druckmoduls (die UV-Lampe gehört zum Polyjet-Druckmodul). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60563/60563fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Hydroxy-2-methylpropiophenone</td>
			<td>aladdin</td>
			<td>H110280-500g</td>
			<td>Light initiator 
			<a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printing control system</td>
			<td>USTC</td>
			<td>USTC-3DPrinter_control1.0</td>
			<td>custom-made 
			github: 
			<a href="https://github.com/macanzhen/3D_printing_control_system_of_USTC" target="_blank">https://github.com/macanzhen/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printing system</td>
			<td>USTC</td>
			<td>USTC-3DPrinter1.0</td>
			<td>custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AcroRip color</td>
			<td>Human Plus</td>
			<td>AcroRip v8.2.6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>All-in-one nozzle slicing script</td>
			<td>Shenzhen CBD Technology Co.,Ltd.</td>
			<td></td>
			<td>github: 
			<a href="https://github.com/macanzhen/3D_printing_Cura_all-in-one-nozzle-slicing-script" target="_blank">https://github.com/macanzhen/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chinese Red Dye</td>
			<td>Juents</td>
			<td></td>
			<td>Oil-soluble</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cura</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>Cura_15.04.6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gel Wax</td>
			<td>Shanghai Lida Industry Co.,ltd.</td>
			<td>LP</td>
			<td>melting point: 56 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphite</td>
			<td>aladdin</td>
			<td>G103922-100g</td>
			<td>Change object optical absorption parameters 
			<a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium dioxide</td>
			<td>ALDRICH</td>
			<td>24858-100G</td>
			<td>347 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethylene glycol dimethacrylate</td>
			<td>aladdin</td>
			<td>T101642-250ml</td>
			<td>Photocured monomer 
			<a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV ink SLA Photopolymer Resin</td>
			<td>time80s</td>
			<td>RESIN-A</td>
			<td><a href="http://www.time80s.com/zlxz" target="_blank">http://www.time80s.com/zlxz</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multimodal 3d printing of phantoms to simulate biological tissue

Die biomedizinische optische Bildgebung spielt eine wichtige Rolle bei der Diagnose und Behandlung verschiedener Krankheiten. Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit eines optischen Bildgebungsgeräts wird jedoch stark von den Leistungsmerkmalen seiner Komponenten, der Testumgebung und den Vorgängen beeinflusst. Daher ist es notwendig, diese Geräte nach rückverfolgbaren Phantomstandards zu kalibrieren. Die meisten der derzeit verfügbaren Phantome sind jedoch homogene Phantome, die keine multimodalen und dynamischen Eigenschaften des biologischen Gewebes simulieren können. Hier zeigen wir die Herstellung heterogener gewebesimulierender Phantome anhand einer Produktionslinie, die ein Spin-Beschichtungsmodul, ein Polyjet-Modul, ein FDM-Modul (FUSED Deposition Modeling) und ein automatisches Steuerungsframework integriert. Die Strukturinformationen und die optischen Parameter eines "digitalen optischen Phantoms" werden in einer Prototypdatei definiert, in die Produktionslinie importiert und Schicht für Schicht mit sequentiellem Wechsel zwischen verschiedenen Druckmodalitäten hergestellt. Die technische Leistungsfähigkeit einer solchen Produktionslinie wird durch den automatischen Druck von hautsimulierenden Phantomen veranschaulicht, die die Epidermis, Dermis, subkutanes Gewebe und einen eingebetteten Tumor umfassen.

Phantom hergestellt durch Spin-Beschichtung Die Spin-Beschichtung verteilt die Tröpfchen gleichmäßig auf dem Substrat, indem sie den Plattenspieler dreht, und eine einzelne Schicht des ursprünglichen Körpers wird nach dem Aushärten hergestellt. Die Drehgeschwindigkeit des Substrats und die Drehzeit beeinflussen nicht nur die Oberflächenqualität des Phantoms, sondern bestimmen auch die Dicke jeder Schicht des Phantoms. Phantome unterschiedlicher Dicke können durch sich wiederholende Spinbeschi...

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Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

Spin-Beschichtung, Polyjet-Druck und Sicherungsabscheidungsmodellierung sind integriert, um mehrschichtige heterogene Phantome zu produzieren, die strukturelle und funktionelle Eigenschaften von biologischem Gewebe simulieren.

Multimodaler 3D-Druck von Phantomen zur Simulation von biologischem Gewebe

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

Spin-Coating, Polyjet-Druck und Sicherungsabscheidungsmodellierung sind integriert, um mehrschichtige heterogene Phantome zu produzieren, die strukturelle und funktionelle Eigenschaften von biologischem Gewebe simulieren. Der Mangel an rückverfolgbaren Phantomstandards, die strukturelle und funktionelle Heterogenität von biologischem Gewebe simulieren, ist zum Engpass für die Entwicklung und Validierung biomedizinischer optischer Geräte geworden. Dieses Video zeigt die Schicht-für-Schicht-Fertigung von heterogenen Gewebesimulationen von Phantomen durch die Integration mehrerer additiver Fertigungsprozesse wie Spin Coating, PolyJet-Druck und FDM in eine Produktionslinie des 3D-Drucks.Die technische Leistungsfähigkeit einer solchen Produktionslinie wird durch den automatischen Druck von hautsimulierenden Phantomen veranschaulicht, die Epidermis, Dermis, Subkutangewebe und einen eingebetteten Tumor umfassen. Materialaufbereitung für den Spinbeschichtungsdruck. Titandioxidpulver in SLA-Photopolymerharz geben, 30 Minuten an einem Magnetumrühren rühren.Mit Zinnfolie versiegeln und beschallen. Vakuum für 10 Minuten. Legen Sie es in die Speicherspritze Materialvorbereitung für den Polyjet-Druck.Material hinzufügen, beschallen, chinesische Rote Farbe hinzufügen, in die Patronen laden, Patronen in den Drucker geben. Materialvorbereitung für den FDM-Druck. Wärmelow-Density-Gelwachs auf magnetischem Rühren.Titandioxidpulver hinzufügen, Graphitpulver in den zweiten Becher geben. Vakuum laden sie in den Extruder des Hybrid-Dreidüsenmoduls. Design des digitalen optischen Phantoms der Haut Einstellung von Parametern für die Spin-Beschichtung.Richten Sie die Parameter der Drehzahl und Dauer in der Steuerungssoftware ein. die Menge des Spin-Coating-Materials und die Zeit der Lichthärtung einzurichten. Vorbereitung der Quelldatei für den Polyjet-Druck, Importieren Sie das Blutgefäßbild in die Software, legen Sie die Druckposition fest und legen Sie die Inkjet-Parameter die für den Druck benötigte PRN-Datei zu generieren, nachdem die Einrichtung die vollständige Vorbereitung des G-Codes für den FDM-Druck ist, importieren Sie das Tumormodell in die Cura-Software und fügen Sie das gesamte in einem Düsenschnittskript in die Cura-Software ein und schneiden Sie das Modell, um den G-Code zu generieren, der für den Druck von Documents erforderlich ist.Klicken Sie in der Menüleiste auf das Menüelement Datei. Laden Sie die PRN-Dateien für den UV-Druck. den G-Code importieren.Klicken Sie auf die Schaltfläche Drucken starten. Die mechanische Hand verschiebt das Substrat auf der Ladestation in die Mitte der Spincoater-Probenstufe. Der Klebstoffspender steuert eine Spritze tropft das Material in die Mitte des Substrats.Der Spincoater beginnt zu arbeiten. Lassen Sie die UV-Lampe fallen und schalten Sie sie ein und die Hautepidermis wird gedruckt. Verschieben Sie das Substrat auf die mobile 3D-Plattform.Bewegen Sie das Substrat in die Ausgangsposition des UV-Drucks, drücken Sie den Tintenstrahldrucker in die Arbeitsposition. Der Tintenstrahldrucker druckt das Bild. Die UV-Lampe wird vom Zylinder geschoben und in die Position über dem Substrat nach unten bewegt, schaltet die UV-Lampe ein.Wiederholen Sie den Vorgang für die nächste Druckebene, bis der Mehrschichtdruck abgeschlossen ist. Die Mischdüse wird durch Druck des Zylinderdrucks nach den Anweisungen des G-Codes in die Arbeitsposition bewegt. Der Druck ist abgeschlossen, bis der subkutane Gewebeanteil des Tumoranteils gedruckt ist.Bewegen Sie das Substrat zurück zur Ladestation, die das subkutane Schicht-Phantom mit Hilfe eines Werkzeugrepräsentanten-Ergebnisses wirft. Ergebnis der automatisierten Druckproduktionslinie. Durch die Integration der 3D-Druckmethoden könnte das System einen Tumor wie Einphantom erzeugen, indem es die Schritte im Protokoll befolgt.Ein Beispiel ist das vereinfachte mehrschichtige Skinmodell. Die Epidermisschicht, Dermisschicht und subkutane Gewebeschicht mit unterschiedlichen Dicken und unterschiedlichen optischen Eigenschaften werden nach dem Spin-Coating-Verfahren, dem Polyjet-Druckverfahren und dem FDM-Druckverfahren hergestellt. Durch das Modell wurde die Möglichkeit der Kombination von Spincoating, Polyjet-Druck und FDM-Druck zur Herstellung optischer Phantome nachgewiesen, es ist erwiesen, dass das System das Potenzial hat, gewebeoptische Phantome mit optischen Simulationseigenschaften und strukturellen Simulationseigenschaften zu erzeugen.

Research

JoVE Journal

Engineering

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

Micro 3D-Druck mit einem digitalen Projektor und ihre Anwendung in der Studie von Soft Werkstoffmechanik

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new ...

Forschung

Ingenieurwesen

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

High-Auflösung, High-Speed-, Three-dimensional Imaging mit Digital-Video-Streifenprojektionstechnik

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

Digitaldruck von Titandioxid für farbstoffsensibilisierte Solarzellen

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Preparation and 3D Tracking of Catalytic Swimming Devices

Vorbereitung und 3D-Tracking von Catalytic Schwimmgeräte

We report a method to prepare catalytically active Janus colloids that "swim" in fluids and describe how to determine their 3D motion using fluorescence ...

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

3D Printing of Biomolecular Modelle für Forschung und Pädagogik

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D ...

Multi-material Ceramic-Based Components &#8211; Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (CerAM - T3DP)

Multi-material Ceramic-Based Components ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œ Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing CerAM - T3DP

-Multimaterial Keramik-basierte Komponenten – Additive Fertigung von schwarz-weiß-Zirkonia-Komponenten von thermoplastischen 3D-Druck (CerAM - T3DP)

To combine the benefits of Additive Manufacturing (AM) with the benefits of Functionally Graded Materials (FGM) to ceramic-based 4D components (three ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

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