Name: patient-specific polyvinyl alcohol phantom fabrication with ultrasound and x-ray contrast for brain tumor surgery planning
Uploaded: 2020-07-14T14:00:00
Duration: 8 min 41 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning at JoVE.com

Forfatterne takker Daniil Nikitichev og Steffi Mendes for deres råd om brug meshmixer og Fernando Perez-Garcia for hans råd om at bruge 3D Slicer og for at give os kode til at automatisere nogle af de forarbejdningstrin.
Dette arbejde blev støttet af Wellcome Trust [203145Z/16/Z; 203148/Z/16/Z; WT106882], EPSRC [NS/A000050/1; NS/A000049/1], MRC [MC_PC_17180] og National Brain Appeal [NBA/NSG/SBS] finansiering. TV understøttes af en Medtronic Inc / Royal Academy of Engineering Research Chair [RCSRF1819\7\34].

<ol>
	<li>Culjat, M. O., Goldenberg, D., Tewari, P., Singh, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+tissue+substitutes+for+ultrasound+imaging.">A review of tissue substitutes for ultrasound imaging.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 36 (6), 861-873 (2010).</li><li>Hwang, J., Ramella-Roman, J. C., Nordstrom, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introduction:+Feature+Issue+on+Phantoms+for+the+Performance+Evaluation+and+Validation+of+Optical+Medical+Imaging+Devices.">Introduction: Feature Issue on Phantoms for the Performance Evaluation and Validation of Optical Medical Imaging Devices.</a> Biomedical Optics Express. 3 (6), 1399 (2012).</li><li>Maul, 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=Ultrasound+simulators:+Experience+with+the+SonoTrainer+and+comparative+review+of+other+training+systems.">Ultrasound simulators: Experience with the SonoTrainer and comparative review of other training systems.</a> Ultrasound in Obstetrics and Gynecology. 24 (5), 581-585 (2004).</li><li>Craven, C., 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+modelled+anatomical+replica+for+training+young+neurosurgeons.">Development of a modelled anatomical replica for training young neurosurgeons.</a> British Journal of Neurosurgery. 28 (6), 707-712 (2014).</li><li>Zhang, L., Kamaly, I., Luthra, P., Whitfield, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+in+neurosurgical+training:+a+blueprint+and+national+approach+to+implementation+for+initial+years+trainees.">Simulation in neurosurgical training: a blueprint and national approach to implementation for initial years trainees.</a> British Journal of Neurosurgery. 30 (5), 577-581 (2016).</li><li>Leff, D. R., 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=Validation+of+an+oncoplastic+breast+simulator+for+assessment+of+technical+skills+in+wide+local+excision.">Validation of an oncoplastic breast simulator for assessment of technical skills in wide local excision.</a> British Journal of Surgery. 103 (3), 207-217 (2016).</li><li>Hunt, 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=Low+cost+anatomically+realistic+renal+biopsy+phantoms+for+interventional+radiology+trainees.">Low cost anatomically realistic renal biopsy phantoms for interventional radiology trainees.</a> European Journal of Radiology. 82 (4), 594-600 (2013).</li><li>Pacioni, 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=Patient-specific+ultrasound+liver+phantom:+materials+and+fabrication+method.">Patient-specific ultrasound liver phantom: materials and fabrication method.</a> International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 10 (7), 1065-1075 (2015).</li><li>Maneas, 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=Anatomically+realistic+ultrasound+phantoms+using+gel+wax+with+3D+printed+moulds.">Anatomically realistic ultrasound phantoms using gel wax with 3D printed moulds.</a> Physics in Medicine and Biology. 63 (1), (2018).</li><li>Samii, M., Matthies, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Management+of+1000+vestibular+schwannomas+(acoustic+neuromas):+hearing+function+in+1000+tumor+resections.">Management of 1000 vestibular schwannomas (acoustic neuromas): hearing function in 1000 tumor resections.</a> Neurosurgery. 40 (2), 242-248 (1997).</li><li>Cabrelli, L. C., Pelissari, P. I. B. G. B., Deana, A. M., Carneiro, A. A. O., Pavan, T. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+phantom+materials+for+ultrasound+and+optical+imaging.">Stable phantom materials for ultrasound and optical imaging.</a> Physics in Medicine and Biology. 62 (2), 432-447 (2017).</li><li>Vieira, S. L., Pavan, T. Z., Junior, J. E., Carneiro, A. A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paraffin-Gel+Tissue-Mimicking+Material+for+Ultrasound-Guided+Needle+Biopsy+Phantom.">Paraffin-Gel Tissue-Mimicking Material for Ultrasound-Guided Needle Biopsy Phantom.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 39 (12), 2477-2484 (2013).</li><li>Maneas, 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=Gel+wax-based+tissue-mimicking+phantoms+for+multispectral+photoacoustic+imaging.">Gel wax-based tissue-mimicking phantoms for multispectral photoacoustic imaging.</a> Biomedical Optics Express. 9 (3), 1151 (2018).</li><li>Madsen, E. L., Hobson, M. A., Shi, H., Varghese, T., Frank, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-mimicking+agar/gelatin+materials+for+use+in+heterogeneous+elastography+phantoms.">Tissue-mimicking agar/gelatin materials for use in heterogeneous elastography phantoms.</a> Physics in Medicine and Biology. 50 (23), 5597-5618 (2005).</li><li>Duboeuf, F., 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=Investigation+of+PVA+cryogel+Young&#8217;s+modulus+stability+with+time,+controlled+by+a+simple+reliable+technique.">Investigation of PVA cryogel Young&#8217;s modulus stability with time, controlled by a simple reliable technique.</a> Medical Physics. 36 (2), 656-661 (2009).</li><li>Fromageau, J., Brusseau, E., Vray, D., Gimenez, G., Delachartre, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+PVA+cryogel+for+intravascular+ultrasound+elasticity+imaging.">Characterization of PVA cryogel for intravascular ultrasound elasticity imaging.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 50 (10), 1318-1324 (2003).</li><li>Fromageau, 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=Estimation+of+polyvinyl+alcohol+cryogel+mechanical+properties+with+four+ultrasound+elastography+methods+and+comparison+with+gold+standard+testings.">Estimation of polyvinyl alcohol cryogel mechanical properties with four ultrasound elastography methods and comparison with gold standard testings.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 54 (3), 498-508 (2007).</li><li>Khaled, W., 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=Evaluation+of+Material+Parameters+of+PVA+Phantoms+for+Reconstructive+Ultrasound+Elastography.">Evaluation of Material Parameters of PVA Phantoms for Reconstructive Ultrasound Elastography.</a> 2007 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings. , 1329-1332 (2007).</li><li>Chen, S. J. 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=An+anthropomorphic+polyvinyl+alcohol+brain+phantom+based+on+Colin27+for+use+in+multimodal+imaging.">An anthropomorphic polyvinyl alcohol brain phantom based on Colin27 for use in multimodal imaging.</a> Medical Physics. 39 (1), 554-561 (2012).</li><li>Ploch, C. C., Mansi, C. S. S. A., Jayamohan, J., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+3D+Printing+to+Create+Personalized+Brain+Models+for+Neurosurgical+Training+and+Preoperative+Planning.">Using 3D Printing to Create Personalized Brain Models for Neurosurgical Training and Preoperative Planning.</a> World Neurosurgery. 90, 668-674 (2016).</li><li>Weinstock, 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=Creation+of+a+novel+simulator+for+minimally+invasive+neurosurgery:+Fusion+of+3D+printing+and+special+effects.">Creation of a novel simulator for minimally invasive neurosurgery: Fusion of 3D printing and special effects.</a> Journal of Neurosurgery: Pediatrics. 20 (1), 1-9 (2017).</li><li>Grillo, F. W., 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=Patient-specific+neurosurgical+phantom:+assessment+of+visual+quality,+accuracy,+and+scaling+effects.">Patient-specific neurosurgical phantom: assessment of visual quality, accuracy, and scaling effects.</a> 3D Printing in Medicine. 4 (1), (2018).</li><li>Tsai, 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=Creation+and+Validation+of+a+Simulator+for+Neonatal+Brain+Ultrasonography:+A+Pilot+Study.">Creation and Validation of a Simulator for Neonatal Brain Ultrasonography: A Pilot Study.</a> Academic Radiology. 24 (1), 76-83 (2017).</li><li>Reinertsen, I., Collins, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+realistic+phantom+for+brain-shift+simulations.">A realistic phantom for brain-shift simulations.</a> Medical Physics. 33 (9), 3234-3240 (2006).</li><li>Mobashsher, A. T., Abbosh, A. M., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+system+to+detect+traumatic+brain+injuries+using+compact+unidirectional+antenna+and+wideband+transceiver+with+verification+on+realistic+head+phantom.">Microwave system to detect traumatic brain injuries using compact unidirectional antenna and wideband transceiver with verification on realistic head phantom.</a> IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 62 (9), 1826-1836 (2014).</li><li>Cox, R. W., 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+(sort+of)+new+image+data+format+standard:+NiFTI-1.">A (sort of) new image data format standard: NiFTI-1.</a> 10th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping. 22, (2004).</li><li>Cramer, J., Quigley, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+Visualization+and+3D+Printing.">Advanced Visualization and 3D Printing.</a> Learning Lab at the Society for Imaging Informatics in Medicine annual meeting. , (2019).</li><li>Cardoso, M. 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=Geodesic+Information+Flows:+Spatially-Variant+Graphs+and+Their+Application+to+Segmentation+and+Fusion.">Geodesic Information Flows: Spatially-Variant Graphs and Their Application to Segmentation and Fusion.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 34 (9), 1976-1988 (2015).</li><li>Dong, J., Zhang, Y., Wei-Ning, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Walled+vessel-mimicking+phantom+for+ultrasound+imaging+using+3D+printing+with+a+water-soluble+filament:+design+principle,+fluid-structure+interaction+(FSI)+simulation,+and+experimental+validation.">Walled vessel-mimicking phantom for ultrasound imaging using 3D printing with a water-soluble filament: design principle, fluid-structure interaction (FSI) simulation, and experimental validation.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. , 0 (2020).</li><li>Jiang, S., Liu, S., Feng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PVA+hydrogel+properties+for+biomedical+application.">PVA hydrogel properties for biomedical application.</a> Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 4 (7), 1228-1233 (2011).</li></ol>

Forfatterne har ingen interessekonflikter at erklære.

Denne protokol beskriver fabrikationsprocessen af en patient specifik hjerne fantom, som omfatter kraniet, hjernen, og vestibulære schwannoma tumor. 3D-printmetoder gjorde det muligt at opnå anatomisk nøjagtige detaljer. Fantomet beskrevet her blev med succes fremstillet med det ønskede niveau af anatomiske detaljer; CT og ultralyd imaging blev brugt til at påvise, at tumoren var let visualiseret med begge modaliteter. Vævet efterligne materiale, PVA-c, er veletableret som et væv-efterligne materiale til ultralydtomtomre; dens akustiske og mekaniske egenskaber kan indstilles med tilsætningsstoffer og antallet af fryse-tø cykler. Materialet er let tilgængeligt, enkelt at bruge og ikke-giftigt. Ved gentagen brug havde fantomet tilstrækkelig holdbarhed til at modstå manipulation og kontakt med en ultralydssonde under fysiske simuleringer af vestibulær schwannomaoperation.
Flere vigtige skridt blev identificeret som værende afgørende for fremstillingsprocessen. For det første skal segmenteringen af strukturer til optagelse i fantomet omfatte det ønskede niveau af anatomiske detaljer. Oprettelsen af nøjagtige STL filer og 3D forme derefter følger naturligt. For det andet skal placeringen af fly i lillehjernen i trin 3.1.9 overvejes nøje, således at fantomet let kan fjernes uden skader; det skal skæres i nok stykker til at tillade anatomiske detaljer, der skal bevares, samtidig med at fantomet skal fjernes uden at sidde fast i formen. I dette tilfælde blev flere iterationer testet og endelig formen blev skåret i fire separate stykker. Den tredje vigtige overvejelse er, at PVA-c under fremstillingsprocessen (afsnit 4) skal overlades til stuetemperatur (trin 4.1.6). Hvis dette trin er savnet og varm PVA-c er føjet til forme, kan det forårsage forme til at smelte eller fordreje. Det er også afgørende, at når glaskuglerne er tilsat (trin 5.1.2 til 5.1.4), er PVA-c ikke overladt til at sidde i mere end omkring 10 minutter; hvis venstre i en længere periode, vil glaskuglerne bosætte sig til bunden, og den resulterende fantom vil have inhomogen ultralydskontrast29. Når glaskuglerne er tilsat, skal PVA-c tilsættes direkte i formene og placeres i fryseren. Efter den første frysecyklus fastgøres glaskuglerne på stedet, og fantomet kan bruges ved stuetemperatur. Endelig er det vigtigt, at formene er omhyggeligt forseglet (f.eks med tape), før PVA-c tilsættes, for at minimere lækage af blandingen gennem huller, hvor den separate stykke af formen sluttede sammen.
Protokollen har flere begrænsninger. For eksempel er nogle specialudstyr påkrævet, herunder et vandbad og en elektronisk omrører. En soniker bruges også som en del af denne protokol, men sonikeringstrinnet (5.1.3) kan erstattes med yderligere elektronisk omrøring; Men med dette alternativ ville det tage længere tid at opnå en homogen blanding, end det er muligt ved brug af sonikering. En begrænsning af PVA-c er, at det nedbrydes over tid og bliver mugne. Tilføjelsen af kaliumsorbat, som beskrevet her, øger fantomets holdbarhed, selv om det stadig skal opbevares i en lufttæt beholder. En anden begrænsning af PVA-c er, at fryse-tø cykler er påkrævet, hvilket øger den tid, der kræves for at gøre et fantom. For at minimere fantom fabrikation tid, en vigtig overvejelse er hastigheden af frysning og optøning; når fantomet enten er helt frosset eller helt optøet, påvirker den tid, det forbliver i denne tilstand, ikke i væsentlig grad det endelige fantom16,30. Derfor kan de anvendte cykluslængder varieres, forudsat at fantomet er helt frosset og optøet på hvert trin i cyklussen. For eksempel, tumoren i fantomet i denne undersøgelse er meget lille, så kortere cykler kan bruges til tumor end for hjernen. Endelig 3D udskrivning af forme og kraniet er en tidskrævende proces, der forbruger en betydelig del (3 dage) af den samlede tid (1 uge), der kræves for at fremstille et fantom med denne protokol. Printeren var en kommerciel model fra 2018. udskrivningsprocessen kan afsluttes i kortere tidsrammer med brug af nyere, hurtigere printere.
Hjernetomtomtomeret her kunne bruges direkte til klinisk træning og validering af neuronavigationssystemer. Som væv efterligne materiale, PVA-c gør det muligt for den resulterende fantom, der skal anvendes gentagne gange, for eksempel som et træningsværktøj eller til validering af intraoperativ ultralyd i vestibulær schwannoma kirurgi, da det er en holdbar og ikke-giftigt materiale. Som sådan er fremstillingsmetoden et supplement til dem, der tidligere er beskrevet, hvor 3D-print blev brugt til at skabe patientspecifikke hjernetomtomtegn20,21,22,23,24,25. Brugen af PVA-c som TMM gør fantomet egnet til brug i simulering af neurokirurgi, da materialet kan modstå gentagne manuel manipulation og kontakt fra en ultralydssonde. Dette arbejde sætter scenen for yderligere kvantitative valideringsundersøgelser. Den fantom metode, der er beskrevet her, er meget alsidig og kan bruges til at fremstille mange typer af patientspecifikke tumortomtomer, der strækker sig fra hjernen til andre organer, med kompatibilitet på tværs af flere billeddannelse modaliteter.

Fantomer efterligne de specifikke egenskaber af biologiske væv er en nyttig ressource for forskellige eksperimentelle og undervisning applikationer. Vævs efterlignende fantomer er afgørende for at karakterisere medicinsk udstyr forud for dereskliniske anvendelse 1,2 og anatomiske fantomer bruges ofte i uddannelsen af medicinsk personale i alle discipliner3,4,5,6,7. Patientspecifikke anatomiske fantomer lavet med passende vævs-efterligne egenskaber er ofte en kritisk del af testmiljøet og kan øge tilliden hos klinikere, der er ved at lære at bruge en ny enhed8. Men høje produktionsomkostninger og komplekse fabrikationsprocesser udelukker ofte rutinemæssig brug af patientspecifikke fantomer. Her er en metode beskrevet for fremstilling af en holdbar, patient-specifikke hjernetumor model ved hjælp af let tilgængelige, kommercielle materialer, som kan bruges til uddannelse og validering af intraoperativ ultralyd (US) ved hjælp af edb-tomografi (CT) billeddannelse. Fantomet beskrevet i denne undersøgelse blev oprettet ved hjælp af data fra en patient med en vestibulær schwannoma (en godartet hjernetumor som følge af en af de balancenerver, der forbinder hjernen og det indre øre), som efterfølgende gennemgik kirurgi og tumor resektion via en retrosigmoid suboccipital kraniotomi10. Fantomet blev udviklet for at teste og validere et integreret intraoperativt navigationssystem til brug under denne type hjernetumorkirurgi.
For at være egnet til denne ansøgning, hjernen tumor fantom skal have flere vigtige egenskaber. For det første bør det være lavet af ikke-giftige materialer, så det kan sikkert bruges i en klinisk uddannelse miljø. For det andet bør det have realistiske billeddannelse egenskaber; til den påtænkte anvendelse omfatter disse specifikt ultralyddæmpning og CT-kontrast. For det tredje bør det have lignende mekaniske egenskaber til humant væv, så det kan håndteres på samme måde. For det fjerde bør fantomet være baseret på reelle patientdata, så det er anatomisk korrekt og kan bruges til kirurgisk planlægning og træning. Endelig skal de anvendte materialer være holdbare, så fantomet kan bruges gentagne gange.
Generelt afhænger det vævs efterlignende materiale og fremstillingsmetode, der er valgt til et fantom, af den påtænkte anvendelse. For stive strukturer som kraniet, bør den valgte egenskab ikke deformere eller være vandopløselige, og det bør være i stand til at opretholde et nøjagtigt niveau af anatomiske detaljer med gentagen brug; Dette er især vigtigt, når du bruger fantomet til eksperimenter, hvor billedregistrering anvendes, og til kirurgiske simuleringsformål. Mineralolie baserede materialer såsom gel voks har været lovende for ultralyd9,11,12 og fotoakustisk13 billeddannelse applikationer, men når de udsættes for gentagne mekaniske deformation de bliver smuldrende, så kan ikke modstå udvidet brug, især med standard mikrokirurgiske neurokirurgi instrumenter. Agar og gelatine er vandige materialer, der også er almindeligt anvendt som væv-efterligne materialer. De tilsætningsstoffer, der er nødvendige for at justere de akustiske egenskaber af disse materialer ervelkendte 14,men de har begrænset mekanisk styrke og er ikke særlig holdbare, så er ikke egnet til denne ansøgning, hvor fantomet skal håndteres gentagne gange.
Polyvinyl alkohol cryogel (PVA-c) er et populært valg af væv-efterligne materiale, fordi dens akustiske og mekaniske egenskaber let kan indstilles ved at variere sin fryse-tø cykler. Det er blevet påvist , at PVA-c's egenskaber svarer til egenskaberne for blødt væv15,16,17,18. PVA-c-baserede hjernetomtomer er blevet anvendt med succes til ultralyd og CT-billeddannelse19. Materialet er stærkt nok til at blive brugt gentagne gange, og det har en høj grad af elasticitet, så fantomvæv lavet af PVA-c kan manipuleres uden at blive permanent deformeret. Polylaktisk syre (PLA) er et let tilgængeligt stift materiale og blev brugt til fremstilling af kraniet, men et andet trykmateriale kan anvendes i stedet for PLA, hvis det har lignende mekaniske egenskaber og ikke er vandopløseligt.
Især hjernetomtomater er blevet fremstillet ved hjælp af forskellige metoder, afhængigt af graden af kompleksitet, der kræves, og detvæv,der skal replikeres20,21,22,23. Normalt er en støbeform anvendes, og flydende væv-efterligne materiale hældes i det. Nogle undersøgelser har brugt kommercielle forme24, mens andre bruger 3D-printede brugerdefinerede forme af en sund hjerne, og simulere hjernelæsioner ved at implantere markør kugler og oppustelige katetre19,25. Så meget som forfatteren ved, er dette den første rapport fra en 3D-printet patientspecifik hjernesvulstommodel skabt med vævs efterlignende ultralyd og røntgenegenskaber. Den samlede fabrikation visualiseres af rutediagrammet i figur 1; hele processen tager omkring en uge at fuldføre.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>AutodeskFusion 360</td>
			<td>Autodesk Inc., San Rafael, California, United States</td>
			<td>https://www.autodesk.co.uk/products/fusion-360/overview</td>
			<td>CAD software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Barium sulphate</td>
			<td>Source Chemicals</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CT scanner</td>
			<td>Medtronic Inc, Minneapolis, USA</td>
			<td>-</td>
			<td>O-arm 3D mobile X-ray imaging system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass microspheres</td>
			<td>Boud Minerals</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mechanical stirrer</td>
			<td>IKA</td>
			<td>4442002</td>
			<td>Eurostar Digital 20, IKA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meshmixer</td>
			<td>Autodesk Inc., San Rafael, California, United States</td>
			<td>http://www.meshmixer.com</td>
			<td>3D modelling software. Version 3.5.484 used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neuronavigation system</td>
			<td>Medtronic Inc, Minneapolis, USA</td>
			<td>-</td>
			<td>S7 Stealth Station</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLA</td>
			<td>Ultimaker (Ultimaker BV, Utrecht, Netherlands)</td>
			<td>UM9016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium sorbate</td>
			<td>Meridianstar</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVA</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVA powder</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>363146</td>
			<td>99%+ hydrolysed, average molecular weight 85,000-140,000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12893543</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultimaker Cura</td>
			<td>Ultimaker BV, Utrecht, Netherlands</td>
			<td>https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura</td>
			<td>3D printing software. Version 4.0.0 used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultimaker S5 Printer</td>
			<td>Ultimaker BV, Utrecht, Netherlands</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound scanner</td>
			<td>BK Medical, Luton, UK</td>
			<td>-</td>
			<td>BK 5000 scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath</td>
			<td>IKA</td>
			<td>20009381</td>
			<td>HBR4 control, IKA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Slicer</td>
			<td>http://slicer.org</td>
			<td>-</td>
			<td>Software used to segment patient data. Version 4.10.2 used</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

patient-specific polyvinyl alcohol phantom fabrication with ultrasound and x-ray contrast for brain tumor surgery planning

Fantomer er vigtige redskaber til klinisk træning, kirurgisk planlægning og udvikling af nyt medicinsk udstyr. Det er dog udfordrende at skabe anatomisk præcise hovedtomtomtegn med realistiske hjernebilledegenskaber, fordi standardfabrikationsmetoder ikke er optimeret til at replikere patientspecifikke anatomiske detaljer, og 3D-printmaterialer ikke er optimeret til billeddannelsesegenskaber. For at teste og validere en ny navigationssystem til brug under hjernetumor kirurgi, en anatomisk præcis fantom med realistiske billeddannelse og mekaniske egenskaber var påkrævet. Derfor blev der udviklet et fantom ved hjælp af reelle patientdata som input og 3D-printning af forme for at fremstille et patientspecifikt hovedtomtom, der omfatter kraniet, hjernen og tumoren med både ultralyd og røntgenkontrast. Fantomet havde også mekaniske egenskaber, der tillod fantomvæv, der skal manipuleres på samme måde som, hvordan humant hjernevæv håndteres under operationen. Fantomet blev testet under en kirurgisk simulering i en virtuel operationsstue.
Fantomfabrikationsmetoden bruger kommercielt tilgængelige materialer og er nem at reproducere. 3D-printfilerne kan let deles, og teknikken kan tilpasses til at omfatte mange forskellige typer tumor.

Efter den beskrevne protokol, en anatomisk realistisk fantom blev fremstillet, som består af en patient-specifikke kranium, hjerne og tumor. De relevante anatomiske strukturer for fantomet (kraniet, hjernen, tumoren) er segmenteret ved hjælp af patient MR-scanning og CT-data (Figur 2a,b). Patientens intraoperative ultralydsdata (Figur 2c; Figur 2d viser det samme billede som Figur 2c, men med tumoren skitseret) blev brugt til at sammenligne fantombilleder til den virkelige patient billeder.
Masker blev skabt for hvert stykke af modellen (Figur 3), og disse blev derefter brugt til fremstilling af 3D-forme. Formene blev let trykt på et trykkeri og samlet ved at stikke brikkerne sammen. Lillehjernen formen var den mest komplekse at designe og samle (Figur 4). Kraniet (Figur 5a) var den sværeste del at udskrive, da det krævede støtte materiale, så var en langsom proces; hele udskriften tog i alt tre dage at fuldføre, hvilket er en begrænsende faktor i protokollen.
Den færdige fantom( Figur 5) var en realistisk model af en patient kranium, hjerne og tumor. De to hjernehalvdel (Figur 5b) blev produceret separat, og har et realistisk udseende, og byder på gyri og sulci af hjernen. Hele fantomet er hvidt i farven, da dette er den naturlige farve PVA-c; dette kan nemt ændres ved at tilføje farvestof, men var ikke nødvendigt for ansøgningen. Lillehjernen (Figur 5c) passer komfortabelt ind i bunden af det trykte kranium og hjernehalvdel sidder oven på dette. Tumoren er let synlig i lillehjernen, som den ekstra kontrast tilføjet til tumoren resulterer i at det er en off-white farve, der adskiller det fra det omgivende materiale, som er det sikkert knyttet til.
Fantomet blev afbildet med både CT og ultralyd (Figur 6a,b). Bariumsulfat blev brugt til at give tumoren passende CT kontrast, og fantombilledet (Figur 6a)viser, at dette blev opnået, da tumoren er klart visualiseret. Kraniet blev ikke trykt med 100% infill, for at reducere den tid, det tog at udskrive. Derfor ser kraniet ikke helt realistisk ud i CT-billederne, fordi gitterstrukturen af printet kan ses. Dette er ikke et problem for ansøgningen, da kun omridset af kraniet er nødvendig for neuronavigation system. Kraniet kunne udskrives med 100% infill for at undgå denne reducerede nøjagtighed af CT-billedet, men ville tilføje tid på trykprocessen. Glas mikrosfærer blev tilføjet til lillehjernen, hjernehalvdel og tumor for ultralyd kontrast. Resultaterne viser, at tumoren også er synlig med ultralydsscanning (Figur 6b)og kan skelnes fra det omgivende væv. Ved besigtigelse viser ultralydsbillederne fra fantomet (Figur 6b), og dem, der er fremkommer fra patienten (Figur 2c), at de kontrastmidler, der blev anvendt i fantomet, var effektive til at skabe realistiske billedegenskaber.
Fantomet blev testet under kirurgisk simulering i en virtuel operationsstue( Figur 7). Fantommodellen blev placeret på det kirurgiske operationsbord ved hjælp af en standard kranieklemme, og CT-scanningen af fantomet blev registreret ved hjælp af et klinisk neuronavigationssystem. En retrosigmoid tilgang til tumoren blev simuleret og tumoren blev afbildet ved hjælp af et klinisk ultralydssystem med en burr hul ultralyd transducer. Under den kirurgiske simulering viste fantommodellen sig at være stabil, og der blev ikke observeret nogen skade ved at manipulere fantomet på samme måde som den menneskelige hjerne ville være under denne procedure, så den kunne bruges gentagne gange under de samme forhold.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig01.jpg"> Figur 1: Rutediagram for at vise de trin, der kræves for at gøre en patient specifik PVA-c hjerne fantom. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig01large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig02.jpg"> Figur 2: Patientdata, der bruges til at oprette fantommodel. Datakilder til en patient med en venstresidet vestibulær schwannoma: ( a )aksialkontrast-forstærket T1-vægtet MR, hvid pil peger mod tumor; b) aksial ikke-kontrast CT-scanning vindue for at fremhæve knogle, hvid pil peger mod en udvidet intern auditiv meatus forårsaget af tumoren; c) intraoperativt ultralydsbillede opnået under en vestibulær schwannomaoperation d) kommenteret intraoperativt ultralydsbillede <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : tumor (hyperechoisk på ultralyd), <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> : hjerne (lillehjernen). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig02large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig03.jpg"> Figur 3: Fuldførte masker for hver sektion af fantomet. STL-maske til (a,b) <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> kranium: venstresidet retrosigmoid kraniotomi; c,d) hjernehalvdel (e,f)tumor og lillehjernen, <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : tumor. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig03large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig04.jpg"> Figur 4: 3D trykt lillehjerneform. 3D trykt lillehjernen skimmel fuldt konstrueret (øverst til venstre) og de separate stykker, som er nummereret fra 1 til 4. Hullet i stykke 2 (angivet med 'H') gør det muligt at hælde PVA-c i formen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig04large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig05.jpg"> Figur 5: Fuldført fantom. Den færdige fantom (a)kranium( b ) fantom med kraniet top fjernet: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> : retrosigmoid kraniotomi, <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : tumor, hjerne <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> (lillehjernen), <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61344/icon05.jpg"> hjernen (højre cerebral halvkugle); (c) lillehjernen og tumor: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : tumor, hjerne <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> (lillehjernen). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig05large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig06.jpg"> Figur 6: CT- og ultralydsbilleder erhvervet med fantomet. (a)Axial CT billede af komplet fantom gennem niveauet af kraniet base og tumor, (b) Intraoperativ ultralyd billede af fantom erhvervet med burr hul ultralyd sonde gennem retrosigmoid kraniotomi i et plan omtrent vinkelret på kraniet (Simulering kirurgi, lillehjernen blev trukket lidt tilbage for at billedet direkte på tumoren). <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg">: tumor, <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> hjerne (lillehjernen), <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> : venstresidet retrosigmoid kraniotomi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig06large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig07.jpg"> Figur 7: Test af fantomet under kirurgisk simulering. Test af fantommodellen gennem kirurgisk simulering på en virtuel operationsstue. <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/61344/icon06.jpg">: neuronavigation system viser den registrerede scanning af CT phantom model, <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61344/icon03.jpg"> : ultralyd system, der anvendes til at billedet fantom med en burr hul ultralyd transducer (set placeret ved siden af ultralydmonitor). Bemærk modellen afbilledet her er baseret på data erhvervet fra forskellige patient med en højresidet tumor. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig07large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning at JoVE.com

Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning

Patient-specifikke Polyvinyl Alkohol Phantom Fabrikation med ultralyd og X-Ray Kontrast til brain tumor kirurgi planlægning

Denne protokol beskriver fremstilling af en patient specifik kraniet, hjernen og tumor fantom. Det bruger 3D-print til at skabe forme, og polyvinyl alkohol (PVA-c) bruges som væv efterligne materiale.

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create ...

Phantom modeller er vigtige værktøjer, men det er udfordrende at gøre dem anatomisk nøjagtige. Denne protokol bruger CT og ultralyd til at skabe en patient-specifik fantom, der omfatter en tumor. Vi bruger komplekse heterogene modeller og 3D-print for at opnå en høj grad af anatomisk realisme.Patientspecifikke hjernetomtoms er meget nyttige, da de giver mulighed for kirurgisk planlægning og klinisk træning, og de giver kirurger mulighed for at praktisere nye teknikker og teste nye instrumenter og hardware. Efter at have fået præoperativ kontrast-forbedret T1-vægtet MR-scanning og volumetriske CT-data, indlæse billederne i en 3D-modellering software program og bruge plain cut værktøj til at opdele hjernen segmentering i to halvkugler. Gem hver halvkugle som separate højre og venstre hjerne STL filer og importere filerne til en passende computer-aided design software program.I maskearbejdsområdet skal du bruge reduceringsfunktionen til at formindske størrelsen på hver model så meget som muligt, så den kan håndteres af programmet, mens alle de nødvendige detaljer bevares. I det udfyldte arbejdsområde skal du bruge værktøjet maske til BRep til at konvertere den importerede maske til en brødtekst, der kan manipuleres. Klik på opret og boks til at tegne en boks omkring tumoren, roterende visningen for at sikre, at boksen helt omslutter tumor på alle sider.Angiv boksen som en ny brødtekst i rullemenuen til handlingen. Klik på ændre fanen og bruge kombinere værktøj til at skære tumor fra boksen for at skabe en kasse med en hul form af tumoren inde i det. For at skabe fly gennem kassen på de steder, at formen vil blive skåret, skal du klikke konstruere og midplane at skabe et plan gennem midten af kassen.Højreklik på midterplanet, og vælg offsetplan for at placere flyet mere præcist. Under fanen rediger skal du bruge den opdelte kropsfunktion til at opdele formen langs de oprettede planer og klikke på opret skitse og midterdiametercirkel for at tilføje små cirkulære nitter til forsiden af hvert stykke af formen. Højreklik for at ekstrudere cirklerne udad et par millimeter på det ene ansigt og ekstrudere dem indad på det tilsvarende ansigt.Gem derefter hvert stykke af formen som en separat STL-fil. For at udskrive 3D hjernen og tumor forme, for hurtigere udskrivning, skal du vælge en stor laghøjde på omkring 0,2 millimeter og en lav infill værdi på 20% i 3D-print software. Hvis formene er placeret korrekt på bundpladen, bør støttematerialer ikke være nødvendige.Udskriv forme ved hjælp af et stift materiale som polylaktisk syre. Før du udskriver kraniet skimmel, skal du vælge tilføje støtte i softwaren til at bruge PVA som støtte materiale. For at forberede PVA til modellerne, varme 1, 800 gram deioniseret vand til 90 grader Celsius i en to liter konisk kolbe og måle ud 200 gram PVA pulver.Placer en elektronisk omrører i kolben, og pas på, at den ikke rører bunden eller siderne. Indstil hastigheden til 1.500 omdrejninger i minuttet. PVA-pulveret tilsættes kolben over en periode på ca. 30 minutter.Når alle PVA er blevet tilføjet, rør opløsningen i yderligere 90 minutter. Når der er fremkomt en klæbrig gel, fjernes kolben fra vandbadet, og toppen dækkes med plastfolie for at forhindre dannelse af en hud oven på materialet. Når det er køligt, vises PVA gennemsigtig.Hæld det i et bægerglas. Bittesmå hvide krystaller kan observeres, men eventuelle bobler på overfladen skal forsigtigt skrabes af. Derefter tilsættes 0,5% kaliumsorbat til PVA som konserveringsmiddel og grundigt røre opløsningen.For at forberede fantomerne, måle nok PVA til at fylde tumor skimmel i et bægerglas og hæld resten i et separat bægerglas. For at forberede PVA til tumoren, tilsæt 1% glas mikrosfærer til ultralyd kontrast og 5% barium sulfat for x-ray kontrast til det første bægerglas. Rør den resulterende opløsning i hånden.Sonikere bægerglasset for at sikre en ensartet blanding af tilsætningsstofferne og lade opløsningen køle af i ca. 10 minutter, hvilket fjerner eventuelle bobler ved at skrabe efter behov. Fastgør tumorformen sammen og hæld PVA gennem hullet i toppen af formen. Lad PVA hvile i et par minutter for at tillade eventuelle bobler dannet i hælde processen til at flygte gennem hullet, før du placerer formen i en minus 20 grader Celsius fryser.Efter seks timer, tø formen i seks timer ved stuetemperatur. Gentag 12-timers fryse-tø cyklus, derefter forsigtigt fjerne formen fra modellen. Opret lillehjernen og hjernehalvdel modeller i de relevante forme som netop påvist.Efter den anden fryse-tø cyklus for hver fantom model stykke, omhyggeligt fjerne modellerne fra formene og placere lillehjernen tumor fantom på spike i bunden af kraniet bunden model. Placer de to hjernehalvdel i den øverste del af lillehjernen tumor stykke og placere de fire dyvler i hvert rum på kraniet bunden model. Derefter placere kraniet top model på toppen.Hvis det er nødvendigt, kan modellen manøvreres i den ønskede position til at simulere sin intraoperative brug i kirurgi. Efter protokollen som påvist, en anatomisk realistisk fantom bestående af en patient-specifikke kranium, hjerne, og tumor kan fabrikeres. De relevante anatomiske strukturer for fantomet er segmenteret ved hjælp af patient MR- og CT-data.Masker kan derefter oprettes for hvert stykke af modellen til fremstilling af 3D-forme som påvist. Lillehjernen skimmel er den mest komplekse at designe og samle. Kraniet er den sværeste del at udskrive, da det kræver støtte materiale.Den færdige fantom tilbyder en realistisk model af patientens kranium, hjerne og tumor. De to hjernehalvdel produceres separat og har et realistisk udseende med hjernens gyri og sulci. Lillehjernen passer komfortabelt ind i bunden af det trykte kranium og hjernehalvdel sidder oven på denne struktur.Tumoren er let synlig i lillehjernen som den ekstra kontrast tilføjet til tumoren resulterer i en off-white farve, der adskiller det fra det omgivende materiale, som det er fastgjort. Tumoren kan visualiseres i fantomet med både CT og ultralydsscanning. Patientens intraoperative ultralyddata kan derefter bruges til at sammenligne fantombillederne med de rigtige patientbilleder.Når du opretter forme, være særlig opmærksom på placeringen af nedskæringer for at sikre, at fantomet vil være i stand til at blive fjernet, når det har størknet. Ved at skabe en patient-specifik hjerne fantom, har vi været i stand til at teste en ny neurale navigationssystem, der også kan bruges til at træne neurokirurger i brugen af intraoperativ ultralyd.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Contrast Ultrasound Targeted Treatment of Gliomas in Mice via Drug-Bearing Nanoparticle Delivery and Microvascular Ablation

We are developing minimally-invasive contrast agent microbubble based therapeutic approaches in which the permeabilization and/or ablation of the ...

Small and Wide Angle X-Ray Scattering Studies of Biological Macromolecules in Solution

Små og Wide Angle X-ray scattering Undersøgelser af biologiske makromolekyler i opløsning

In this paper, Small and Wide Angle X-ray Scattering (SWAXS) analysis of macromolecules is demonstrated through experimentation. SWAXS is a technique ...

Patient-specific Modeling of the Heart: Estimation of Ventricular Fiber Orientations

Patient-specifikke Modeling of the Heart: Estimering af Ventrikulære fiberorienteringer

Patient-specific  simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered  by the absence of in vivo imaging technology for ...

PLGA Nanoparticles Formed by Single- or Double-emulsion with Vitamin E-TPGS

Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) is a biocompatible member of the aliphatic polyester family of biodegradable polymers. PLGA has long been a popular ...

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

Design og fremstilling af en elastomer Enheden for Soft Modular Robotter i minimalt invasiv kirurgi

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

Targeting Neuronal Fiber Tracts for Deep Brain Stimulation Therapy Using Interactive, Patient-Specific Models

Målretning Neuronal Fiber skrifter for dyb Brain Stimulation terapi ved hjælp af interaktive, Patient-specifikke modeller

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for ...

Human Pluripotent Stem Cell Culture on Polyvinyl Alcohol-Co-Itaconic Acid Hydrogels with Varying Stiffness Under Xeno-Free Conditions

Humane pluripotente stamceller kultur på Polyvinyl alkohol-Co-Itaconic syre Hydrogels med varierende stivhed på Xeno-fri betingelser

The effect of physical cues, such as the stiffness of biomaterials on the proliferation and differentiation of stem cells, has been investigated by ...

Use of Micro X-ray Computed Tomography with Phosphotungstic Acid Preparation to Visualize Human Fibromuscular Tissue

Brug af mikro røntgen-computertomografi med Phosphotungstic syre præparat til at visualisere humant Fibromuskulær væv

Manual dissection and histological observation are common methods used to investigate human tissues. However, manual dissection can damage delicate ...

Contrast-Enhanced Subharmonic Aided Pressure Estimation (SHAPE) Using Ultrasound Imaging with a Focus on Identifying Portal Hypertension

Contrast-Enhanced Subharmonic Aided Pressure Estimation SHAPE Using Ultrasound Imaging with a Focus on Identifying Portal Hypertension

Kontrastforstærket subharmonisk støttet trykestimering (SHAPE) ved hjælp af ultralydsbilleddannelse med fokus på identifikation af portalhypertension

Noninvasive, accurate measurement of pressures within the human body has long been an important but elusive clinical goal. Contrast agents for ultrasound ...

Creation of Patient-Specific Silicone Cardiac Models with Applications in Pre-surgical Plans and Hands-on Training

Oprettelse af patientspecifikke silikone hjertemodeller med applikationer i præ-kirurgiske planer og hands-on træning

Three dimensional&#160;models can be a valuable tool for surgeons as they develop surgical plans and medical fellows as they learn about complex cases. In ...