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

Авторы благодарят Даниила Никитичева и Штеффи Мендес за советы по использованию Meshmixer и Фернандо Перес-Гарсия за его советы по использованию 3D Slicer и за предоставление нам код для автоматизации некоторых этапов обработки.
Эта работа была поддержана Wellcome Trust (203145)/16/З; 203148/No/16/З; WT106882, EPSRC (NS/A000050/1); NS/A000049/1», MRC (MC_PC_17180) и Национальный призыв к мозгу (NBA/NSG/SBS). Телевизор поддерживается Medtronic Inc / Королевская академия инженерных исследований председатель "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>

Авторы не имеют каких-либо конфликтов интересов, чтобы объявить.

Этот протокол подробно процесс изготовления пациента конкретных фантом мозга, который включает в себя череп, мозг, и вестибулярной опухоли шванномы. Методы 3D-печати позволили достичь анатомически точных деталей. Описанный здесь фантом был успешно изготовлен с желаемым уровнем анатомических деталей; КТ и ультразвуковая визуализация были использованы, чтобы продемонстрировать, что опухоль была легко визуализирована с обоими условиями. Ткань, имитирующая материал, PVA-c, хорошо зарекомендовала себя как тканевым материалом для ультразвуковых фантомов; его акустические и механические свойства могут быть настроены с добавками и количество циклов замораживания-оттепели. Материал легко доступен, прост в использовании и не токсичен. При повторном использовании, фантом имел достаточную прочность, чтобы выдержать манипуляции и контакт с ультразвуковым зондом во время физического моделирования вестибулярной хирургии шванномы.
Было определено, что несколько ключевых шагов имеют решающее значение для процесса изготовления. Во-первых, сегментация структур для включения в фантом должна включать желаемый уровень анатомических деталей. Создание точных файлов STL и 3D форм затем следует естественно. Во-вторых, необходимо тщательно рассмотреть положение плоскостей в мозжечковой форме в шаге 3.1.9, с тем чтобы фантом можно было легко удалить без повреждений; она должна быть разрезана на достаточное количество частей, чтобы анатомические детали, которые будут сохранены, в то время как позволяет фантом, чтобы быть удалены, не застревая в форме. В этом случае было протестировано несколько итераций, и, наконец, плесень была разрезана на четыре отдельные части. Третье ключевое соображение заключается в том, что в процессе производства PVA-c (раздел 4) PVA-c должен быть оставлен для охлаждения до комнатной температуры (шаг 4.1.6). Если этот шаг пропущен и горячий PVA-c добавляется в формы, это может привести к плесени расплава или искажения. Важно также, чтобы после добавления стеклянных сфер (шаги 5.1.2 - 5.1.4), PVA-c не остается сидеть более 10 минут; если оставить в течение длительного периода времени, стеклянные сферы будут оседать на дно, и в результате фантом будет иметь неоднородный ультразвуковойконтраст 29. После добавления стеклянных сфер PVA-c должен быть добавлен непосредственно в форму и помещен в морозильную камеру. После первого цикла замораживания, стеклянные сферы будут закреплены на месте, и фантом может быть использован при комнатной температуре. Наконец, важно, чтобы формы тщательно запечатаны (например, с лентой) до добавления PVA-c, чтобы свести к минимуму утечку смеси через зазоры, где отдельные части формы объединились.
Протокол имеет ряд ограничений. Например, требуется некоторое специальное оборудование, включая водяную баню и электронный мешалка. В рамках этого протокола также используется звуковой звуковой знак, но звуковой шаг (5.1.3) может быть заменен дополнительным электронным перемешиванием; однако, с этой альтернативой, это займет больше времени для достижения однородной смеси, чем это возможно с использованием sonication. Одним из ограничений PVA-c является то, что он ухудшается с течением времени и становится заплесневелый. Добавление сорбата калия, как описано здесь, увеличивает срок годности фантома, хотя он все еще должен храниться в герметичном контейнере. Второе ограничение PVA-c заключается в том, что циклы замораживания оттепели необходимы, что увеличивает время, необходимое для того, чтобы сделать фантом. Чтобы свести к минимуму время изготовления фантомов, ключевым фактором является скорость замораживания и оттаивания; как только фантом либо полностью заморожен, либо полностью разморожен, время, которое он остается в этом состоянии, существенно не влияет наокончательный фантом 16,30. Таким образом, используемые длины цикла могут быть разнообразными, при условии, что фантом полностью заморожен и разморожен на каждом этапе цикла. Например, опухоль в фантоме этого исследования очень мала, поэтому для опухоли могут быть использованы более короткие циклы, чем для мозга. Наконец, 3D печать форм и черепа является трудоемким процессом, который потребляет значительную часть (3 дня) от общего времени (1 неделя), необходимого для изготовления фантома с помощью этого протокола. Используемый принтер был коммерческой моделью с 2018 года; процесс печати может быть завершен в более короткие сроки с использованием новых, более быстрых принтеров.
Представленный здесь фантом мозга может быть использован непосредственно для клинической подготовки и проверки нейронных систем. Как ткань, имитирующая материал, PVA-c позволяет повторно использовать полученный фантом, например, в качестве учебного пособия или для проверки интраоперационного ультразвука в вестибулярной хирургии шванномы, так как это прочный и нетоксичный материал. Таким образом, метод изготовления дополняет те ранее описанные, в которых 3D печать была использована для создания пациентаконкретных фантомов мозга 20,21,22,23,24,25. Использование PVA-c в качестве TMM делает фантом пригодным для использования в имитации нейрохирургии, так как материал может выдерживать неоднократные ручные манипуляции и контакт с ультразвуковым зондом. Эта работа закладывает основу для дальнейших исследований количественной проверки. Описанный здесь фантомный метод является очень универсальным и может быть использован для изготовления многих типов фантомов опухоли, специфичных для пациента, простирающихся от мозга к другим органам, с совместимостью через несколько методов визуализации.

Фантомы, имитирующие специфические свойства биологических тканей, являются полезным ресурсом для различных экспериментальных и учебных применений. Ткань-мимикрирует фантомы имеют важное значение для характеристики медицинскихустройств до их клинического использования 1,2 и анатомические фантомы часто используются в обучениимедицинского персонала во всех дисциплинах 3,4,5,6,7. Специфические анатомические фантомы, сделанные с соответствующими тканевыми свойствами, часто являются важной частью тестовой среды и могут повысить доверие врачей, которые учатся использоватьновое устройство 8. Однако высокие производственные затраты и сложные процессы изготовления часто исключают регулярное использование фантомов для конкретных пациентов. Здесь описан метод производства прочной, конкретной для пациента модели опухоли головного мозга с использованием легкодоступных коммерческих материалов, которые могут быть использованы для обучения и проверки интраоперационного ультразвука (США) с использованием компьютеризированной томографии (КТ). Фантом, описанный в этом исследовании, был создан на основе данных пациента с вестибулярной шванномой (доброкачественная опухоль мозга, возникающая в результате одного из балансовых нервов, соединяющих мозг и внутреннее ухо), который впоследствии перенес операцию и ресекцию опухоли с помощью ретрозигмоидной подкоппипитальнойкраниотомии 10. Фантом был разработан для того, чтобы проверить и проверить интегрированную интраоперационную навигационную систему для использования во время этого типа хирургии опухоли головного мозга.
Для того, чтобы быть пригодным для этого приложения, фантом опухоли мозга должен обладать несколькими ключевыми свойствами. Во-первых, он должен быть сделан из нетоксичных материалов, так что он может безопасно использоваться в клинической среде подготовки. Во-вторых, он должен иметь реалистичные свойства изображения; для предполагаемого применения, они конкретно включают ультразвуковое затухание и контраст КТ. В-третьих, он должен иметь аналогичные механические свойства человеческой ткани, так что он может быть обработан таким же образом. В-четвертых, фантом должен основываться на реальных данных пациента, так что он анатомически точен и может быть использован для хирургического планирования и обучения. Наконец, используемые материалы должны быть прочными, так что фантом может быть использован повторно.
В целом, ткань-мимикряющий материал и метод изготовления, выбранный для фантома, зависит от предполагаемого применения. Для жестких структур, таких как череп, выбранное свойство не должно деформироваться или быть водорастворимым и оно должно быть в состоянии поддерживать точный уровень анатомических деталей при повторном использовании; это особенно важно при использовании фантома для экспериментов, где используется регистрация изображений и для хирургических целей моделирования. Минеральное масло на основе материалов, таких как гель воск были перспективнымидля ультразвука 9,11,12 и фотоакустические13 изображений приложений, однако, когда подвергаются повторной механической деформации они становятся рыхлыми, поэтому не может выдержать длительное использование, особенно со стандартными микрохирургическими инструментами нейрохирургии. Агар и желатин являются aqueous материалов, которые также широко используются в качестве тканей имитирующих материалов. Добавки, необходимые для регулировки акустических свойств этих материалов,хорошо известны 14,но они имеют ограниченную механическую прочность и не особенно долговечны, поэтому не подходят для этого приложения, где фантом должен быть неоднократно обработан.
Поливиниловый спирт криогель (PVA-c) является популярным выбором тканево-мимикрирующих материалов, потому что его акустические и механические свойства могут быть легко настроены путем изменения циклов замораживания оттепели. Было показано, что свойства PVA-c аналогичны свойствам мягкихтканей 15,16,17,18. PVA-c фантомы мозга успешно используются для ультразвуковой и КТ-изображения19. Материал достаточно силен, чтобы его можно было использовать повторно, и он имеет высокую степень эластичности, поэтому фантомной тканью из PVA-c можно манипулировать, не будучи постоянно деформированным. Полилактическая кислота (НОАК) является легкодоступным жестким материалом и использовалась для изготовления черепа, однако вместо НОАК можно использовать другой печатный материал, если он имеет схожие механические свойства и не растворяется в воде.
Мозг фантомы, в частности, были изготовлены с использованием различных методов, в зависимости от уровня сложности требуется итканей, которые должны быть воспроизведены 20,21,22,23. Как правило, форма используется, и жидкие ткани имитирующих материал вылил в него. Некоторые исследования использовали коммерческиеформы 24 в то время как другие используют 3D-печатные пользовательские формы здорового мозга, и имитировать поражения мозга путем имплантации маркерных сфер и надувныекатетеры 19,25. К лучшему из знаний автора, это первый доклад 3D-печатной пациента конкретных опухоли головного мозга фантомной модели, созданной с тканью имитирующих ультразвуковые и рентгеновские свойства. Общее изготовление визуализируется шаром потока на рисунке 1; весь процесс занимает около недели.

<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

Фантомы являются важными инструментами для клинической подготовки, хирургического планирования и разработки новых медицинских устройств. Тем не менее, это сложно создать анатомически точные фантомы головы с реалистичными свойствами визуализации мозга, потому что стандартные методы изготовления не оптимизированы для репликации каких-либо конкретных пациентов анатомических деталей и 3D-печати материалов не оптимизированы для визуализации свойства. Для того, чтобы проверить и проверить новую навигационную систему для использования во время операции опухоли головного мозга, анатомически точный фантом с реалистичной визуализации и механических свойств не требуется. Таким образом, фантом был разработан с использованием реальных данных пациента в качестве ввода и 3D-печати форм для изготовления пациента конкретных головной фантом, состоящий из черепа, мозга и опухоли с ультразвуком и рентгеновским контрастом. Фантом также имел механические свойства, которые позволили фантомной ткани манипулировать таким же образом, как человеческая ткань мозга обрабатывается во время операции. Фантом был успешно протестирован во время хирургического моделирования в виртуальной операционной.
Метод фантомного изготовления использует коммерчески доступные материалы и прост в воспроизведении. Файлы 3D-печати могут быть легко общими, и метод может быть адаптирован, чтобы охватить множество различных типов опухолей.

Следуя описанному протоколу, был изготовлен анатомически реалистичный фантом, который состоит из конкретного черепа, мозга и опухоли пациента. Соответствующие анатомические структуры для фантома (череп, мозг, опухоль) сегментированы с использованием данных МРТ и КТ пациента(рисунок 2a,b). Внутриоперационые ультразвуковые данные пациента(рисунок 2c; Рисунок 2d показывает то же изображение, как рисунок 2c, но с опухолью изложены) был использован для сравнения фантомных изображений с реальными изображениями пациента.
Сетки были созданы для каждой части модели(рисунок 3), и они затем были использованы для производства 3D формы. Формы были легко напечатаны на коммерческом принтере и собраны путем прорези части вместе. Мозжечок плесень была самой сложной для проектирования и сборки(рисунок 4). Череп(рисунок 5a) был самой трудной частью для печати, поскольку он требовал поддержки материала, так что был медленный процесс; весь отпечаток занял в общей сложности три дня, что является ограничивающим фактором в протоколе.
Завершенный фантом(рисунок 5) был реалистичной моделью черепа пациента, мозга и опухоли. Два полушария мозга(рисунок 5b) были произведены отдельно, и имеют реалистичный внешний вид, показывая гири и sulci мозга. Весь фантом белого цвета, так как это естественный цвет PVA-c; это можно легко изменить путем добавлять краситель но не было обязательно для применения. Мозжечок(рисунок 5c) удобно вписывается в основание печатного черепа и полушария мозга сидеть на вершине этого. Опухоль легко видна в мозжечках, так как дополнительный контраст, добавленный к опухоли, приводит к его небелому цвету, отделяет его от окружающего материала, к которому он надежно прикреплен.
Фантом был изображен с КТ и ультразвуком(рисунок 6a,b). Барий сульфат был использован, чтобы дать опухоли соответствующий контраст КТ, и фантомноеизображение (рисунок 6a) показывает, что это было достигнуто, так как опухоль четко визуализированы. Череп не был напечатан со 100% заполнения, с тем чтобы уменьшить время, затязанное для печати. Таким образом, череп не выглядит вполне реалистично на КТ изображения, потому что решетка структуры печати можно увидеть. Это не проблема для применения, так как только контур черепа необходим для нейронавигации системы. Череп может быть напечатан со 100% заполнением, чтобы избежать этой сниженной точности изображения КТ, но добавит времени на процесс печати. Стеклянные микросферы были добавлены в мозжечок, полушария мозга и опухоли для ультразвукового контраста. Результаты показывают, что опухоль также видна с помощью ультразвуковой визуализации(рисунок 6b) и может быть отличается от окружающих тканей. При визуальном осмотре ультразвуковые изображения, полученные из фантома(рисунок 6b),и полученные от пациента(рисунок 2c) показывают,что контрастные агенты, используемые в фантоме, были эффективны для создания реалистичных свойств изображения.
Фантом был протестирован во время хирургического моделирования в виртуальной операционной(рисунок 7). Фантомная модель была расположена на хирургическом операционном столе с использованием стандартного зажима черепа, а компьютерная томография фантома была зарегистрирована с помощью клинической системы нейронавигации. Был смоделирован ретрозигмоидный подход к опухоли, и опухоль была изображена с помощью клинической ультразвуковой системы с заусенцем ультразвукового отверстия. Во время хирургического моделирования, фантомная модель оказалась стабильной и никаких повреждений не наблюдалось от манипулирования фантом так же, как человеческий мозг будет во время этой процедуры, так что он может быть использован повторно в тех же условиях.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig01.jpg"> Рисунок 1: Flowchart, чтобы показать шаги, необходимые, чтобы сделать пациента конкретных PVA-C мозга фантом. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig01large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig02.jpg"> Рисунок 2: Данные пациентов, используемые для создания фантомной модели. Источники данных пациента с левосторонней вестибулярной шванномой:a) a) axial contrast-утонченная T1-взвешенная МРТ, белая стрелка указывая к тумору; b) осьнаянеконтрастная КТ, отливная для выделения кости, белая стрелка, указывающая на расширенный внутренний слуховой мясо, вызванный опухолью; c) интраоперационноеультразвуковое изображение, полученное во время операции на вестибулярной шванноме; d)аннотированное интраоперационное <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> ультразвуковое изображение: опухоль (гиперехоик на УЗИ), <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> : мозг (мозжечок). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig02large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig03.jpg"> Рисунок 3: Завершенные сетки для каждого раздела фантома. Сетка STL длячерепа a,b, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> : левая ретрозигмоидная краниотомия; c,d)полушария головного мозга; (e,f)опухоль и мозжечок, <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : опухоль. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig03large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig04.jpg"> Рисунок 4: 3D печатных мозжечка формы. 3D печатных мозжечка плесень полностью построена (вверху слева) и отдельные части, которые пронумерованы от 1 до 4. Отверстие в куске 2 (обозначаемое 'H') позволяет налить PVA-c в форму. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig04large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig05.jpg"> Рисунок 5: Завершенный фантом. Готовый фантом(a) череп(b)фантом с верхней частью черепа удален: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> : ретрозигмоидная краниотомия, <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : опухоль, мозг <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> (мозжечок), <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61344/icon05.jpg"> мозг (правое полушарие головного мозга); c)мозжечок и опухоль: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg"> : опухоль, мозг <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> (мозжечок). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig05large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig06.jpg"> Рисунок 6: КТ и ультразвуковые изображения, полученные с помощью фантома. a)Axial CT изображение полного фантома через уровень основания черепа и тумора, (b)Интраоперационное ультразвуковое изображение фантома приобретенного с зондом ультразвука отверстия заусенца через ретрозигмоидную краниотомию в плоскости приблизительно перпендикулярно к черепу (Имитация хирургии, мозжечок был вытягиван немножко для того чтобы изображение сразу на туморе). <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61344/icon01.jpg">: опухоль, мозг <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61344/icon04.jpg"> (мозжечок), <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61344/icon02.jpg"> : левая ретрозигмоидная краниотомия. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig06large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61344/61344fig07.jpg"> Рисунок 7: Тестирование фантома во время хирургического моделирования. Тестирование фантомной модели с помощью хирургического моделирования в виртуальной операционной. <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/61344/icon06.jpg">: нейронавигация системы отображения зарегистрированного сканирования КТ фантомной модели, : ультразвуковая система используется <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61344/icon03.jpg"> для изображения фантома с заусенцев ультразвукового предуцера (видел расположен рядом с ультразвуковым монитором). Обратите внимание, что изображенная здесь модель основана на данных, полученных от разных пациентов с правосторонней опухолью. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61344/61344fig07large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</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

Пациент-специфический поливинил Алкоголь Фантом Изготовление с ультразвуком и рентгеновским контрастом для планирования хирургии опухоли головного мозга

Этот протокол описывает изготовление пациента конкретного черепа, мозга и опухоли фантома. Он использует 3D-печать для создания форм, а поливиниловый спирт (PVA-c) используется в качестве ткани, имитируя материал.

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

Фантомные модели являются важными инструментами, но это сложно сделать их анатомически точными. Этот протокол использует КТ и ультразвук для создания пациента конкретных фантом, который включает в себя опухоль. Мы используем сложные неоднородные модели и 3D-печать для достижения высокой степени анатомического реализма.Специфические для пациента фантомы мозга очень полезны, поскольку они позволяют для хирургического планирования и клинической подготовки, и они позволяют хирургам практиковать новые методы и тестировать новые инструменты и оборудование. После получения предоперационных контрастных T1-взвешенных МРТ и объемных данных КТ, загрузите изображения в программу 3D-моделирования и используйте простой инструмент разреза, чтобы разделить сегментацию мозга на два полушария. Сохранить каждое полушарие, как отдельные правые и левые файлы мозга STL и импортировать файлы в соответствующую компьютерную программу разработки программного обеспечения.В рабочей области сетки используйте функцию уменьшения, чтобы уменьшить размер каждой модели как можно больше, чтобы она можно было обрабатывать программой, сохраняя при этом все необходимые детали. В твердом рабочем пространстве используйте сетку для инструмента BRep для преобразования импортируемой сетки в тело, которым можно манипулировать. Нажмите создать и поле, чтобы нарисовать коробку вокруг опухоли, вращая вид, чтобы убедиться, что коробка полностью охватывает опухоль со всех сторон.В меню выпадают операции, обозначаете коробку как новый орган. Нажмите на вкладку изменения и использовать инструмент комбайна, чтобы вырезать опухоль из коробки, чтобы создать коробку с полой формой опухоли внутри него. Чтобы создать плоскости через окно в местах, что плесень будет сокращена, нажмите построить и midplane создать плоскость через центр коробки.Нажмите правой кнопкой мыши на среднем самолете и выберите офсетную плоскость, чтобы более точно распоить плоскость. Под вкладкой изменения, используйте функцию разделенного тела, чтобы разделить форму вдоль созданных плоскостей и нажмите создать эскиз и круг диаметра центра, чтобы добавить небольшие круговые заклепки к лицу каждого куска формы. Нажмите правой кнопкой мыши, чтобы выдавить круги наружу на несколько миллиметров на одном лице и выдавить их внутрь на соответствующем лице.Затем сохраните каждый кусок формы в качестве отдельного файла STL. Для печати 3D головного мозга и опухолевых форм, для более быстрой печати, выберите большой слой высотой около 0,2 миллиметра и низкое значение заполнения 20% в программном обеспечении 3D-печати. Если формы расположены надлежащим образом на базовой пластине, вспомогательные материалы не должны быть необходимы.Печать формы с использованием жесткого материала, таких как полилактическая кислота. Перед печатью формы черепа, выберите добавить поддержку в программное обеспечение для использования PVA в качестве материала поддержки. Чтобы подготовить PVA для моделей, нагрейте 1800 граммов деионизированной воды до 90 градусов по Цельсию в двухлитровой конической колбе и измерьте 200 граммов порошка PVA.Распоисните электронный мешалку в колбе, заботясь о том, чтобы она не касался дна или сторон. Установите скорость до 1500 оборотов в минуту. Добавить порошок PVA в колбу в течение примерно 30 минут.Когда все PVA был добавлен, перемешать решение в течение еще 90 минут. Когда липкий гель был получен, удалить колбу из водяной бани и покрыть сверху полиэтиленовой пленкой, чтобы предотвратить образование кожи на верхней части материала. После охлаждения, PVA будет выглядеть прозрачным.Налейте его в стакан. Крошечные белые кристаллы могут наблюдаться, но любые пузырьки на поверхности должны быть аккуратно соскоблить. Затем добавьте 0,5%сорбат калия в ПВА в качестве консерванта и тщательно перемешайте раствор.Чтобы подготовить фантомы, измерить достаточно PVA, чтобы заполнить форму опухоли в стакан и залить остальные в отдельный стакан. Чтобы подготовить ПВА к опухоли, добавьте 1%стеклянные микросферы для ультразвукового контраста и 5%барий сульфат для рентгеновского контраста с первым стаканом. Перемешать полученный раствор вручную.Sonicate стакан для обеспечения однородного смешивания добавок и позволяют раствору остыть в течение 10 минут, удаляя любые пузырьки, соскоб по мере необходимости. Безопасные опухоли плесень вместе и залить PVA через отверстие в верхней части формы. Позвольте PVA отдохнуть в течение нескольких минут, чтобы любые пузырьки, образующиеся в процессе заливки, чтобы избежать через отверстие, прежде чем поместить плесень в морозильную камеру минус 20 градусов по Цельсию.Через шесть часов оттаивать плесень в течение шести часов при комнатной температуре. Повторите 12-часовой цикл замораживания-оттепели, а затем тщательно удалите форму из модели. Создайте мозжечок и модели полушария мозга в соответствующих формах, как только что продемонстрировано.После второго цикла замораживания-оттепели для каждой фантомной модели кусок, тщательно удалить модели из форм и место мозжечка опухоли фантом на шип в основании модели нижней черепа. Поместите два полушария мозга в верхнюю часть опухоли мозжечка и поместите четыре дюбеля в каждом пространстве на нижней модели черепа. Затем поместите верхнюю модель черепа сверху.При необходимости модель может быть маневрирована в нужное положение для имитации ее интраоперационного использования в хирургии. Следуя протоколу, как попродемонстрировано, анатомически реалистичный фантом, состоящий из конкретного черепа пациента, мозга и опухоли, может быть сфабрикован. Соответствующие анатомические структуры для фантома сегментированы с использованием данных МРТ и КТ пациента.Сетки могут быть созданы для каждой части модели для производства 3D формы, как попродемонстрировано. Мозжечок плесень является наиболее сложным для проектирования и сборки. Череп является наиболее трудной частью для печати, поскольку он требует поддержки материала.Завершенный фантом предлагает реалистичную модель черепа, мозга и опухоли пациента. Два полушария мозга производятся отдельно и имеют реалистичный вид с гири и сульчи мозга. Мозжечок удобно вписывается в основание печатного черепа и полушария мозга сидеть на верхней части этой структуры.Опухоль легко видна в мозжечках, так как дополнительный контраст, добавленный к опухоли, приводит к небелому цвету, отделяет ее от окружающего материала, к которому она прикреплена. Опухоль может быть визуализирована в фантоме с помощью КТ и ультразвуковой визуализации. Интраоперационные ультразвуковые данные пациента могут быть использованы для сравнения фантомных изображений с реальными изображениями пациента.При создании формы, обратите особое внимание на положение сокращений, чтобы убедиться, что фантом сможет быть удален, когда он затвердеет. Создавая фантом мозга для конкретных пациентов, мы смогли протестировать новую нейронную навигационную систему, которая также может быть использована для обучения нейрохирургов использованию интраоперационного ультразвука.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Контрастность Ультразвуковое целенаправленного лечения глиом у мышей с помощью наркотиков принимая доставки наночастиц и микрососудистой абляции

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

Малый и широкий угол рассеяния рентгеновских лучей исследования биологических макромолекул в растворе

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

Пациент конкретного моделирования сердца: оценка ориентации волокон Желудочковая

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

ПМГК Наночастицы, образованные одним или двумя-эмульсии с витамином 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

Дизайн и изготовление из группы эластомерных для мягкой модульных роботов в минимально инвазивной хирургии

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

Ориентация нейрональных волокна участки для глубоких мозга стимуляции терапии с использованием интерактивных, пациент конкретных моделей

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

Культура человека плюрипотентных стволовых клеток на поливинилового спирта Co Итаконовая кислоты гидрогели с различной жесткости Xeno свободных условиях

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

Использование микрорентгенй компьютерной томографии с фосхотунгстовой кислотой Препарат для визуализации человека фибромышечной ткани

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

Субгармоническая оценка давления с контрастным усилением (SHAPE) с использованием ультразвуковой визуализации с акцентом на выявление портальной гипертензии

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

Создание специфических для пациента силиконовых моделей сердца с применением в предоперационных планах и практическом обучении

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 ...