Name: development and evaluation of 3d-printed cardiovascular phantoms for interventional planning and training
Uploaded: 2021-01-18T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development and Evaluation of 3D-Printed Cardiovascular Phantoms for Interventional Planning and Training at JoVE.com

פרסום זה נתמך על ידי קרן הלב הגרמנית / הקרן הגרמנית לחקר הלב.

האישור האתי נשקל על ידי ועדת האתיקה של הוועדה האתית של מאוניברסיטת לודוויג-מקסימיליאן-מינכן, והוא ויתר על כך שערמות הנתונים הרדיולוגיות ששימשו במחקר זה נאספו בדיעבד והובנו באופן אנונימי לחלוטין.
אנא עיינו בהנחיות הבטיחות MRI של המכון, במיוחד לגבי החדר LVAD בשימוש ורכיבי מתכת ?...

<ol>
	<li>Goetz, L. H., Schork, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Personalized+medicine:+motivation,+challenges,+and+progress.">Personalized medicine: motivation, challenges, and progress.</a> Fertility and Sterility. 109 (6), 952-963 (2018).</li><li>Gwin, W. R., Disis, M. L., Ruiz-Garcia, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immuno-Oncology+in+the+Era+of+Personalized+Medicine.">Immuno-Oncology in the Era of Personalized Medicine.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 1168, 117-129 (2019).</li><li>Spetzger, U., Frasca, M., K&#246;nig, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+planning,+manufacturing+and+implantation+of+an+individualized+cervical+fusion+titanium+cage+using+patient-specific+data.">Surgical planning, manufacturing and implantation of an individualized cervical fusion titanium cage using patient-specific data.</a> European Spine Journal. 25 (7), 2239-2246 (2016).</li><li>Gardner, S. J., Kim, J., Chetty, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modern+radiation+therapy+planning+and+delivery.">Modern radiation therapy planning and delivery.</a> Hematology/Oncology Clinics of North America. 33 (6), 947-962 (2019).</li><li>Haglin, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-specific+orthopaedic+implants.">Patient-specific orthopaedic implants.</a> Orthopaedic surgery. 8 (4), 417-424 (2016).</li><li>Liaw, C. Y., Guvendiren, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+and+emerging+applications+of+3D+printing+in+medicine.">Current and emerging applications of 3D printing in medicine.</a> Biofabrication. 9 (2), 024102 (2017).</li><li>Pugliese, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clinical+use+of+3D+printing+in+surgery.">The clinical use of 3D printing in surgery.</a> Updates in Surgery. 70 (3), 381-388 (2018).</li><li>Kamalian, S., Lev, M. H., Gupta, R., Masdeu, J. C., Gonzalez, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Clinical Neurology. , 3-20 (2016).</li><li>B&#252;cking, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+medical+imaging+data+to+3D+printed+anatomical+models.">From medical imaging data to 3D printed anatomical models.</a> PLoS One. 12 (5), 0178540 (2017).</li><li>Steinberg, E. L., Segev, E., Drexler, M., Ben-Tov, T., Nimrod, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preoperative+planning+of+orthopedic+procedures+using+digitalized+software+systems.">Preoperative planning of orthopedic procedures using digitalized software systems.</a> Israel Medical Association Journal. 18 (6), 354-358 (2016).</li><li>Hua, J., Aziz, S., Shum, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virtual+surgical+planning+in+oral+and+maxillofacial+surgery.">Virtual surgical planning in oral and maxillofacial surgery.</a> Oral and Maxillofacial Surgery Clinics of North America. 31 (4), 519-530 (2019).</li><li>Schmauss, D., Haeberle, S., Hagl, C., Sodian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+printing+in+cardiac+surgery+and+interventional+cardiology:+a+single-centre+experience.">Three-dimensional printing in cardiac surgery and interventional cardiology: a single-centre experience.</a> European Journal of Cardiothoracic Surgery. 47 (6), 1044-1052 (2015).</li><li>Smelt, J. L. 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=Operative+Planning+in+thoracic+surgery:+A+pilot+study+comparing+imaging+techniques+and+three-dimensional+printing.">Operative Planning in thoracic surgery: A pilot study comparing imaging techniques and three-dimensional printing.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 107 (2), 401-406 (2019).</li><li>Masaeli, R., Zandsalimi, K., Rasoulianboroujeni, M., Tayebi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+three-dimensional+printing+of+bone+substitutes.">Challenges in three-dimensional printing of bone substitutes.</a> Tissue Engineering Part B: Reviews. 25 (5), 387-397 (2019).</li><li>Rafiee, M., Farahani, R. D., Therriault, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-material+3D+and+4D+printing:+A+survey.">Multi-material 3D and 4D printing: A survey.</a> Advanced Science. 7 (12), 1902307 (2020).</li><li>Wang, 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=Development+and+testing+of+an+ultrasound-compatible+cardiac+phantom+for+interventional+procedure+simulation+using+direct+three-dimensional+printing.">Development and testing of an ultrasound-compatible cardiac phantom for interventional procedure simulation using direct three-dimensional printing.</a> 3D Printing and Additive Manufacturing. 7 (6), 269-278 (2020).</li><li>D'Souza, W. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+mimicking+materials+for+a+multi-imaging+modality+prostate+phantom.">Tissue mimicking materials for a multi-imaging modality prostate phantom.</a> Medical Physics. 28 (4), 688-700 (2001).</li><li>Tejo-Otero, A., Buj-Corral, I., Fenollosa-Art&#233;s, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+in+medicine+for+preoperative+surgical+planning:+A+review.">3D printing in medicine for preoperative surgical planning: A review.</a> Annals of Biomedical Engineering. 48 (2), 536-555 (2020).</li><li>Rotman, O. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realistic+vascular+replicator+for+TAVR+procedures.">Realistic vascular replicator for TAVR procedures.</a> Cardiovascular Engineering and Technology. 9 (3), 339-350 (2018).</li><li>Hussein, N., 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=Hands-on+surgical+simulation+in+congenital+heart+surgery:+Literature+review+and+future+perspective.">Hands-on surgical simulation in congenital heart surgery: Literature review and future perspective.</a> Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery. 32 (1), 98-105 (2020).</li><li>Fedorov, 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=3D+slicer+as+an+image+computing+platform+for+the+quantitative+imaging+network.">3D slicer as an image computing platform for the quantitative imaging network.</a> Magnetic resonance imaging. 30 (9), 1323-1341 (2012).</li><li>Katsura, M., Sato, J., Akahane, M., Kunimatsu, A., Abe, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+and+novel+techniques+for+metal+artifact+reduction+at+ct:+practical+guide+for+radiologists.">Current and novel techniques for metal artifact reduction at ct: practical guide for radiologists.</a> Radiographics. 38 (2), 450-461 (2018).</li><li>P&#233;pin, A., Daouk, J., Bailly, P., Hapdey, S., Meyer, M. E. <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+respiratory+motion+in+PET/computed+tomography:+the+state+of+the+art.">Management of respiratory motion in PET/computed tomography: the state of the art.</a> Nuclear Medicine Communications. 35 (2), 113-122 (2014).</li><li>Scott, A. D., Keegan, J., Firmin, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion+in+cardiovascular+MR+imaging.">Motion in cardiovascular MR imaging.</a> Radiology. 250 (2), 331-351 (2009).</li></ol>

זרימת העבודה המוצגת מאפשרת להקים מודלים בודדים ובכך לבצע תכנון טיפול טרום התערבותי, כמו גם הכשרת רופאים על אנטומיה אישית. כדי להשיג זאת, נתונים טומוגרפיים ספציפיים למטופל יכולים לשמש עבור פילוח והדפסה תלת-ממדית של רוחות רפאים קרדיווסקולריות גמישות. על ידי יישום של מודלים אלה מודפסים 3D במ?...

טיפולים בודדים צוברים חשיבות גוברת בפרקטיקה הקלינית המודרנית. בעיקרו של דבר, הם יכולים להיות מסווגים בשתי קבוצות: גישות גנטיות ומורפולוגיות. עבור טיפולים בודדים המבוססים על DNA אישי ייחודי, או ריצוף הגנום או כימות של רמות ביטוי גנים יש צורך1. ניתן למצוא שיטות אלה באונקולוגיה, למשל, או בטיפול בהפרעה מטבולית2. המורפולוגיה הייחודית (כלומר, האנטומיה) של כל אדם ממלאת תפקיד חשוב ברפואה התערבותית, כירורגית ותותבת. פיתוח תותבות פרטניות ותכנון טיפול טרום התערבותי/אופרטיבי מייצגים מוקדים מרכזיים של קבוצות מחקר כיום3,4,5.
מגיע מייצור אב טיפוס תעשייתי, הדפסה בתלת-ממד היא אידיאלית לתחום זה של רפואה מותאמת אישית6. הדפסת תלת-ממד מסווגת כשיטת ייצור תוסף ומבוססת בדרך כלל על תצהיר של חומר שכבה אחר שכבה. כיום, מגוון רחב של מדפסות תלת-ממד עם טכניקות הדפסה שונות זמין, המאפשר עיבוד של חומרים פולימריים, ביולוגיים או מתכתיים. בשל מהירויות ההדפסה הגוברות, כמו גם הזמינות הנרחבת המתמשכת של מדפסות תלת-ממד, עלויות הייצור הופכות בהדרגה לפחות יקרות. לכן, השימוש בהדפסה בתלת-ממד לתכנון טרום התערבותי בשגרת היומיום הפך לאפשרי מבחינה כלכלית7.
מטרת מחקר זה הייתה ליצור שיטה ליצירת רוחות רפאים ספציפיות למטופל או ספציפיות למחלות, שמיש בתכנון טיפול פרטני ברפואת לב וכלי דם. רוחות רפאים אלה צריכות להיות תואמות לשיטות הדמיה נפוצות, כמו גם לגישות טיפוליות שונות. מטרה נוספת הייתה השימוש באנטומיות האינדיבידואליות כמודלים להכשרה לרופאים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3-matic</td>
			<td>Materialise AB</td>
			<td></td>
			<td>Software Version 15.0 - Commercial 3D-Modeling Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Affiniti 50</td>
			<td>Philips Medical Systems GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Ultrasonic Imaging System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agilista W3200</td>
			<td>Keyence Co.</td>
			<td></td>
			<td>Polyjet 3D-Printer with a spatial resolution of 30&#181;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AR-G1L</td>
			<td>Keyence Co.</td>
			<td></td>
			<td>flexible 3D-Printing material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artis Zee</td>
			<td>Siemens Healthcare GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Angiographic X-ray Scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cvi42</td>
			<td>CCI Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Software Version 5.12 - 4D Flow Analysis Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diagnostic Catheter, Multipurpose MPA 2</td>
			<td>Cordis, A Cardinal Health company</td>
			<td></td>
			<td>Catheter for pediatric training models, Sizes 4F for infants and 5F for children, young adults</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excor Ventricular Assist Device</td>
			<td>Berlin Heart GmbH</td>
			<td></td>
			<td>80 -100ml stroke volume</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imeron 400 Contrast Agent</td>
			<td>Bracco Imaging</td>
			<td></td>
			<td>CT - Contrast Agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IntroGuide F</td>
			<td>Angiokard Medizintechnik GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Guidewire with J-tip; diameter: 0.035&#34; length: 220cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lunderquist Guidewire</td>
			<td>Cook Medical Inc.</td>
			<td></td>
			<td>(T)EVAR interventional guidewire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MAGNETOM Aera</td>
			<td>Siemens Healthcare GmbH</td>
			<td></td>
			<td>MRI Scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnevist Contrast Agent</td>
			<td>Bayer Vital GmbH</td>
			<td></td>
			<td>MRI - Contrast Agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mimics</td>
			<td>Materialise AB</td>
			<td></td>
			<td>Software Version 23.0 - Commercial Segmentation Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modeling Studio</td>
			<td>Keyence Co.</td>
			<td></td>
			<td>3D-Printer Slicing Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC tubing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Radifocus Guide Wire M</td>
			<td>Terumo Europe NV</td>
			<td></td>
			<td>Straight guidewire; diameter: 0.035&#34; length: 260cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Really useful box 9L</td>
			<td>Really useful products Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotigarose - Standard Agar</td>
			<td>Carl Roth GmbH</td>
			<td>3810.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solidworks</td>
			<td>Dassault Systemes SE</td>
			<td></td>
			<td>Software Version 2019-2020; CAD Design Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SOMATOM Force</td>
			<td>Siemens Healthcare GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Computed Tomography Scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syngo via</td>
			<td>Siemens Healthcare GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Radiological Imaging Software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development and evaluation of 3d-printed cardiovascular phantoms for interventional planning and training

התערבויות מבוססות צנתר הן אפשרויות טיפול סטנדרטיות לפתולוגיות לב וכלי דם. לכן, מודלים ספציפיים למטופל יכולים לסייע בהכשרת מיומנויות חוט של רופאים, כמו גם לשפר את התכנון של הליכים התערבותיים. מטרת מחקר זה הייתה לפתח תהליך ייצור של מודלים ספציפיים למטופל 3D מודפסים עבור התערבויות לב וכלי דם.
כדי ליצור פנטום אלסטי בהדפסה תלת-ממדית, הושוו חומרים שונים להדפסת תלת-ממד לרקמות ביולוגיות חזיריות (כלומר, רקמת אב העורקים) במונחים של מאפיינים מכניים. חומר מתאים נבחר על סמך בדיקות מתיחה השוואתיות והוגדרו עוביים חומר ספציפיים. ערכות נתוני CT משופרות אנונימיות נאספו בדיעבד. מודלים נפחיים ספציפיים למטופל חולצו מערכות נתונים אלה ולאחר מכן מודפסים בתלת-ממד. לולאת זרימה פועמת נבנתה כדי לדמות את זרימת הדם התוך-תאית במהלך התערבויות. התאמת הדגמים להדמיה קלינית הוערכה על ידי הדמיית רנטגן, CT, 4D-MRI ו-(דופלר) אולטרה-סאונד. מדיום ניגודיות שימש לשיפור הנראות בהדמיה מבוססת רנטגן. טכניקות צנתור שונות הוחלו כדי להעריך את הרוחות המודפסות בתלת-ממד בהכשרת רופאים, כמו גם לתכנון טיפול טרום התערבותי.
מודלים מודפסים הראו רזולוציית הדפסה גבוהה (~ 30 מיקרומטר) ומאפיינים מכניים של החומר שנבחר היו דומים לביומכניקה פיזיולוגית. מודלים פיזיים ודיגיטליים הראו דיוק אנטומי גבוה בהשוואה למערכת הנתונים הרדיולוגית הבסיסית. דגמים מודפסים היו מתאימים הדמיה קולית, כמו גם צילומי רנטגן סטנדרטיים. אולטרה-סאונד דופלר ו-4D-MRI הציגו דפוסי זרימה ומאפייני ציון דרך (כלומר, מערבולת, מתח הטיה בקיר) התואמים לנתונים מקוריים. בסביבת מעבדה מבוססת קטטר, היה קל לבצע צנתור של רוחות רפאים ספציפיות למטופל. תכנון טיפול והכשרה של הליכים התערבותיים על אנטומיה מאתגרת (למשל, מחלת לב מולדת (CHD)) היה אפשרי.
רוחות רפאים קרדיווסקולריות גמישות ספציפיות למטופל הודפסו בתלת-ממד, והיישום של טכניקות הדמיה קליניות נפוצות היה אפשרי. תהליך חדש זה הוא אידיאלי ככלי אימון להתערבויות מבוססות קטטר (אלקטרופיזיולוגיות) וניתן להשתמש בו בתכנון טיפול ספציפי למטופל.

התוצאות הייצוגיות המתוארות מתמקדות בכמה מבני לב וכלי דם הנפוצים בתכנון, אימון או בדיקות. אלה נוצרו באמצעות ערכות נתונים איזוטרופיות CT עם ST של 1.0 מ"מ וגודל ווקסל של 1.0 מ"מ³. עובי הקיר של דגמי המפרצת של באבי העורקים נקבע על 2.5 מ"מ בהתאם לתוצאות בדיקת מתיחה יחסית של חומר ההדפסה (...

Watch this Scientific Journal Video about Development and Evaluation of 3D-Printed Cardiovascular Phantoms for Interventional Planning and Training at JoVE.com

Development and Evaluation of 3D-Printed Cardiovascular Phantoms for Interventional Planning and Training

כאן אנו מציגים פיתוח של מערך מחזור מדומה להערכת טיפול רב-מודאלי, תכנון טרום התערבותי, והכשרת רופא על אנטומיה של לב וכלי דם. עם היישום של סריקות טומוגרפיות ספציפיות למטופל, התקנה זו אידיאלית עבור גישות טיפוליות, הכשרה, וחינוך ברפואה אישית.

פיתוח והערכה של פאנטום לב וכלי דם בהדפסה תלת-ממדית לתכנון והדרכה התערבותיים

Catheter-based interventions are standard treatment options for cardiovascular pathologies. Therefore, patient-specific models could help training ...

השיטה המוצגת מאפשרת יצירת מודלים אנטומיים ספציפיים למטופל לבדיקות, הוראה ותכנון של נהלים. שיטה זו מציעה גישה מתוקננת ליצירת מודלים אנטומיים אינדיבידואליים הניתנים להדפסה בתלת-ממד המבוססים על ערכות נתונים רדיולוגיות שניתן לכלול בקלות בלולאות זרימה או בכיווני הדרכה. בעוד שגישת מידול זו מתמקדת במערכת הלב וכלי הדם, ניתן להעביר אותה למבנים אנטומיים אחרים.לאיכות ערכת הנתונים הרדיולוגית יש השפעה רבה על הקשיים בהם נתקלו במהלך הדוגמנות. עבור הדגמים הראשונים, השתמש בערכת נתונים עם ממצאי תנועה מינימליים ורזולוציה מרחבית גבוהה. כדי להתחיל, הגדר מגוון של ערכי יחידת Hounsfield על ידי פתיחת כלי הסף וכתוצאה מכך מסכה משולבת של נפח הדם משופרת הניגודיות ומבני עצם.הסר את כל חלקי העצם שאינם רצויים בדגם תלת-ממד הסופי באמצעות הכלי Split Mask, המאפשר סימון והפרדה של אזורים מרובים בפרוסות הכוללות בהתבסס על ערכי Hounsfield ומיקום. לאחר הפרדה זו, ודא כי מסכה המכילה את הניגודיות נפח דם משופר נשאר. ניתן לעשות זאת על ידי גלילה במישורים קורואליים וצירים והתאמת המסכה שנוצרה עם ערכת הנתונים הבסיסית.מתוך מסיכה זו, חשב דגם משטח מצולע תלת-ממדי מעובד. לחצו על הכלי החלקה מקומית כדי להתאים את פני השטח של הדגם המפולח באופן ידני ומקומי. התמקד בהסרת צורות מצולעים גסות, פסגות בודדות וקצוות מחוספסים שנוצרו על-ידי פעולות חיתוך קודמות.כדי לאפשר חיבור מאוחר יותר של המודל ללולאת זרימה, כלול חלקים צינוריים עם קטרים מוגדרים המותאמים למחברי הצינור הזמינים וקוטרי הצינור. כדי למקם מישור דאטום במקביל לחתך הפותח של כלי השיט, בחרו בכלי, צרו מישור דאטום והשתמשו במישור 3 הנקודות המוגדר מראש. לאחר מכן, לחץ על שלוש נקודות מרווחות באותה מידה בחתך של החללית כדי ליצור את המטוס.הזן היסט של 10 מילימטרים בחלון הפקודה ואשר את הפעולה. בחרו בכלי הסקיצה של הציור מהתפריט ובחרו במישור הדאטום שנוצר בעבר כמיקום הסקיצה. בסקיצה, הנח עיגול בערך בקו האמצע של כלי השיט והגדר את אילוץ הרדיוס כך שיתאים לקוטר החיצוני של מחבר הצינור.מתוך הסקיצה שנוצרה, השתמש בכלי Extrude כדי ליצור גליל באורך של 10 מילימטרים. כוון את ההבלטה להתרחק פתח כלי השיט כדי ליצור מרחק בין הצילינדר ואת חתך כלי של 10 מילימטרים. לאחר מכן השתמש בכלי Loft כדי ליצור חיבור בין סיום כלי השיט לבין הגליל המוגדר גיאומטרית.ודא מעבר חלק בין שני סעיפים צולבים, ובכך הימנע מערבולת ואזורי זרימה נמוכה במודל הזרימה התלת-ממדי הסופי. לבסוף, השתמש בכלי חלול כדי ליצור מרחב דם חלול בחלון הפקודה, ולשים את עובי הקיר הנדרש ולהגדיר את הכיוון של תהליך החלול לנוע החוצה. אשר את הבחירה לביצוע תהליך החלול.לאחר העלאת קובץ ההדפסה מתוכנת הניתוק למדפסת התלת-ממד, ודא שכמות חומר ההדפסה וחומר התמיכה במחסניות המדפסת מספיקה לדגם התלת-ממד והפעלת ההדפסה. לאחר תהליך ההדפסה, הסר את חומר התמיכה מהדגם המוגמר. ראשית, הסר את חומר התמיכה באופן ידני על-ידי סחיטה עדינה של הדגם.מניחים את הדגם על הכיור, ולאחר מכן לטבול אותו במים או ממס בהתאמה לאחר הסרת הכיסוי. יבש את הדגם באינקובטור שנקבע ל-40 מעלות צלזיוס בן לילה. למחרת, הטמע את הדגם ב-1%אגר.השתמש בקופסת פלסטיק עם שוליים צדדיים לפחות שני ס"מ סביב המודל ומקדח חורים בקירות כדי לאפשר את הצינורות להיות מחובר מן כלי למשאבה ואת המאגר. מוסיפים אגר למים ומביאים אותו לרתיחה. לאחר ערבוב התערובת, תן לו להתקרר במשך חמש דקות ויוצקים אותו לתוך הקופסה כדי ליצור מיטה בגובה של לפחות שני סנטימטרים.בזמן שמיטות אגר קובעות, חברו את הדגם לצינור PVC לא תואם באמצעות מחברי צינור מסחריים בכל פתח. השתמש בקשרי zip כדי לתקן את החיבור בין מחברי הצינור לדגם תלת-ממד ולוודא שאין דליפה של נוזלים. מדריך צינורות PVC דרך החורים שנקדחו לתוך התיבה, ולאחר מכן למקם את המודל על גבי מיטת אגר להגדיר.כדי למנוע דליפת אגר מחורים אלה, השתמש בחימר דוגמנות חסין חום כדי לאטום אותו. לאחר מכן, מלאו את הקופסה באגר וכיסו את הדגם על ידי הוספת שכבה של שני ס"מ למעלה. אפשרו לאגר להתקרר לחלוטין ולהגדיר לשעה בטמפרטורת החדר.תסעיר את החדר באמצעות משאבת בוכנה עם נפח שבץ של 120 עד 150 מיליליטר. עבור הדמיית CT, מקם את לולאת הזרימה כולה בתוך סורק ה- CT כאשר יחידת הכונן עומדת בקרבת מקום. חבר את משאבת סוכן הניגודיות ישירות למאגר של לולאת הזרימה כך שניתן יהיה לדמות את ההצפה של הדגם עם סוכן ניגודיות במהלך הסריקה.זה שימושי במיוחד להדמיית פתולוגיות כלי דם. בצע CT כסריקה דינמית על כל הדגם כדי להציג באופן חזותי את זרימת סוכן הניגודיות. הזריקו 100 מיליליטר של אחד עד 10 חומר ניגודיות יוד מדולל למאגר של הדגם במהירות של ארבעה מיליליטר לשנייה.התחל את הסריקה באמצעות בולוס מפעיל בצינור המוביל עם סף יחידת הונספילד 100 בעיכוב של ארבע שניות. כדי לבצע סונוגרפיה, לשים כמות קטנה של ג'ל קולי על גבי בלוק אגר כדי להפחית חפצים. התחל את המשאבה והשתמש בראש הקולי כדי לאתר את המבנה האנטומי של עניין.השתמש במצב הד 2D כדי להעריך את תנועת העלונים, כמו גם את התנהגות הפתיחה והסגירה של השסתום. השתמש דופלר צבע כדי להעריך את זרימת הדם על פני השסתום דופלר ספקטרלי כדי לכמת את מהירות הזרימה בעקבות שסתום הלב. הכנס יציאת גישה לצינור PVC ישירות מתחת לדגם 3D כדי לאפשר גישה קלה יותר של האנטומיה עם קטטר לב או חוט מדריך.לאחר הפעלת לולאת הזרימה, בדוק אם יש דליפה בנקודת הכניסה לנמל. במידת הצורך, השתמש בדבק שני רכיבים כדי לאטום את הפתח. הנח את דגם ה- 3D על שולחן המטופלים מתחת לזרועות C של מכונת הרנטגן.השתמש בהדמיית רנטגן כדי להנחות את הצנתר ולהנחות את החוטים דרך המבנה האנטומי. עבור MRI 4D, השתמש בסורק טסלה 1.5 וודא שפרוטוקול הרכישה מורכב מ- MRA משופר ללא ניגודיות ברצף הזרימה 4D. לרכוש ערכת נתונים איזוטרופית עם 25 שלבים בעובי פרוסה של 1.2 מילימטרים.קבעו את קידוד המהירות על 100 ס"מ לשנייה. בצע את ניתוח תמונת הזרימה 4D עם תוכנה זמינה מסחרית. תחילה, יבא את ערכת הנתונים MRI 4D על-ידי בחירתו מכונן ההבזק, ולאחר מכן בצע תיקון היסט אוטומטי למחצה ותיקון של כינוי כדי לשפר את איכות התמונה.הקו המרכזי של כלי השיט יעקוב באופן אוטומטי, והתוכנה מחלצת את אמצעי האחסון 3D. לבסוף, בצע ניתוח כמותי של פרמטרי זרימה על ידי לחיצה על הכרטיסיות הבודדות בחלון הניתוח. ניתן לדמיין פריט חזותי של זרימה, פריט חזותי של קו נתיב וקטור זרימה ללא קלט נוסף.לכימות לחץ ולחץ הגהת קיר בכרטיסייה הייצוגית, מקם שני מישורים על-ידי לחיצה על לחצן הוסף מישור. הזז את המטוסים אל ROI על ידי גרירתם לאורך קו המרכז כך שמישור אחד ממוקם בתחילת ה- ROI ואחד בסוף. ירידה בלחץ על פני לחץ הגירוש והקיר תדמיין ותכומת בדיאגרמה לצד דגם תלת-ממד.הדגמים המודפסים בתלת-ממד המוצגים מציעים מגוון רחב של אפשרויות בהדמיית CT. ניתן להבחין בקלות בין החומר המודפס לבין הגר שמסביב ושתלים מתכתיים אפשריים. לכן, השימוש בסוכן ניגודיות אינו נדרש בדרך כלל, למעט יצירת רצפי הדמיה דינאמיים.בעת שימוש בהדמיה קולית, ניתן להבחין בין הקיר של המודל, אגר שמסביב, וחפצים דינמיים דקים כמו עלוני שסתום לב. שכבת אגר על גבי המודל מספקת משוב הפטי מציאותי במהלך תהליך הסריקה. ניתוח זרימה בתוך לולאת הזרימה מציע מגוון רחב של יישומים אפשריים והדמיה טרום התערבותית.רצף MRI 4D מאפשר הדמיה של זרימת נוזלים, מערבולות, מתח גיסת הקיר בתוך המודל המודפס 3D, המאפשר לנתח דפוסי זרימה בעקבות שסתומי לב מלאכותיים. ניתן להעביר זרימת עבודה זו להליכים רפואיים התערבותיים שונים למטרות הדרכה או תכנון. הטכניקה מאפשרת בדיקה במבחנה מעמיקה יותר של התנהגות הזרימה בכלי לב וכלי דם גדולים ומציעה פוטנציאל גדול לתכנון טיפול אישי.

Research

JoVE Journal

Medicine

Renal Capsule Xenografting and Subcutaneous Pellet Implantation for the Evaluation of Prostate Carcinogenesis and Benign Prostatic Hyperplasia

כליות קפסולת Xenografting ותת עור מכבישי השרשה להערכת הערמונית Carcinogenesis והיפרפלזיה שפירה של הערמונית

New therapies for two common prostate diseases,  prostate cancer (PrCa) and benign prostatic hyperplasia (BPH), depend  critically on experiments ...

Dual-phase Cone-beam Computed Tomography to See, Reach, and Treat Hepatocellular Carcinoma during Drug-eluting Beads Transarterial Chemo-embolization

Dual-שלב cone-beam טומוגרפיה ממוחשבת לראי, להגיע, ופנק את Hepatocellular Carcinoma במהלך משחררי תרופת חרוזים Transarterial חמו-אמבוליזציה

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 ...

Inducing Myointimal Hyperplasia Versus Atherosclerosis in Mice: An Introduction of Two Valid Models

גרימת Myointimal היפרפלזיה נגד טרשת עורקים בעכברים: מבוא של שני מודלים חוקיים

Various in vivo laboratory rodent models for the induction of artery stenosis have been established to mimic diseases that include arterial plaque ...

A Multicenter MRI Protocol for the Evaluation and Quantification of Deep Vein Thrombosis

MRI פרוטוקול Multicenter להערכה וכימות של פקקת וריד העמוק

We evaluated a magnetic resonance venography (MRV) approach with gadofosveset to quantify total thrombus volume changes as the principal criterion for ...

Lung Fixation under Constant Pressure for Evaluation of Emphysema in Mice

קיבעון ריאה תחת לחץ מתמיד על הערכה של אמפיזמה בעכברים

Emphysema is a significant feature of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Studies involving an emphysematous mouse model require optimal lung ...

Transaxillary First Rib Resection for Treatment of the Thoracic Outlet Syndrome

כריתת צלע ראשונה בבית השחי לטיפול בתסמונת מוצא בית החזה

Thoracic outlet syndrome (TOS) is a common disorder that causes a significant loss of productivity. The transaxillary first rib resection (TFRR) protocol ...

Invasive Hemodynamic Assessment for the Right Ventricular System and Hypoxia-Induced Pulmonary Arterial Hypertension in Mice

פולשנית הערכה היפודינמית עבור מערכת המוח הימני ואת ההיפוקסיה המושרה לחץ דם ריאתי בעכברים

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. ...

Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease

רומן פרעורית הגישה לפריסה של 3D הודפס שתלים היצרות כלילית בתוך מודלים החזירים של מחלת לב איסכמי

Minimally invasive methods for creating models of focal coronary narrowing in large animals are challenging. Rapid prototyping using three-dimensionally ...

Direct Drug Delivery to Kidney via the Renal Artery

משלוח תרופות ישיר לכליות דרך עורק הכליה

There is a need for directed injections to enable increased and specific renal exposure for efficient evaluation of drug targets in the renal research ...

Interventional Diagnostic Procedure: A Practical Guide for the Assessment of Coronary Vascular Function

הליך אבחון התערבותי: מדריך מעשי להערכת תפקוד כלי הדם הכליליים

Approximately 40% of patients undergoing invasive coronary angiography for investigation of angina are found to have no obstructive coronary artery ...