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

Bu yayın Alman Kalp Vakfı/Alman Kalp Araştırmaları Vakfı tarafından desteklendi.

Etik onay Ludwig-Maximilians-Universität München etik komitesi tarafından değerlendirildi ve bu çalışmada kullanılan radyolojik veri kümelerinin geriye dönük olarak toplandığı ve tamamen anonimleştirildiği göz önüne alındığında feragat edildi.
Özellikle akış döngüsünün kullanılmış LVAD ventrikül ve metal bileşenleri ile ilgili olarak lütfen enstitünün MRI güvenlik yönergelerine bakın.
1. Veri toplama
<ol><li>Anatomik hayale...

<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>

Sunulan iş akışı, bireyselleştirilmiş modeller oluşturulmasına ve böylece girişimsel tedavi öncesi planlamanın yanı sıra bireyselleştirilmiş anatomiler üzerinde hekim eğitimi yapılmasına olanak tanır. Bunu başarmak için, esnek kardiyovasküler hayaletlerin segmentasyonu ve 3D baskısı için hastaya özgü tomografik veriler kullanılabilir. Bu 3D baskılı modellerin sahte bir dolaşımda uygulanmasıyla, farklı klinik durumlar gerçekçi bir şekilde simüle edilebilir.
<p class="jove_conten...

Modern klinik uygulamalarda bireyselleştirilmiş tedaviler giderek önem kazanmaktadır. Temel olarak, genetik ve morfolojik yaklaşımlar olmak üzere iki grupta sınıflandırılabilirler. Benzersiz kişisel DNA'ya dayalı bireyselleştirilmiş tedaviler için genom dizilimi veya gen ekspresyon seviyelerinin nicelleştirilmesi gereklidir1. Bu yöntemleri onkolojide, örneğin metabolik bozukluk tedavisinde bulabilirsiniz2. Her bireyin kendine özgü morfolojisi (yani anatomisi) girişimsel, cerrahi ve protez tıpta önemli bir rol oynar. Bireyselleştirilmiş protezlerin gelişimi ve girişimsel/operatif öncesi tedavi planlaması günümüzde araştırma gruplarının merkezi odaklarını temsil eder3,4,5.
Endüstriyel prototip üretiminden gelen 3D baskı, bu kişiselleştirilmiş tıp alanı için idealdir6. 3D baskı, eklemeli üretim yöntemi olarak sınıflandırılır ve normalde malzemenin katman katman birikmesine dayanır. Günümüzde, polimerik, biyolojik veya metalik malzemelerin işlenmesini sağlayan farklı baskı tekniklerine sahip çok çeşitli 3D yazıcılar mevcuttur. Artan baskı hızlarının yanı sıra 3D yazıcıların sürekli yaygın kullanılabilirliği nedeniyle, üretim maliyetleri giderek daha ucuz hale geliyor. Bu nedenle, günlük rutinlerde girişimsel planlama öncesi planlama için 3D baskı kullanımı ekonomik olarak mümkün hale gelmiştir7.
Bu çalışmanın amacı, kardiyovasküler tıpta bireyselleştirilmiş tedavi planlamasında kullanılabilir hastaya özgü veya hastalığa özgü hayaletler üretmek için bir yöntem oluşturmaktı. Bu hayaletler, farklı terapötik yaklaşımların yanı sıra yaygın görüntüleme yöntemleriyle de uyumlu olmalıdır. Diğer bir hedef ise bireyselleştirilmiş anatomilerin hekimler için eğitim modeli olarak kullanılmasıydı.

<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

Kateter bazlı müdahaleler kardiyovasküler patolojiler için standart tedavi seçenekleridir. Bu nedenle, hastaya özgü modeller, doktorların tel becerilerinin eğitilmesine ve girişimsel prosedürlerin planlanmasına yardımcı olabilir. Bu çalışmanın amacı kardiyovasküler müdahaleler için hastaya özgü 3D baskılı modellerin üretim sürecini geliştirmektir.
3D baskılı elastik bir hayalet oluşturmak için, farklı 3D baskı malzemeleri mekanik özellikler açısından porsin biyolojik dokulara (yani aort dokusuna) karşılaştırıldı. Karşılaştırmalı gerilme testlerine göre bir montaj malzemesi seçildi ve belirli malzeme kalınlıkları tanımlandı. Anonimleştirilmiş kontrast gelişmiş CT veri kümeleri geriye dönük olarak toplanmıştır. Bu veri kümelerinden hastaya özgü hacimsel modeller çıkarılmış ve daha sonra 3D baskılanmıştır. Müdahaleler sırasında intralüminal kan akışını simüle etmek için pulsatil bir akış döngüsü inşa edilmiştir. Modellerin klinik görüntülemeye uygunluğu x-ray görüntüleme, BT, 4D-MR ve (Doppler) ultrasonografi ile değerlendirildi. Kontrast ortamı x-ışını tabanlı görüntülemede görünürlüğü artırmak için kullanılmıştır. 3D baskılı fantomların hekim eğitimlerinde değerlendirilmesinin yanı sıra girişim öncesi tedavi planlaması için farklı kateterizasyon teknikleri uygulandı.
Baskılı modeller yüksek baskı çözünürlüğü (~30 μm) gösterdi ve seçilen malzemenin mekanik özellikleri fizyolojik biyomekanik ile karşılaştırılabilirdi. Fiziksel ve dijital modeller, alttaki radyolojik veri kümesine kıyasla yüksek anatomik doğruluk gösterdi. Baskılı modeller ultrasonik görüntülemenin yanı sıra standart x-ışınları için de uygundu. Doppler ultrasonografi ve 4D-MRI, yerel verilerle eşleşen akış desenlerini ve dönüm noktası özelliklerini (türbülans, duvar kesme stresi) görüntüledi. Kateter tabanlı bir laboratuvar ortamında, hastaya özgü hayaletlerin kateterizesi kolaydı. Zorlu anatomiler (örneğin, konjenital kalp hastalığı (CHD)) üzerine girişimsel prosedürlerin terapi planlaması ve eğitimi mümkündü.
Esnek hastaya özgü kardiyovasküler fantomlar 3D baskılıydı ve yaygın klinik görüntüleme tekniklerinin uygulanması mümkündü. Bu yeni süreç kateter bazlı (elektrofizyolojik) müdahaleler için bir eğitim aracı olarak idealdir ve hastaya özel tedavi planlamasında kullanılabilir.

Açıklanan temsili sonuçlar, planlama, eğitim veya test ayarlarında yaygın olarak kullanılan birkaç kardiyovasküler yapıya odaklanr. Bunlar 1,0 mm ST ve 1,0 mm³ voksel boyutuna sahip izotropik CT veri kümeleri kullanılarak oluşturulmuştur. Aort anevrizması modellerinin duvar kalınlığı, baskı malzemesinin karşılaştırmalı çekme testi sonuçlarına (çekme mukavemeti: 0,62 ± 0,01 N/mm2; Fmaks:1. 55 ± 0.02 N; Uzama: 9.01 ± % 0.34) ve porcine ...

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

Burada multimodal tedavi değerlendirmesi, girişim öncesi planlama ve kardiyovasküler anatomiler üzerine hekim eğitimi için sahte bir dolaşım kurulumunun geliştirilmesini sunuyoruz. Hastaya özgü tomografik taramaların uygulanmasıyla, bu kurulum bireyselleştirilmiş tıpta terapötik yaklaşımlar, eğitim ve eğitim için idealdir.

Girişimsel Planlama ve Eğitim için 3D Baskılı Kardiyovasküler Fantomların Geliştirilmesi ve Değerlendirilmesi

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

Sunulan yöntem, in vitro test, öğretim ve prosedürlerin planlanması için hastaya özgü anatomik kardiyovasküler modellerin oluşturulmasına izin verir. Bu yöntem, akış döngülerine veya eğitim kurulumlarına kolayca dahil edilebilen radyolojik veri kümelerine dayalı 3D yazdırılabilir bireyselleştirilmiş anatomik modeller oluşturmak için standartlaştırılmış bir yaklaşım sunar. Bu modelleme yaklaşımı kardiyovasküler sisteme odaklanırken, diğer anatomik yapılara da aktarılabilir.Modelleme sırasında karşılaşılan zorluklar üzerinde radyolojik veri setinin kalitesi büyük bir etkiye sahiptir. İlk modeller için, minimum hareket yapıtlarına ve yüksek uzamsal çözünürlüğe sahip bir veri kümesi kullanın. Başlamak için, kontrast gelişmiş kan hacmi ve kemik yapılarının birleşik bir maskesi ile sonuçlanan eşik aracını açarak bir dizi Hounsfield birim değeri tanımlayın.Hounsfield değerlerine ve konumuna göre genel dilimlerde birden fazla alanın işaretlenmesine ve ayrılmasına olanak sağlayan Split Mask aracını kullanarak son 3B modelde istenmeyen tüm kemik parçalarını çıkarın. Bu ayrımı takiben, kontrastı içeren bir maskenin kan hacminin arttırıldığından emin olun. Bu, koronal ve eksenel düzlemler arasında gezinerek ve oluşturulan maskeyi temel alınan veri kümesiyle eşleştirerek yapılabilir.Bu maskeden, işlenmiş bir 3B çokgen yüzey modeli hesaplayın. Parçalı modelin yüzeyini el ile ve yerel olarak ayarlamak için Yerel Yumuşatma aracını tıklatın. Önceki kırpma işlemleri tarafından oluşturulan kaba çokgen şekilleri, tek tepeleri ve pürüzlü kenarları kaldırmaya odaklanın.Modelin bir akış döngüsüne daha sonra bağlanmasına izin vermek için, mevcut hortum konektörlerine ve boru çaplarına ayarlanmış tanımlanmış çaplara sahip borulu parçaları ekleyin. Gemilerin açılan kesitine paralel bir datum düzlemi yerleştirmek için aracı seçin, Datum Düzlemi Oluşturun ve önceden ayarlanmış 3 Nokta Düzlemini kullanın. Ardından, düzlemi oluşturmak için geminin kesitinde eşit aralıklı üç noktaya tıklayın.Komut penceresine 10 milimetrelik bir uzaklık girin ve işlemi onaylayın. Menüden çizim çizim aracını seçin ve çizimin konumu olarak önceden oluşturulmuş datum düzlemini seçin. Çizimde, kabaca geminin orta çizgisine bir daire yerleştirin ve yarıçap kısıtlamasını hortum konektörünün dış çapına uyacak şekilde ayarlayın.Oluşturulan çizimden, 10 milimetre uzunluğunda bir silindir oluşturmak için Ekstrüzyon aracını kullanın. Silindir ile 10 milimetrelik gemi kesitleri arasında bir mesafe oluşturmak için ekstrüzyonu gemi açıklığından uzaklaşmaya yönlendirin. Ardından, kap sonu ile geometrik olarak tanımlanmış silindir arasında bir bağlantı oluşturmak için Loft aracını kullanın.İki kesit arasında sorunsuz bir geçiş sağlayın, böylece son 3B akış modelinde türbülans ve düşük akış alanlarını önleyin. Son olarak, komut penceresinde içi boş bir kan boşluğu yapmak için Hollow aracını kullanın ve gerekli duvar kalınlığını koyun ve dışarı doğru hareket etmek için oyuklama işleminin yönünü ayarlayın. Oyuklama işlemini yürütmek için seçimi onaylayın.Yazdırma dosyasını dilimleme yazılımından 3D yazıcıya yükledikten sonra, yazıcının kartuşlarındaki baskı malzemesi ve destek malzemesi miktarının 3B model için yeterli olduğundan emin olun ve baskıyı başlatın. Yazdırma işlemini takiben, destek malzemesini bitmiş modelden çıkarın. İlk olarak, modeli hafifçe sıkarak destek malzemesini manuel olarak çıkarın.Modeli lavaboya yerleştirin ve kapağı çıkardıktan sonra suya veya ilgili bir çözücüye daldırın. Modeli bir gecede 40 santigrat dereceye ayarlanmış bir inkübatörde kurutun. Ertesi gün, modeli% 1 agar'a gömün.Modelin etrafında en az iki santimetre yan kenar boşluğu olan plastik bir kutu kullanın ve tüplerin kaplardan pompaya ve rezervuara bağlanmasına izin vermek için duvarlara delikler açın. Suya agar ekleyin ve kaynatın. Karışımı karıştırdıktan sonra, beş dakika soğumaya bırakın ve en az iki santimetre yüksekliğinde bir yatak oluşturmak için kutuya dökün.Agar yatak setleri sırasında, modeli her açıklıkta ticari hortum konektörleri kullanarak uyumlu olmayan bir PVC tüpe bağlayın. Hortum konnektörleri ile 3D model arasındaki bağlantıyı düzeltmek ve sıvı sızıntısı olmadığından emin olmak için fermuar bağlarını kullanın. PVC tüpleri delinmiş deliklerden kutuya yönlendirin, ardından modeli set agar yatağının üzerine yerleştirin.Bu deliklerden agar sızmasını önlemek için, kapatmak için ısıya dayanıklı modelleme kili kullanın. Ardından, kutuyu agar ile doldurun ve üzerine iki santimetrelik bir tabaka ekleyerek modeli örtün. Agarın tamamen soğumasını bekleyin ve oda sıcaklığında bir saat ayarlayın.120 ila 150 mililitre strok hacmine sahip bir piston pompası kullanarak ventrikülü ajite edin. CT görüntüleme için, tüm akış döngüsünü, sürücü ünitesinin yakınında durduğu CT tarayıcısına yerleştirin. Kontrast madde pompasını doğrudan akış döngüsünün rezervuarı ile bağlayın, böylece modelin kontrast maddesi ile taşması tarama sırasında simüle edilebilir.Bu özellikle vasküler patolojileri görselleştirmek için yararlıdır. Kontrast maddesi girişini görselleştirmek için tüm model üzerinde dinamik tarama olarak CT gerçekleştirin. Modelin rezervuarına saniyede dört mililitre hızında bir ila 10 seyreltilmiş kontrast maddeden 100 mililitre enjekte edin.Dört saniyelik bir gecikmede 100 Hounsfield birim eşiği ile önde gelen tüpte tetikleyen bolus kullanarak taramaya başlayın. Sonografi yapmak için, eserleri azaltmak için agar bloğunun üzerine az miktarda ultrasonik jel koyun. Pompayı başlatın ve ilginin anatomik yapısını bulmak için ultrasonik başlığı kullanın.Broşür hareketini ve vananın açma ve kapama davranışını değerlendirmek için 2D yankı modunu kullanın. Kalp kapakçığını takip eden akış hızını ölçmek için kapak boyunca kan akışını değerlendirmek için renkli Doppler ve spektral Doppler kullanın. Kalp kateteri veya kılavuz tel ile anatomiye daha kolay erişim sağlamak için PVC tüpün içine 3D modelin hemen altına bir erişim portsu yerleştirin.Akış döngüsünü başlattıktan sonra, bağlantı noktası giriş noktasında sızıntı olup olmadığını kontrol edin. Gerekirse, açıklığı kapatmak için iki bileşenli bir yapıştırıcı kullanın. 3D modeli hasta masasına x-ray makinesinin C kollarının altına yerleştirin.Kateteri yönlendirmek ve telleri anatomik yapıda yönlendirmek için x-ışını görüntülemeyi kullanın. 4D MRI için 1.5 Tesla tarayıcı kullanın ve satın alma protokolünün 4D akış sırasında kontrastsız gelişmiş bir MRA'dan oluştuğundan emin olun. 1,2 milimetrelik dilim kalınlığında 25 fazlı bir izotropik veri kümesi haline alın.Hız kodlamasını saniyede 100 santimetre olarak ayarlayın. 4D akış görüntü analizini piyasada bulunan bir yazılımla gerçekleştirin. İlk olarak, 4D MRI veri kümesini flash sürücüden seçerek içe aktarın, ardından görüntü kalitesini artırmak için yarı otomatik ofset düzeltmesi ve diğer ad düzeltmesi gerçekleştirin.Geminin orta hattı otomatik olarak izlenecek ve yazılım 3D ses seviyesini çıkarır. Son olarak, analiz penceresindeki tek tek sekmelere tıklayarak akış parametrelerinin nicel analizini gerçekleştirin. Akış görselleştirmesi, yol çizgisi görselleştirmesi ve akış vektörü daha fazla giriş olmadan görselleştirilebilir.Temsili sekmedeki basınç ve duvar kesme gerginliğinin ölçülmesi için Düzlem Ekle düğmesine tıklayarak iki düzlem yerleştirin. Uçakları orta çizgi boyunca sürükleyerek yatırım getirisine taşıyın, böylece bir düzlem yatırım getirisinin başına ve bir uçta yerleştirilir. Yatırım getirisi ve duvar kesme stresi boyunca basınç düşüşü, 3B modelin yanındaki diyagramda görselleştirilecek ve ölçülecektir.Sunulan 3D baskılı modeller BT görüntülemede çok çeşitli olanaklar sunar. Baskılı malzeme, çevredeki agar ve olası metalik implantlardan kolayca ayırt edilebilir. Bu nedenle, dinamik görüntüleme dizileri oluşturmak dışında, bir karşıtlık aracısı kullanımı normalde gerekli değildir.Ultrasonik görüntüleme kullanırken, modelin duvarı, çevreleyen agar ve kalp kapak broşürleri gibi ince dinamik nesneler arasında ayrım yapmak mümkündür. Modelin üstündeki agar tabakası, tarama işlemi sırasında gerçekçi dokunsal geri bildirim sağlar. Akış döngüsü içindeki akış analizi, çok çeşitli olası uygulamalar ve girişimsel öncesi görüntüleme sunar.4D MRI dizisi, 3D baskılı modelde sıvı akışının, türbülansların ve duvar kesme stresinin görselleştirilmesini sağlayarak yapay kalp kapakçıklarını takip eden akış modellerinin analizini mümkün hale getirir. Bu iş akışı, eğitim veya planlama amacıyla farklı girişimsel tıbbi prosedürlere aktarılabilir. Teknik, büyük kardiyovasküler damarlardaki akış davranışının daha yakından in vitro olarak incelenmesini sağlar ve bireyselleştirilmiş tedavi planlaması için büyük bir potansiyel sunar.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Prostat Karsinogenezde ve İyi Huylu Prostat Büyümesi ve Değerlendirilmesi için böbrek Kapsül Xenografting ve Derialtı Pelet İmplantasyonu

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

Çift faz konik ışınlı Bilgisayarlı Tomografi, görün Reach ve İlaç salınımlı Boncuk Transarteriel Kemo-embolizasyon sırasında hepatosellüler karsinom şımartın

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

Farelerde Ateroskleroz Karşı miyointimal hiperplazide uyaran: İki Geçerli Modellerinin An Introduction

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

Derin Ven Trombozu Değerlendirilmesi ve Niceleme A Çok Merkezli MRI Protokolü

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

Farelerde AmfizemIn Değerlendirilmesi İçin Sabit Basınç Altında Akciğer Fiksasyonu

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

Torasik Outlet Sendromunun Tedavisi için Transaksiller Birinci Kaburga Rezeksiyonu

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

Farelerde Sağ Ventrikül Sistemi ve Hipoksiye Bağlı Pulmoner Arteriyel Hipertansiyon için İnvaziv Hemodinamik Değerlendirme

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

İskemik Kalp Hastalığının Domuz Modellerinde 3D Baskılı Koroner Stenoz İmplantlarının Konuşlandırılmasında Yeni Perkütan Yaklaşım

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

Böbrek Atardamarı Ile Böbreğe Doğrudan İlaç Verilmesi

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

Girişimsel Tanı Prosedürü: Koroner Vasküler Fonksiyonun Değerlendirilmesi İçin Pratik Bir Kılavuz

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