Name: creation of patient-specific silicone cardiac models with applications in pre-surgical plans and hands-on training
Uploaded: 2022-02-10T13:00:00
Duration: 9 min 15 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Creation of Patient-Specific Silicone Cardiac Models with Applications in Pre-surgical Plans and Hands-on Training at JoVE.com

Die Autoren danken OSF HealthCare für die Ermöglichung dieser Studie sowie Dr. Mark Plunkett für sein verfahrenstechnisches Wissen und die Anwendung von Fähigkeiten auf unser Endprodukt.

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Die Autoren haben nichts preiszugeben.

Nach Abschluss des Protokolls sollte sich ein patientenspezifisches Silikon-Herzmodell zur chirurgischen Vorbereitung ergeben. Es gibt jedoch mehrere kritische Schritte, die korrekt ausgeführt werden müssen, damit dies erreicht werden kann. Eine Zusammenfassung der kritischen Schritte im Protokoll kann in Supplementary File 2 eingesehen werden, ebenso wie mögliche Ergebnisse, wenn die Schritte nicht korrekt ausgeführt werden. Der erste kritische Schritt beinhaltet die Segmentierung der radiologischen Bildgebungsdaten des Patienten. Dieser Schritt erfordert die Erfassung eines diagnostischen 3D-Bildgebungsdatensatzes. Der Modellnutzen in der präoperativen Planung oder Ausbildung hängt von der Qualität des 3D-Datensatzes ab. Es wird empfohlen, einen Bildsatz zu verwenden, der mit einer Scheibengröße zwischen 0,625 mm und 2,6 mm gesammelt wurde, um sicherzustellen, dass der Datensatz eine angemessene Auflösung für die Modellproduktion aufweist. Alle Bildgebungsparameter sollten jedoch von einem klinischen Experten für Radiologie festgelegt werden, wobei die Patientenversorgung prioritätsmäßig ist. Es sollte beachtet werden, dass es möglich sein kann, ein Modell aus einem Bildsatz zu erstellen, der mit einer Slice-Größe außerhalb der empfohlenen Werte gesammelt wurde, aber die Modellauflösung und -qualität wird negativ beeinflusst. Wenn die Segmentierung nach dem Erhalten von Bildern nicht korrekt durchgeführt wird, wird sie in der Regel erst realisiert, wenn das endgültige Modell hergestellt und geschnitten wird, was zu einem Zeit- und Materialverlust führt. Um dieses negative Ergebnis zu vermeiden, wird empfohlen, dass ein Fachexperte die segmentierten Dateien überprüft, bevor die digitalen Formen zur Qualitätskontrolle erstellt werden. Der nächste kritische Schritt erfolgt bei der Erstellung der digitalen Formen. Es ist wichtig sicherzustellen, dass der Myokardkoffer um das Blutpoolmodell herum zusammengesetzt werden kann. Wenn sich das Gehäuse nicht um den Blutpool schließt, kann es nicht zur Erstellung des Silikonmodells verwendet werden, da nicht ausgesetztem Silikon ständig austritt und die Anatomie verzerrt sein könnte. Ein handgeführtes Rotationsschleifwerkzeug kann nur dann verwendet werden, um Teile der Myokardform leicht zu entfernen, wenn kleine Anpassungen erforderlich sind. Wenn große Anpassungen erforderlich sind, muss die digitale Form geändert und ein aktualisierter Koffer gedruckt werden. Der letzte kritische Schritt ist das Gießen des Silikons. Bei der Verwendung des Silikons ist die strikte Einhaltung der Materialanweisungen erforderlich, da dies zu Silikon führen kann, das mit einer klebrigen Oberfläche aushärtet. Wenn die Oberfläche für die Verwendung durch das KMU als zu klebrig erachtet wird, muss das Blutbecken möglicherweise erneut bedruckt werden, wenn es nicht erfolgreich aus dem Silikon entfernt werden kann. Das Silikon muss erneut gegossen werden, was zu einem Zeit- und Materialverlust führt. Wenn nicht genügend Silikon verwendet wird oder das Silikon während des Absetzvorgangs aus der Myokardgehäuseform austritt, ist das resultierende Modell unvollständig. Dieser Fehler kann durch Mischen und Gießen von zusätzlichem Silikon in die Form behoben werden. Ein Material wie Heißkleber oder Ton kann verwendet werden, um die Nähte der Myokardgehäuseform zu versiegeln, wenn während des Aushärtungsprozesses eine kleine Menge Silikon durchzutreten scheint.
Diese Methode zur Erstellung patientenspezifischer Silikon-Herzmodelle kann modifiziert werden, um die Erstellung eines Modells einer beliebigen weichen anatomischen Struktur mit patientenspezifischer oder komplexer innerer und äußerer Geometrie zu ermöglichen. Unter der Annahme, dass die Zielanatomie korrekt segmentiert ist, könnten die verbleibenden Schritte des Protokolls mit minimalen Änderungen befolgt werden. Obwohl nicht der Schwerpunkt der aktuellen Arbeit, wurde das Protokoll mit ähnlichem Erfolg auf Leberparenchym angewendet. Das verwendete 3D-Druckmaterial kann auch modifiziert werden. ABS und PLA werden aufgrund ihrer geringen Kosten für die Verwendung empfohlen, aber jedes auflösbare 3D-Druckmaterial kann den Platz von ABS einnehmen, und jedes wünschenswerte 3D-Druckmaterial kann den Platz von PLA mit minimaler oder keiner Änderung des Protokolls einnehmen. Alle vom Filamenthersteller angegebenen Druckparameter sollten bei der Verwendung anderer Druckmaterialien befolgt werden. Dieses Verfahren kann durch die Verwendung eines anderen Silikons weiter modifiziert werden. Das für die Verwendung in diesem Protokoll empfohlene Silikon hat eine Shore-Härte von 2 A, aber wenn ein anderer Shore-Härtewert wünschenswert ist, kann ein anderes Silikon mit minimaler oder keiner Änderung des Protokolls ersetzt werden. Achten Sie darauf, alle Herstellungsspezifikationen und -verfahren einzuhalten, wenn Sie ein anderes Silikonprodukt verwenden.
Während dieses Protokoll ein verbessertes kardiales Modellierungsverfahren skizziert, ist es nicht ohne Einschränkungen. Die Haupteinschränkung dieses Protokolls besteht darin, dass das verwendete platinhärtende Silikon zwar näher an der Härte des Herzgewebes liegt als andere verfügbare Materialien, die Härte jedoch nicht die einzige Eigenschaft ist, die eine Rolle bei der Feinmotorik des chirurgischen Trainings spielt. Insbesondere echtes Herzgewebe zeigt Brüchigkeit oder Reißen unter Gewalt. Das verwendete Silikon ist sehr elastisch, mit einer Bruchdehnung von 763% und einer Zugfestigkeit von 1.986 kPa19. Porcines Herzgewebe, von dem angenommen wird, dass es sich um eine genaue Darstellung des menschlichen Herzgewebes handelt, hat eine Bruchdehnung von 28-66% und eine Zugfestigkeit von 40-59 kPa26. Dieser Unterschied stellt ein Problem dar, da herzchirurgische Kollegen eine Übungsoperation an einem Silikonmodellherz durchführen und ein falsches Gefühl des Vertrauens gewinnen können, da das Modell Kräften standhalten kann, die echtes Herzgewebe nicht kann. Diese Methodik hat auch das Potenzial, durch ein Herzmodell mit sehr komplexer Geometrie eingeschränkt zu werden. Wenn die anatomische Komplexität des Modells zunimmt, kann das Protokoll kompensieren, indem es die Anzahl der Teile in der Myokardform erhöht. Im Wesentlichen erfordern immer komplexere Modelle immer komplexere Formkonstruktionen und eine längere Konstruktionszeit.
Der in diesem Protokoll beschriebene Modellerstellungsprozess ist vielen der anderen verfügbaren Alternativen überlegen, da er kostengünstige exakte anatomische Repliken der chirurgisch angetroffenen Anatomie nachbilden kann. Leichen- und Tiergewebe ermöglichen High-Fidelity-Simulationen, aber sie haben viel höhere Kosten und erfordern spezifische Laboreinrichtungen, die verwendet und gewartet werden müssen2,6. Darüber hinaus haben Leichen- und Tiergewebemodelle ethische Bedenken, sind nicht patientenspezifisch und komplexe KHK müssen oft manuell von einem Chirurgen oder Ausbilder hergestellt werden, was oft zu Ungenauigkeiten oder Schäden an den umliegenden Geweben und Organen führt. Eine weitere mögliche Modellierungstechnik ist der Einsatz von Virtual Reality. Virtual Reality ermöglicht die digitale Replikation patientenspezifischer Herzmodelle, was ein effektives Werkzeug zur Erstellung genauer mentaler Darstellungen der Anatomie und der Operationspläne des Patienten ist. Darüber hinaus haben einige VR-Systeme grundlegende Simulationen mit der Einbeziehung von haptischem Feedback ermöglicht. Dem verfügbaren haptischen Feedback fehlt jedoch der Realismus, der notwendig ist, um die notwendigen feinmotorischen Fähigkeiten für angeborene Herzoperationen zu replizieren4. Der 3D-Druck ist eine weitere verfügbare Methode zur Herstellung patientenspezifischer Herzmodelle2,24. Die weit verbreitete Implementierung von High-Fidelity-3D-Druckern, die in der Lage sind, Multi-Material-Soft-Modelle herzustellen, wird jedoch durch ihre extrem hohen Kosten gehemmt11,14,15. Kostengünstige 3D-Drucker sind verfügbar, können aber nur in Materialien drucken, die viel fester sind als echtes Myokard. Als eines der weichsten verfügbaren Materialien für einen 3D-Drucker verwendet wurde, um ein Modell von Scanlan et al. zu erstellen, erwies sich das Modell als fester als echtes Herzgewebe17. Das beschriebene Material hatte eine Shore-Härte zwischen 26 A und 28 A, was ihm eine Textur ähnlich einem Gummiband verleiht. Das platinvernetzte Silikon, das in diesem Protokoll verwendet wird, hat eine Shore-Härte von 2 A, was ihm eine Textur ähnlich einem Gelschuheinsatz verleiht und der Härte des realen Herzgewebes, die 43 00 beträgt, viel näher kommt.20 oder ~0 A. Hoashi et al. verwendete auch eine ähnliche Methode wie die in diesem Protokoll beschriebene, um ein flexibles 3D-gedrucktes Herzmodell zu entwickeln. Zwei Formen, die die innere und äußere Myokardgeometrie darstellen, wurden mit einem SLA-Drucker in 3D gedruckt, gefolgt von einem Vakuumguss eines gummiartigen Polyurethanharzes. Während diese Methode ein weiches Herzmodell erzeugte, betrugen die vorgeschlagenen Produktionskosten dieser Methode pro Modell 2.000 bis 3.000 USD.22. Im Vergleich dazu betragen die Gesamtmaterialkosten der im vorgestellten Protokoll beschriebenen Methode weniger als 10 USD. Schließlich wurde eine ähnliche Methode auch von Russo et al. verwendet.. Silikonmodelle der Aortenklappe und der proximalen Aorta für die verfahrenstechnische Praxis zu erstellen. Während die Russo et al.. Die Methode konzentriert sich auf ein ähnliches Ziel, ihr vorgestellter Prozess zielt darauf ab, weitaus einfachere Anatomien der Aorta oder der Aortenklappen zu replizieren. Das hier vorgestellte Protokoll unterscheidet sich dadurch, dass es sich auf intrakardiale und myokardiale Anatomien konzentriert, die kleiner und komplexer sind und angesichts historischer Methoden extrem schwer zu replizieren wären. Trotz dieses Unterschieds sind die von Russo et al. erstellten Modelle. waren sehr nützlich für die Simulation und Ausbildung in der Herzchirurgie durch befragte Herzchirurgen23. Im Wesentlichen ermöglicht die in diesem Protokoll beschriebene Methode die kostengünstige Erstellung komplexer, patientenspezifischer angeborener Herzmodelle mit genau dargestellten Defekten und Materialeigenschaften, die dem realen Herzgewebe ähnlicher sind als andere Modellierungsmethoden.1,16, so dass Modelle mit einer realistischen haptischen Wiedergabetreue bedient werden können.
In Zukunft könnte diese Methodik auf die Bildung eines Modells jeder Patientenanatomie mit komplexen internen und externen Merkmalen angewendet werden. Die Entwicklung eines alternativen Blutpoolmaterials, das weniger destruktiv aus dem Silikonmodell entfernt oder mit einer weniger zeitaufwendigen Methode hergestellt werden könnte, würde den Prozess zeit- und kosteneffizienter machen. Dadurch müsste nicht für jeden nachfolgenden Formprozess ein neuer Blutpool reproduziert werden, was zur Skalierbarkeit des damit verbundenen Trainings führt. Die physikalischen Eigenschaften des Silikons, das zur Herstellung des Modells verwendet wurde, könnten ebenfalls verbessert werden. Silikon mit weniger Bruchdehnung würde den Realismus des Modells erhöhen und dazu beitragen, seinen Wert als pädagogisches Werkzeug für herzchirurgische Kollegen zu verbessern, die versuchen, die notwendigen Feinmotorikfähigkeiten für die Durchführung dieser komplexen Verfahren zu erlernen. Eine Gruppe von Materialien, die derzeit auf dem Markt sind und eine Überlegung wert sind, um diese Lösung zu unterstützen, sind silikonsimulierte Glasmaterialien25. Diese Silikonmaterialien weisen eine viel geringere Bruchdehnung auf, was zu einem deutlichen "Zerbrechen" bei Krafteinwirkung ähnlich wie bei Glas führt. Die Modulation des in diesem Protokoll verwendeten platinhärtenden Silikons mit Zusätzen dieses silikonsimulierten Glasmaterials kann die Kontrolle der Brüchigkeitseigenschaften des Modells ermöglichen und gleichzeitig die entsprechende Shore-Härte beibehalten, wodurch die allgemeine haptische Wiedergabetreue verbessert wird. Schließlich ist die Auflösung der Anatomie, die dieses Protokoll erzeugen kann, durch die Auflösung des 3D-Druckers begrenzt, der zur Erzeugung der Formen verwendet wird. Da sich die Technologie weiter verbessert, sollte sich auch die Auflösung der Anatomie, die mit diesem Protokoll erstellt werden kann, verbessern.

Fast 1 von 100 Kindern in den Vereinigten Staaten wird mit angeborenen Herzfehlern (KHK) geboren. Aufgrund der Neigung von Müttern mit KHK, Kinder mit KHK zu bekommen, besteht die Erwartung, dass sich die Rate in den nächsten sieben Generationen mehr als verdoppeln kann1. Obwohl nicht jede KHK als komplex oder schwerwiegend angesehen wird, deutet die allgemeine Wachstumserwartung darauf hin, dass es eine Motivation gibt, die Technologie und die Verfahren zu verbessern, die in der Lage sind, die KHK-Behandlung zu behandeln. Mit der Verbesserung der Technologie äußern Herzchirurgen oft die Bereitschaft, komplexere Verfahren in Angriff zu nehmen. Diese Bereitschaft hat zu einer erhöhten Anzahl komplexer Herzverfahren geführt, was den Bedarf an fortschrittlicheren Techniken der chirurgischen Planung und Ausbildung erhöht. Dies wiederum führt dazu, dass Herzchirurgen hochgenaue, patientenspezifische Modelle und herzchirurgische Kollegen hochwirksame Trainingsmethoden benötigen.
Die angeborene Herzchirurgie ist aufgrund der geringen Größe der Patienten, der Komplexität der Herzanomalien und der Seltenheit einiger Anomalien eine der technisch anspruchsvollsten chirurgischen Disziplinen2. In den extremsten Fällen kann ein Kind mit einem einzigen Ventrikel geboren werden. Es ist nicht ungewöhnlich, dass der Chirurg ein Gefäß mit einem Durchmesser von 2,0 mm nimmt und es mit festem Perikard flickt, um ein 1,0 cm großes Gefäß zu schaffen, das es einem Neugeborenen ermöglicht, in diesem lebensrettenden Verfahren zu wachsen - und das alles unter der Uhr, da sich das Neugeborene in einem vollständigen Kreislaufstillstand befindet. Zwischen dem normalen Vierkammerherz und diesen extremen Beispielen liegen unzählige Möglichkeiten von Kammergröße und Klappenpositionen, die hochkomplexe 3D-Puzzles darstellen. Die Rolle des angeborenen Herzteams besteht darin, die einzigartige Anatomie klar zu beschreiben und einen Plan zu entwickeln, um das organische Gewebe in ein funktionelles Herz umzuwandeln, das es einem Kind ermöglicht, mit den besten Chancen auf ein normales Leben zu wachsen. Genaue Modelle ermöglichen eine bewusste chirurgische Praxis und Wiederholung in einer Umgebung, in der Fehler vergeben werden können und nicht zu einem Schaden für den Patienten führen3,4. Diese Ausbildung führt zur Entwicklung verbesserter chirurgischer Expertise sowie technischer und Urteilsvermögensfähigkeiten. Begrenzte Ressourcen und die Seltenheit bestimmter Herzerkrankungen können es jedoch nahezu unmöglich machen, das gewünschte Maß an Wiederholung und Visualisierung zu erreichen. Um diesem Ressourcenmangel Rechnung zu tragen, hat die Nutzung von Simulationen für den Unterricht zugenommen2,3. Zu den häufig verwendeten Simulations- oder Modellierungstechniken gehören menschliche Kadaver, tierische Gewebe, Virtual-Reality-Modelle (VR) und 3D-gedruckte Modelle.
Leichengewebe wurde in der Vergangenheit als Goldstandard für chirurgische Simulationen angesehen, mit tierischem Gewebe an zweiter Stelle. Kadaver und tierische Gewebe können High-Fidelity-Simulationen erzeugen, da sie die anatomische Struktur von Interesse, alle umgebenden Gewebe enthalten und Perfusionstechniken zur Simulation des Blutflusses ermöglichen4. Trotz der Vorteile von Gewebemodellen gibt es Nachteile. Einbalsamiertes Gewebe erfährt eine verminderte mechanische Nachgiebigkeit, was einige Operationen unrealistisch und schwierig durchzuführen macht. Gewebe erfordern ständige Wartung, spezifische Einrichtungen, sind nicht wiederverwendbar2, können teuer zu beschaffen sein3 und waren in der Vergangenheit Gegenstand ethischer Bedenken. Am wichtigsten ist, dass angeborene Herzerkrankungen in Leichenproben einfach nicht verfügbar sind.
VR- und 3D-gedruckte Modelle5,6,7,8,9,10 bieten eine weitere Option für Herzbildung, Simulation und Modellierung, um die Erstellung präoperativer Pläne zu unterstützen. Diese Modelle reduzieren die Mehrdeutigkeit, die mit der vielfältigen visuell-räumlichen Fähigkeit eines Benutzers verbunden ist, 2D-Bilder als 3D-Struktur zu interpolieren10,11. Die virtuelle Umgebung kann chirurgische Werkzeuge enthalten, die manipuliert werden können und mit Modellen interagieren können, so dass Chirurgen und Kollegen hand-augen-Koordination, Feinmotorik und Vertrautheit mit einigen Verfahren entwickeln können4. Es wurde festgestellt, dass aktuelle beliebte 3D-Drucktechnologien, einschließlich Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithographie (SLA), selektives Lasersintern (SLS) und Polyjet, Modelle mit Submillimetergenauigkeit erzeugen13. Sowohl VR- als auch 3D-gedruckte Modelle sind wiederverwendbar und können extrem detailliert sein. Modelle können sogar aus radiologischen Bildgebungsdaten des Patienten generiert werden, was zu Repliken der Anatomie des Patienten führt. Trotz der vielen Vorteile eines VR- oder 3D-gedruckten Modells greifen sie zu kurz, wenn die Kosten und haptischen Treueanforderungen einer angeborenen Herzoperation berücksichtigt werden. Die Einrichtung einer VR-Umgebung ist mit hohen Kosten verbunden, und VR-Umgebungen können kein reales haptisches Feedback liefern. Während sich die Haptik-Fidelity-Technologie verbessert, hemmt die aktuelle Lücke die Fähigkeit eines Schülers, sich mit den feinmotorischen Fähigkeiten vertraut zu machen, die für die Durchführung von Eingriffen erforderlich sind4. In ähnlicher Weise können die Kosten für den 3D-Druck je nach Art der verwendeten 3D-Drucktechnologie recht hoch sein, da der Kaufpreis des Druckers und die Druckmaterialkosten berücksichtigt werden müssen11,14. Ein einzelnes High-Fidelity-Herzmodell mit realistischem haptischem Feedback kann mit einem High-End-Drucker hergestellt werden, kostet aber allein an Material Hunderte von Dollar mit einem Druckerkaufpreis von über 100.000 USD15. Ein Herzmodell, das mit einem Filament mit einer Shore-Härte von 26-28 A hergestellt wurde, kostete etwa 220 USD pro Modell16. Alternativ stehen viele kostengünstige 3D-Drucker und -Technologien zur Verfügung, die einen Druckerkaufpreis von weniger als 5.000 USD haben. Die durchschnittlichen Materialpreise für ein Herzmodell, das auf einem kostengünstigen FDM-Drucker erzeugt wurde, betrugen etwa 3,80 USD bei Verwendung eines Materials mit einer Shore-Härte von 82 A und 35 USD bei einem Material mit einer Shore-Härte von 95 A15,16. Während diese Maschinen eine kostengünstige Lösung bieten, geht dies auf Kosten der haptischen Wiedergabetreue.
Während VR und 3D-Druck eine detaillierte visuelle und konzeptionelle Bewertung einer Herzerkrankung ermöglichen können, ist der hohe Preis, der mit der Erstellung eines Modells für die praktische chirurgische Simulation verbunden ist, oft ein erhebliches Hindernis. Eine Lösung ist die Verwendung von Silikon zur Erstellung eines physikalisch und texturell genauen Herzmodells. Patientenspezifische Silikonmodelle können ein tieferes Verständnis der einzigartigen Anatomie ermöglichen, indem sie es Chirurgen ermöglichen, ein Verfahren zu sehen, zu fühlen und sogar zu üben, während sie ein realistisches haptisches Feedback in einer Umgebung erfahren, die ein minimales Risiko für einen Patienten darstellt und keine Konsequenzen hat, wenn das Verfahren nicht erfolgreich ist9. Silicon Molding hat sich als eine effektive Methode zur Modellierung der menschlichen Anatomie erwiesen, die Modelle mit physikalischen Eigenschaften erzeugt, die deutlich näher am realen Gewebe liegen als Modelle, die durch kostengünstigen 3D-Druck erzeugt werden17. Scanlan et al. verglichen die Eigenschaften von kostengünstigem 3D-Druck mit silikongeformten Herzklappen, um die Ähnlichkeit mit echtem Gewebe zu bewerten; Die Studie ergab, dass die physikalischen Eigenschaften der Silikonventile zwar keine exakte Nachbildung von echtem Gewebe waren, die Eigenschaften jedoch den 3D-gedruckten Ventilen weit überlegen waren17. Das in der Studie verwendete 3D-Druckmaterial gehört zu den weichsten Materialien, die für kostengünstige 3D-Drucker verfügbar sind, und besitzt eine Shore-Härte zwischen 26 und 28 A18. Das platinhärtende Silikon, das für die Verwendung im folgenden Protokoll empfohlen wird, hat eine Shore-Härte von 2 A, die der Shore-Härte von Herzgewebe, 43 auf der 00-Skala oder ungefähr 0 A19,20, weit näher kommt. Dieser Unterschied ist signifikant, da die Silikonmodelle ein high-fidelity feinmotorisches Training ermöglichen, das die direkt 3D-gedruckten Materialien nicht erreichen. Die Gesamtmaterialkosten für das in diesem Protokoll vorgeschlagene Modell betragen weniger als 10 USD. Die vorgeschlagenen Silikonmodelle kombinieren die Weichteileigenschaften, die für ein realistisches haptisches Feedback erforderlich sind, mit der Vielseitigkeit und Präzision kostengünstiger 3D-gedruckter Modelle.
Während die Vorteile von Silikon es zur offensichtlichen Wahl für die Modellerstellung zu machen scheinen, wurde die Verwendung von Silikon durch die Anatomie, die geformt werden kann, eingeschränkt. Frisch gemischtes Silikon ist eine Flüssigkeit, die eine Form benötigt, um sie während der Aushärtung in der gewünschten Form zu halten. Historisch gesehen konnten Silikon-Herzformen nur Details der äußeren Oberfläche des Modells enthalten. Intraherzielle Details, einschließlich der gesamten Blutpoolregion, würden mit Silikon gefüllt und verloren gehen. Frühere Studien haben Silikonmodelle für bestimmte Interessengebiete innerhalb des Herzens (z. B. Aortenwurzel21) erreicht oder eine extrapolatorische Methode zur Simulation von Myokardgewebe verwendet22. Dieses Protokoll ist neuartig, da es versucht, die Verwendung von Silikonmaterial mit hochauflösender anatomischer, vollständiger Myokardsimulation zu kombinieren - insbesondere um jede Extrapolationsmethode zu vermeiden. Unseres Wissens hat kein beschreibendes Manuskript eine Methodik geliefert, die diese Aspekte kombiniert. Die in diesem Protokoll beschriebene Methode führt eine Technik ein, um ein patientenspezifisches Herzmodell mit intraherzieller anatomischer Replikation zu erreichen, die genau genug für die chirurgische präoperative Praxis ist. Die Methode beinhaltet die Schaffung einer Myokardform, um das Silikon während der Aushärtung in der richtigen Form zu halten, und einer inneren Form, um die inneren, intraherzialen Details des Modells zu erhalten und zu verhindern, dass das Silikon die Blutpoolregion des Herzens ausfüllt. Die innere Form muss dann aufgelöst werden, so dass ein ganzes Silikon-Herzmodell mit patientenspezifischer Anatomie auf der äußeren und inneren Oberfläche verbleibt. Ohne das hier vorgeschlagene Protokoll der Erstellung von Herzmodellen gibt es keine kostengünstige Lösung, um den chirurgischen Eingriff mit einem Material zu simulieren, das die tatsächlichen Gewebeeigenschaften des Myokards nachahmt.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.75 mm ABS filament</td>
			<td>Matter Hacker</td>
			<td>matterhackers.com/store/l/175mm-abs-filament-white-1-kg/sk/MFJ1U2CG-</td>
			<td>Anecdotally consistent quality, budget-conscious price</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.75 mm PLA filament</td>
			<td>Matter Hacker</td>
			<td>https://www.matterhackers.com/store/l/175mm-pla-filament-white-1-kg/sk/MEEDKTKU</td>
			<td>Anecdotally consistent quality, budget-conscious price</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8220 12VMax High-Performance Cordless</td>
			<td>Dremel</td>
			<td>https://us.dremel.com/en_US/products/-/show-product/tools/8220-12vmax-high-performance-cordless</td>
			<td>Cordless for easier access to small features in model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sunnyside</td>
			<td>https://www.sunnysidecorp.com/product.php?p=t&#38;b=s&#38;n=840G5</td>
			<td>Bulk</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dragon Skin Fx-Pro</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>https://shop.smooth-on.com/dragon-skin-fx-pro</td>
			<td>Industry-standard, characterized skin-safe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ease Release 200</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>https://shop.smooth-on.com/ease-release-200</td>
			<td>Coating to ensure easy removal of silicone from mold</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GORE- TEX patch</td>
			<td>GORE</td>
			<td>https://www.goremedical.com/products/cardiovascularpatch</td>
			<td>Cardiovascular patch</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ideaMaker</td>
			<td>Raise 3D</td>
			<td>https://www.raise3d.com/download/</td>
			<td>&#160;Included G-code CAD software for Raise 3D printers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magics</td>
			<td>Materilise</td>
			<td>https://www.materialise.com/en/software/magics</td>
			<td>Feature-rich CAD software capeable of manipulating organic surfaces</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mimics</td>
			<td>Materilise</td>
			<td>https://www.materialise.com/en/medical/mimics-innovation-suite/mimics</td>
			<td>Feature-rich segmentation software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Patient DICOM data</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>DICOM data will typically come from a patient CT or MRI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pro2 Plus</td>
			<td>Raise 3D</td>
			<td>https://www.raise3d.com/products/pro2-plus-3d-printer/</td>
			<td>Anecdotallay reliable, dual extrusion FDM 3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PRO2-100 Industrial Glue Gun</td>
			<td>Surebonder</td>
			<td>https://surebonder.com/collections/industrial-glue-guns/products/pro2-100-100-watt-high-temperature-professional-heavy-duty-hot-glue-gun-uses-full-size-7-16-glue-sticks</td>
			<td>Industrial-quality hot glue gun</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silc Pig</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>https://shop.smooth-on.com/silc-pig-pigments</td>
			<td>Pigment for adding color to silicone</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Chamber</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>https://shop.smooth-on.com/vacuum-chamber</td>
			<td>Anecdotally reliable vacumm chamber for removing air bubbles from mixed silicone</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

creation of patient-specific silicone cardiac models with applications in pre-surgical plans and hands-on training

Dreidimensionale Modelle können ein wertvolles Werkzeug für Chirurgen sein, wenn sie chirurgische Pläne entwickeln, und medizinische Kollegen, wenn sie über komplexe Fälle lernen. Insbesondere im Bereich der Kardiologie, wo komplexe angeborene Herzerkrankungen auftreten, können 3D-Modelle eine wichtige Rolle spielen. Während viele 3D-Drucker anatomisch korrekte und detaillierte Modelle liefern können, replizieren vorhandene 3D-Druckmaterialien die Eigenschaften des Myokardgewebes nicht und können extrem teuer sein. Dieses Protokoll zielt darauf ab, ein Verfahren zur Erstellung patientenspezifischer Modelle komplexer angeborener Herzfehler unter Verwendung eines kostengünstigen Silikons zu entwickeln, das den Eigenschaften des Herzmuskels besser entspricht. Mit verbesserter Modelltreue könnte ein tatsächliches chirurgisches Prozedurtraining im Vorfeld des Eingriffs stattfinden. Die erfolgreiche Erstellung von Herzmodellen beginnt mit der Segmentierung radiologischer Bilder zur Erzeugung eines virtuellen Blutpools (Blut, das die Herzkammern ausfüllt) und einer Myokardgewebeform. Der Blutpool und die Myokardform werden in Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), einem in Aceton auflösbaren Kunststoff, in 3D gedruckt. Die Form ist um den Blutpool herum zusammengesetzt, wodurch ein negativer Raum entsteht, der das Myokard simuliert. Silikon mit einer Shore-Härte von 2A wird in den negativen Raum gegossen und aushärten gelassen. Die Myokardform wird entfernt und das verbleibende Silikon- / Blutpoolmodell wird in Aceton getaucht. Der beschriebene Prozess führt zu einem physikalischen Modell, in dem alle kardialen Merkmale, einschließlich intraherzieller Defekte, mit realistischeren Gewebeeigenschaften dargestellt und näher angenähert werden als bei einem direkten 3D-Druckansatz. Die erfolgreiche chirurgische Korrektur eines Modells mit einem Ventrikelseptumdefekt (VSD) mit einem GORE-TEX Pflaster (Standardchirurgie bei Defekt) zeigt den Nutzen der Methode.

Radiologische Bildgebungsdaten von einem Patienten mit einem VSD wurden ausgewählt, um ein repräsentatives Silikon-Herzmodell zu generieren. Die Anatomie der Patienten wurde mithilfe einer CAD-Segmentierungssoftware segmentiert, um ein digitales Myokardmodell und ein digitales Blutpoolmodell zu generieren (Abbildung 1). Die manuelle Segmentierung von Blutpool und Myokard mit dem vorgestellten Protokoll dauert 1-3 Stunden. Nach Abschluss der Segmentierung wurde das Myokardmodell in einer CAD-Software zur Weiterverarbeitung geöffnet. Das Modell wurde an einer 3D-Box ausgerichtet, die innerhalb des Programms erstellt und dann mit booleschen Operationen abgezogen wurde. Dieser Prozess hinterließ ein Negativ des Myokardmodells und bildete eine Form. Diese Myokardform wurde auf eine geeignetere Größe getrimmt, in Segmente geschnitten und mit Requisiten zum Ausrichten der Stücke modifiziert (Abbildung 2). Die Erstellung des Gehäuses dauerte 2-6 h. Alle Myokardformteile und der Blutpool wurden in eine 3D-Druckschneidesoftware geladen, und G-Code wurde für den 3D-Druck in ABS generiert (Abbildung 3). Die 3D-gedruckten Teile mit entferntem Trägermaterial sind in Abbildung 4 zu sehen. Die Myokardgehäusestücke wurden verdampft, um die Oberflächenbeschaffenheit des Modells zu verbessern (Abbildung 5). Nach Abschluss des dampfglatten Prozesses wurde die Form um das Blutpoolmodell herum zusammengesetzt und Silikon gegossen. Die Montage und der Silikonguss dauerten eine Stunde. Nach dem Silikon-Set wurde das Herzmodell aus dem Myokardgehäuse entfernt und in Aceton getaucht, um den Blutpool aufzulösen. Nach etwa vierundzwanzig Stunden Deseinweichens hatte sich der Blutpool aufgelöst. Eine abschließende Acetonspülung wurde durchgeführt und das Modell durfte vollständig trocknen. Das fertige Silikon-Herzmodell ist in Abbildung 6 zu sehen. Um die Genauigkeit und Funktionalität des Silikonmodells zu bewerten, wurde vom KHK-Experten (kongenitaler Herzfehler) ein Schnitt vorgenommen, um die innere Anatomie beobachten zu können. Der erwartete VSD war vorhanden, und ein GORE-TEX-Pflaster wurde vom angeborenen Herzchirurgen auf das Modell genäht, um den VSD zu korrigieren (Abbildung 7). In einem erfolgreich abgeschlossenen Silikonmodell sind alle Patientenanatomie und -defekte sowohl äußerlich als auch innerlich vorhanden. Eine Zusammenfassung des Protokolls finden Sie in Supplementary File 1. 
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62805/62805fig07.jpg"> Abbildung 7: GORE-TEX Pflaster im Silikon-Herzmodell mit VSD vernäht. Foto von (A) der Ansicht des Chirurgen eines patientenspezifischen Silikon-Herzmodells mit einem VSD und (B) der Ansicht des Chirurgen des VSD im Modell, das mit einem GORE-TEX-Pflaster geschlossen ist. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62805/62805fig07large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Ergänzende Datei 1: Schematische Darstellung des Silikonherzherstellungsprotokolls. Schematische Darstellung des Protokolls bei der Herstellung eines patientenspezifischen Silikon-Herzmodells. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62805/Schematic_1.psd" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>
Ergänzende Datei 2: Zusammenfassung kritischer Schritte und potenzieller negativer Ergebnisse. Zusammenfassung der entscheidenden Schritte bei der Entwicklung eines patientenspezifischen Silikon-Herzmodells und der möglichen negativen Ergebnisse, die sich ergeben können, wenn die Schritte nicht korrekt befolgt werden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62805/Schematic_2.psd" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>

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

Patientenspezifische Modelle verbessern das Vertrauen von Chirurgen und Mitmenschen bei der Entwicklung oder dem Erlernen von Operationsplänen. Dreidimensionale (3D) Drucker erzeugen ausreichende Details für die chirurgische Vorbereitung, replizieren jedoch nicht die haptische Treue des Gewebes. Es wird ein Protokoll vorgestellt, das die Erstellung von patientenspezifischen Silikon-Herzmodellen beschreibt und 3D-Druckpräzision mit simuliertem Silikongewebe kombiniert.

Erstellung patientenspezifischer Silikon-Herzmodelle mit Anwendungen in präoperativen Plänen und Hands-on-Training

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 ...

Komplexe angeborene Herzfehler sind ein schwieriges 3D-Problem. Bestehende 3D-Drucktechnologien können die Eigenschaften des Myokardgewebes nicht genau replizieren. Dieses Protokoll erstellt Modelle für ein high-fidelity chirurgisches Training.Diese Technik erstellt kostengünstig patientenspezifische 3D-Modelle aus ihrer Bildgebung. Die Modellierung der inneren und äußeren Anatomie ihrer Organe ermöglicht es uns, unsere Patienten genau zu kennen und zu betreuen. Die Erstellung dieser Modelle in einem Material, das das anatomische Gewebe genau darstellt, ermöglicht es dieser Technik, auf jeden Verfahrenstrainer angewendet zu werden, der anatomieträchtig ist.Öffnen Sie zunächst die STL-Datei des Myokardkoffermodells in einem CAD-Programm. Importieren Sie in Magics die STL-Dateien, die durch den zweiten Import generiert wurden. Wählen Sie im Projektverwaltungsfenster die transparente Option des Modellrenderings aus.Verwenden Sie die linke und rechte Maustaste, um das Rotations- und Schwenkwerkzeug zu steuern, um die Ansicht der Myokardbasis anzupassen, indem Sie den Scheitelpunkt des Herzens nach unten und den Aortenbogen horizontal zeigen. Um das überschüssige Myokardgehäusematerial aus dem Modell zu trimmen, gehen Sie zu Werkzeuge, wählen Sie Ausschneiden und Polylinie angeben, wählen Sie dann Interessante Punkte aus und klicken Sie auf Anwenden. Schneiden Sie den Myokardkoffer in ähnlicher Weise in mehrere Teile.Gehen Sie zu schneiden, wählen Sie Polylinie angeben und wählen Sie dann Sehenswürdigkeiten aus, um einen horizontalen Schnitt durch die Aorta zu machen, die den Myokardfall in eine untere Hälfte teilt, die die Spitze und die obere Hälfte enthält, sowie um zwei vertikale Schnitte entlang des breitesten Abschnitts der unteren Hälfte und oberen Hälfte des Myokardgehäuses vorzunehmen. Und klicken Sie abschließend auf Übernehmen. Um eine korrekte Ausrichtung während der Montage sicherzustellen, erstellen Sie mit einem Prop-Generierungswerkzeug und einem Booleschen Subtraktionswerkzeug mit einem Abstandswert von 0,25 Millimetern passende Requisiten und Prop-Hohlräume und fügen Sie sie den Myokardkofferstücken hinzu, indem Sie auf Props hinzufügen klicken.Geben Sie die Position im Modell an, und klicken Sie dann auf Anwenden. Erzeugen Sie in einem der oberen halben Stücke des Myokardgehäuses ein Silikonfüllloch mit einem Durchmesser von einem Zentimeter und überprüfen Sie die Lochplatzierung mit einem SME. Wählen Sie Prüfdiagnose, um die Diagnose aller Gehäuseteile einzeln zu überprüfen, um Fehler wie invertierte Normale, schlechte Kanten, schlechte Konturen, nahezu schlechte Kanten, planare Löcher oder Schalen in den Myokardgehäuseteilen zu finden.Wenn ein Fehler erkannt wird, klicken Sie auf Automatisch auflösen, um ihn zu reparieren. Alternativ können Fehler manuell oder mit einem Reparaturwerkzeug oder Assistenten behoben werden. Wenn Fehler nicht mit der alternativen Option behoben werden können, beheben Sie die Fehler mit einem Schrumpffolienwerkzeug.Klicken Sie auf Fix, wählen Sie Schrumpffolie und folgen Sie dem Dialogfeld, um das Schrumpffolien-Probenintervall und die Lückenfüllwerte nach Bedarf anzupassen, um die Fehler auf dem spezifischen Stück zu korrigieren, ohne die Physiologie bei der SME-Überprüfung zu ändern. Anschließend speichern oder exportieren Sie die einzelnen Myokardkofferstücke als STL-Dateien. Öffnen Sie das Myokardgehäuse und die Blutpoolmodelle in der entsprechenden Slicer-Software, um 3D-Druckdateien zu erstellen.Fügen Sie allen Teilen manuell 3D-Druckstützen hinzu oder verwenden Sie ein automatisches Tool zur Generierung von Unterstützung, das in der Software bereitgestellt wird, falls verfügbar. Schneiden Sie die Modelle, um G-Code für die Verwendung auf dem 3D-Drucker mit den im Textmanuskript beschriebenen Parametern zu generieren, und speichern oder exportieren Sie den G-Code. Laden Sie die Druckdatei auf den 3D-Drucker hoch.Nachdem Sie sichergestellt haben, dass das richtige Filament in den 3D-Drucker geladen wurde, beginnen Sie mit dem Drucken. Wenn der Druck abgeschlossen ist, verwenden Sie die Nadelzange und die Pinzette, um das gesamte Trägermaterial von den gedruckten Teilen zu entfernen. Montieren Sie die Myokardgehäuseteile um die Blutpoolform herum und stellen Sie sicher, dass alle Teile eng zusammenpassen.Wenn das Myokardgehäuse nicht um das Blutbecken herum passt, nehmen Sie kleine Anpassungen an den Werkzeugteilen des Gehäuses vor, indem Sie ein Hand-Rotationsschleifwerkzeug verwenden, um Material zu entfernen. Als nächstes glätten Sie die Oberfläche des Myokardgehäuses mit Acetondampf. Um dies zu tun, kleiden Sie den Boden und die Seiten eines Behälters mit Papiertüchern aus, die nicht von Aceton beeinflusst werden.Gießen Sie das Aceton auf das untere Papiertuch und lassen Sie es die Papiertücher an die Seite des Behälters verteilen, aber keinen Pool auf dem Boden bilden. Legen Sie ein Stück Aluminiumfolie in den Behälter, um das untere Papiertuch abzudecken. Richten Sie die Myokardkofferstücke auf die Aluminiumfolie aus, so dass die gewünschten Flächen vertikal sind, um sicherzustellen, dass sich die Stücke nicht berühren oder die Papiertücher an den Wänden des Behälters.Decken Sie den Behälter mit Aluminiumfolie ab und lassen Sie die Myokardkofferstücke ungestört im Behälter bleiben, bis bis zu 80% der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit erreicht sind. Sobald die Oberfläche glatt ist, entfernen Sie vorsichtig die Myokardkofferstücke aus dem Behälter, berühren Sie nur die äußeren Oberflächen und lassen Sie die Stücke in einem gut belüfteten Bereich für etwa 30 Minuten vollständig entgasen oder bis die Stücke vollständig trocken und hart werden. Messen Sie das Volumen der Myokardsegmentierung mit CAD-Software, um die benötigte Silikonmenge zu bestimmen.Teil A und Teil B des Silikons gründlich rühren. Wenn Farbe auf dem Modell gewünscht wird, fügen Sie Pigment hinzu und mischen Sie alle Teile und Pigmente gründlich, dann legen Sie ein gründlich gemischtes Silikon in eine Vakuumkammer für zwei bis drei Minuten bei 29 Zoll Quecksilber. Wenn diese Silikonmischung vollständig entgast ist, entfernen Sie sie aus der Kammer und tauchen Sie den Blutpool in die Silikonmischung ein, um sicherzustellen, dass alle Hohlräume und Hohlräume im Blutpool mit Silikon gefüllt werden und der Blutpool gründlich beschichtet wird.Besprühen Sie in einem gut belüfteten Bereich alle Teile des Myokardgehäuses gründlich mit einem leicht freisetzenden Produkt. Setzen Sie die untere Hälfte des Myokardgehäuses um die Spitze des Blutpools zusammen. Im Falle einer Leckage versiegeln Sie das Leck mit Klemmen, Heißkleber oder Ton.Als nächstes gießen Sie Silikon in den Raum zwischen dem Blutpool und der Gehäusewand, bis die zusammengesetzten Myokardformteile gefüllt sind. Nachdem Sie die restlichen Teile des Myokardkoffers zusammengebaut haben, sichern Sie die Kofferteile bei Bedarf mit Gummibändern und Klemmen fest. Wenn das Silikon erstarrt ist, entfernen Sie das Silikonherz aus dem Myokardgehäuse und schneiden Sie alle Silikonnähte ab, die aus dem Raum zwischen den Gehäusestücken oder dem Füllloch entstehen.Nachdem Sie alle Blutgefäße mit offenen Enden auf dem Silikonmodell identifiziert haben, schneiden Sie jedes Silikon, das die Gefäße bedeckt, um den ABS-Blutpool im Inneren freizulegen. Tauchen Sie das Silikonherz in Aceton und ABS beginnt 10 bis 15 Minuten nach dem Eintauchen in Aceton weich zu werden. Sobald das ABS weich ist, entfernen Sie große ABS-Stücke mit einer Pinzette, um die Geschwindigkeit des ABS-Auflösungsprozesses zu erhöhen.Wenn sich der größte Teil des ABS-Blutpools aufgelöst hat, spülen Sie das Silikonherz zwei- bis dreimal mit sauberem Aceton aus, um das gesamte ABS aus dem Silikon zu entfernen. Entfernen Sie das Herzmodell aus dem Aceton und lassen Sie das verbleibende Aceton in einem gut belüfteten Bereich aus dem Modell verdunsten. Zur Beurteilung der Genauigkeit und Funktionalität des Silikonmodells wurden zwei Schnitte vorgenommen, einer im vorderen linken Ventrikel und der andere im hinteren rechten Ventrikel, um die innere Anatomie zu visualisieren.Der erwartete Ventrikelseptumdefekt war ebenso vorhanden wie die entsprechenden Innenstrukturen und ein GORE-TEX Patch wurde von einem angeborenen Herzchirurgen in das Modell eingenäht, um den Ventrikelseptumdefekt zu korrigieren. Die Konstruktion der Form ist entscheidend. Stellen Sie sicher, dass Sie die Form in so viele Stücke schneiden, wie Sie benötigen, um um den Blutpool zu passen.Diese Technik ermöglicht die Erstellung komplizierter patientenspezifischer Silikonmodelle. Wir sind nicht mehr durch die Einschränkungen des 3D-Druckmaterials eingeschränkt. Vielmehr sind wir in der Lage, jede Nachfrage nach komplexen chirurgischen Trainern zu erfüllen.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

Plasma Lithography Oberflächenstrukturierung für die Erzeugung von Cell Networks

Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular ...

Forschung

Biotechnik

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

Patienten-spezifischer Modellierung des Herz: Schätzung der Ventrikuläre Faserorientierungen

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

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

In situ TEM der biologischen Baugruppen in Flüssig

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an ...

Training Persons with Spinal Cord Injury to Ambulate Using a Powered Exoskeleton

Personen mit Rückenmarksverletzungen Ausbildung zum ambulate eines aktiven Exoskelett Verwendung

Powered exoskeletons have become available for overground ambulation in persons with paralyses due to spinal cord injury (SCI) who have intact upper ...

Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving (SSLE) of Glass Crystals

Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving SSLE of Glass Crystals

Scaled Anatomisches Modell Creation of Biomedical Imaging tomographische Daten und assoziierten Labels für spätere Teilfläche Laser-Gravur (ssle) von Glaskristall

Biomedical imaging modalities like computed tomography (CT) and magnetic resonance (MR) provide excellent platforms for collecting three-dimensional data ...

Creation of Cardiac Tissue Exhibiting Mechanical Integration of Spheroids Using 3D Bioprinting

Schaffung von Herzgewebe, die mechanische Integration von Sphäroiden mit 3D-Bioprinting ermöglicht

This protocol describes 3D bioprinting of cardiac tissue without the use of biomaterials, using only cells. Cardiomyocytes, endothelial cells and ...

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional PolyÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Âµ-caprolactone Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Elektrospinnen Schreiben von dreidimensionalen Poly(ε-caprolactone) Gerüste mit steuerbaren Morphologien für Tissue Engineering Anwendungen zu schmelzen

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology ...

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

Targeting neuronalen Faser Traktate für Deep Brain Stimulationstherapie mit interaktiven, patientenspezifische Modelle

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

Protocol for MicroRNA Transfer into Adult Bone Marrow-derived Hematopoietic Stem Cells to Enable Cell Engineering Combined with Magnetic Targeting

Protokoll für MicroRNA Transfer an adulten Knochenmark gewonnenen Hämatopoetischen Stammzellen Zelle Engineering kombiniert mit magnetischen Ausrichtung ermöglichen

While CD133+ hematopoietic stem cells (SCs) have been proven to provide high potential in the field of regenerative medicine, their low retention rates ...

A Net Mold-based Method of Scaffold-free Three-Dimensional Cardiac Tissue Creation

Eine Net Schimmel basierende Methode der dreidimensionalen Gerüst-freie Herzgewebe Schöpfung

This protocol describes a novel and easy net mold-based method to create three-dimensional (3-D) cardiac tissues without additional scaffold material. ...