Name: 3d printing model of a patient's specific lumbar vertebra
Uploaded: 2023-04-14T13:15:00
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इस प्रकाशन को बीजिंग म्यूनिसिपल नेचुरल साइंस फाउंडेशन (एल 192059) द्वारा समर्थित किया गया था।

सभी डेटा नैदानिक रोगी से आते हैं, जिसका एसडीआर ऑपरेशन बीजे डोंगझिमेन अस्पताल में किया गया था। प्रोटोकॉल दिशानिर्देशों का पालन करता है और डोंगझिमेन अस्पताल अनुसंधान नैतिकता समिति द्वारा अनुमोदित कि?...

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यह अध्ययन सेरेब्रल पाल्सी वाले रोगियों में काठ की रीढ़ के प्रीऑपरेटिव 3 डी प्रिंटिंग मॉडल को स्थापित करने के लिए एक वर्कफ़्लो प्रदान करता है, जिसका उद्देश्य एसडीआर सर्जरी के लिए प्रीऑपरेटिव प्लानिंग ?...

स्पास्टिक सेरेब्रल पाल्सी सेरेब्रल पाल्सी1 वाले सभी बच्चों में से आधे से अधिक को प्रभावित करती है, जिससे कण्डरा संकुचन, असामान्य कंकाल विकास और गतिशीलता में कमी आती है, जिससेप्रभावित बच्चों के जीवन की गुणवत्ता पर बहुत प्रभाव पड़ता है। स्पास्टिक सेरेब्रल पाल्सी के उपचार के लिए मुख्य शल्य चिकित्सा विधि के रूप में, चयनात्मक पृष्ठीय राइजोटॉमी (एसडीआर) कोकई देशों द्वारा पूरी तरह से मान्य और अनुशंसित किया गया है। हालांकि, एसडीआर सर्जरी की जटिल और उच्च जोखिम वाली प्रकृति, जिसमें लैमिना की सटीक काटने, तंत्रिका जड़ों की स्थिति और पृथक्करण, और तंत्रिका तंतुओं को अलग करना शामिल है, युवा डॉक्टरों के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती प्रस्तुत करता है जो नैदानिक अभ्यास में एसडीआर के साथ जुड़ना शुरू कर रहे हैं; इसके अलावा, एसडीआर की सीखने की अवस्था बहुत तेज है।
पारंपरिक आर्थोपेडिक सर्जरी में, सर्जनों को मानसिक रूप से सभी प्रीऑपरेटिव दो-आयामी (2 डी) छवियों को एकीकृत करना चाहिए और 3 डी सर्जिकल प्लान5 बनाना चाहिए। यह दृष्टिकोण प्रीऑपरेटिव प्लानिंग के लिए विशेष रूप से कठिन है जिसमें जटिल शारीरिक संरचनाएं और सर्जिकल जोड़तोड़ शामिल हैं, जैसे कि एसडीआर। चिकित्सा इमेजिंग और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में प्रगति के साथ, 2 डी अक्षीय छवियों, जैसे कि कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) को रोगी-विशिष्ट शरीर रचना 6 के साथ 3 डी वर्चुअल मॉडल बनाने के लिए संसाधित किया जा सकताहै। बेहतर विज़ुअलाइज़ेशन के साथ, सर्जन रोगी की स्थिति के अनुरूप अधिक विस्तृत निदान, योजना और सर्जिकल हस्तक्षेप करने के लिए इस संसाधित जानकारी का विश्लेषण कर सकते हैं। हाल के वर्षों में, आर्थोपेडिक्स में मल्टीमॉडल छवि संलयन तकनीक के आवेदन ने धीरे-धीरे ध्यान आकर्षितकिया है। यह तकनीक सीटी और एमआरआई छवियों को फ्यूज कर सकती है, जिससे डिजिटल 3 डी एनालॉग मॉडल की सटीकता में काफी सुधार हो सकता है। हालांकि, एसडीआर के प्रीऑपरेटिव मॉडल में इस तकनीक के आवेदन पर अभी तक शोध नहीं किया गया है।
सफल परिणामों के लिए लैमिना और रीढ़ की हड्डी की सटीक स्थिति और एसडीआर सर्जरी के दौरान सटीक काटने महत्वपूर्ण हैं। आमतौर पर, ये कार्य विशेषज्ञों के अनुभव पर भरोसा करते हैं और ऑपरेशन के दौरान सी-आर्म द्वारा बार-बार पुष्टि की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप एक जटिल और समय लेने वाली शल्य चिकित्सा प्रक्रिया होती है। 3 डी डिजिटल मॉडल भविष्य के एसडीआर सर्जिकल नेविगेशन के लिए नींव के रूप में कार्य करता है और इसका उपयोग लैमिनेक्टॉमी प्रक्रियाओं की प्रीऑपरेटिव प्लानिंग के लिए भी किया जा सकता है। यह मॉडल सीटी से हड्डी की संरचना और एमआरआई से रीढ़ की हड्डी की तंत्रिका संरचना को फ्यूज करता है, और सर्जिकल योजना के अनुसार काटने के लिए चिह्नित काठ कशेरुक वर्गों को अलग-अलग रंग प्रदान करता है। एसडीआर के लिए इस तरह के होलोग्राफिक 3 डी प्रिंटिंग मॉडल न केवल प्रीऑपरेटिव प्लानिंग और सिमुलेशन की सुविधा प्रदान करते हैं, बल्कि सटीक काटने के लिए इंट्राऑपरेटिव रोबोटिक आर्म को सटीक 3 डी नेविगेशन निर्देशांक भी आउटपुट करते हैं।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>J55 Prime 3D-Printer</td>
			<td>Stratasys</td>
			<td>J55 Prime</td>
			<td>Manufacturing the model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>MathWorks&#160;</td>
			<td>2022B</td>
			<td>Computing and visualization&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mimics</td>
			<td>Materialise</td>
			<td>Mimics Research V20</td>
			<td>Model format transformation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tools for volum fusion</td>
			<td>Intelligent Entropy</td>
			<td>VolumeFusion V1.0</td>
			<td>Beijing Intelligent Entropy Science &#38; Technology Co Ltd. 
			Modeling for CT/MRI fusion</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

3d printing model of a patient's specific lumbar vertebra

चयनात्मक पृष्ठीय राइजोटॉमी (एसडीआर) एक कठिन, जोखिम भरा और परिष्कृत ऑपरेशन है, जिसमें लैमिनेक्टॉमी को न केवल पर्याप्त शल्य चिकित्सा क्षेत्र को उजागर करना चाहिए, बल्कि रोगी की रीढ़ की हड्डी की नसों को चोट से भी बचाना चाहिए। डिजिटल मॉडल एसडीआर के पूर्व और इंट्रा-ऑपरेशन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, क्योंकि वे न केवल डॉक्टरों को सर्जिकल साइट की शारीरिक संरचना से अधिक परिचित कर सकते हैं, बल्कि मैनिपुलेटर के लिए सटीक सर्जिकल नेविगेशन निर्देशांक भी प्रदान कर सकते हैं। इस अध्ययन का उद्देश्य रोगी-विशिष्ट काठ कशेरुक का 3 डी डिजिटल मॉडल बनाना है जिसका उपयोग एसडीआर ऑपरेशन की योजना, सर्जिकल नेविगेशन और प्रशिक्षण के लिए किया जा सकता है। इन प्रक्रियाओं के दौरान अधिक प्रभावी काम के लिए 3 डी प्रिंटिंग मॉडल भी निर्मित है।
पारंपरिक आर्थोपेडिक डिजिटल मॉडल लगभग पूरी तरह से कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) डेटा पर भरोसा करते हैं, जो नरम ऊतकों के प्रति कम संवेदनशील है। सीटी से हड्डी की संरचना का संलयन और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) से तंत्रिका संरचना इस अध्ययन में मॉडल पुनर्निर्माण के लिए महत्वपूर्ण तत्व है। रोगी के विशिष्ट 3 डी डिजिटल मॉडल को सर्जिकल क्षेत्र की वास्तविक उपस्थिति के लिए पुनर्निर्मित किया गया है और अंतर-संरचनात्मक दूरी और क्षेत्रीय विभाजन के सटीक माप को दर्शाता है, जो प्रभावी रूप से एसडीआर की प्रीऑपरेटिव योजना और प्रशिक्षण में मदद कर सकता है। 3 डी-मुद्रित मॉडल की पारदर्शी हड्डी संरचना सामग्री सर्जनों को रीढ़ की हड्डी की तंत्रिका और संचालित खंड की कशेरुक प्लेट के बीच सापेक्ष संबंध को स्पष्ट रूप से अलग करने की अनुमति देती है, जिससे उनकी शारीरिक समझ और संरचना की स्थानिक भावना बढ़ जाती है। व्यक्तिगत 3 डी डिजिटल मॉडल के फायदे और रीढ़ की हड्डी की तंत्रिका और हड्डी संरचनाओं के बीच इसका सटीक संबंध इस विधि को एसडीआर सर्जरी की प्रीऑपरेटिव योजना के लिए एक अच्छा विकल्प बनाता है।

सेरेब्रल पाल्सी वाले बच्चों में काठ सीटी / एमआरआई छवि संलयन डेटा के आधार पर, हमने रीढ़ की हड्डी की नसों के साथ संयुक्त काठ की रीढ़ का एक प्रतिनिधि मॉडल बनाया। एचआरसीटी से 190-1,656 की सीटी मान सीमा में उच्च संक...

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3D Printing Model of a Patient's Specific Lumbar Vertebra

इस अध्ययन का उद्देश्य रोगी-विशिष्ट काठ कशेरुक का 3 डी-मुद्रित मॉडल बनाना है, जिसमें उच्च-रिज़ॉल्यूशन कंप्यूटेड टोमोग्राफी (एचआरसीटी) और एमआरआई-डिक्सन डेटा से जुड़े कशेरुक और रीढ़ की हड्डी दोनों तंत्रिका मॉडल शामिल हैं।

रोगी के विशिष्ट काठ कशेरुक का 3 डी प्रिंटिंग मॉडल

Selective dorsal rhizotomy (SDR) is a difficult, risky, and sophisticated operation, in which a laminectomy should not only expose an adequate surgical ...

प्रोटोकॉल ने मानव शारीरिक संरचनाओं की जटिल सीटी और एमआरआई छवियों को भर दिया है, दोनों प्रकार की इमेजिंग के क्रमशः लाभ का लाभ उठाया है। यह चिकित्सा इमेजिंग के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण नवाचार है। फ्यूज्ड मॉडल में, डॉक्टर सीटी से हड्डी की संरचना और एमआरआई से नरम ऊतक संरचनाओं दोनों को देख सकते हैं।इसके अतिरिक्त, सर्जिकल रोबोट के सटीक 3 डी नेविगेशन के लिए 3 डी मॉडल का उपयोग किया जा सकता है। यह तकनीक लगभग सभी वरिष्ठ नागरिकों पर लागू होती है जिन्हें मल्टीमॉडल फ्यूजन की आवश्यकता होती है, जैसे अल्ट्रासोनिक छवि संलयन। 3 डी संलयन मॉडल पूर्व-मध्यस्थ योजना और पोस्ट-मध्यस्थ मूल्यांकन के लिए भी बहुत महत्वपूर्ण है।इस तकनीक का उपयोग करते समय, आपको एक साथ मल्टीमॉडल इमेजिंग से अंतर्दृष्टि होगी। विभिन्न आयाम परिप्रेक्ष्य तुल्यकालिक रूप से सामने आएंगे, और नैदानिक और चिकित्सीय प्रक्रिया विकसित होगी। प्रारंभ करने के लिए, सीटी मशीन स्टेशन से डेटा संसाधन सेट करें।स्कैनिंग प्रोटोकॉल SpineRoutine_1 से डेटा प्राप्त करने के लिए एकल सीटी 2012 बी सॉफ़्टवेयर खोलें। 512 पिक्सेल से 512 पिक्सेल के मैट्रिक्स आकार के साथ एक मिलीमीटर की स्लाइस मोटाई का उपयोग करें, जिसमें पिक्सेल स्पेसिंग 0.3320 मिलीमीटर है। प्राप्त 3 डी वॉल्यूम का वास्तविक आकार 512 बाय 512 बाय 204 वोक्सल्स है।एचआरसीटी डेटा फ़ोल्डर में संग्रहीत DICOM फ़ाइलों से 3D वॉल्यूम प्राप्त करने के लिए MATLAB कार्यस्थल में Dicom2Mat उपप्रक्रिया पर कॉल करें। ग्राफिकल यूजर इंटरफेस या जीयूआई के माध्यम से 3 डी वॉल्यूम के भीतर प्रत्येक स्लाइस देखें। फिर हेस्ट फ़ंक्शन द्वारा कशेरुक एचआरसीटी डेटा के तीव्रता वितरण की कल्पना करें।एचआरसीटी डेटा फ़ाइल भागों के तहत डिवाइस द्वारा गठित सिग्नल शोर को हटाने के लिए शोर क्लीन सबप्रोसेस को कॉल करें। और कशेरुक मॉडल को प्राप्त करने के लिए एक ही पथ के तहत कशेरुक फ़ंक्शन उपप्रक्रिया का उपयोग करें, जो एक 3 डी मात्रा भी है, लेकिन केवल हड्डी संरचना के साथ। उच्च-पास फ़िल्टर पैरामीटर और तीव्रता सीमा 190 से 1, 656 का उपयोग करें।डिक्सन-इन और Dixon_W अनुक्रमों के दोनों भागों में Dicom2Mat उपप्रक्रिया का उपयोग करें, और उनकी 3 डी मात्रा प्राप्त करें। 3 डी वॉल्यूम का गठन करने वाले प्रत्येक व्यक्तिगत स्लाइस को विज़ुअलाइज़ करें और Dicom2Mat उपप्रक्रिया पूरी होने के बाद इस विज़ुअलाइज़ेशन तक पहुंचें। उच्च-पास फिल्टर मापदंडों और तीव्रता सीमा 180 से 643 तक की तीव्रता के साथ रीढ़ की हड्डी के तंत्रिका मॉडल के पुनर्निर्माण के लिए रीढ़ की हड्डी के कार्य का उपयोग करें।रीढ़ की हड्डी की तंत्रिका 3 डी मात्रा निकालने के लिए कम तीव्रता वाले बिंदुओं को फ़िल्टर करें क्योंकि Dixon_W अनुक्रम में तंत्रिका संकेत बहुत अधिक हैं। एक बार रीढ़ की हड्डी की तंत्रिका उपप्रक्रिया समाप्त हो जाने के बाद जीयूआई में उत्पन्न मॉडल की जांच करें। प्रोजेक्ट के फ़ाइल पथ पर तीन 3D वॉल्यूम की प्रतिलिपि बनाएँ।एचआरसीटी और डिक्सन-इन के मॉडल में एक ही कशेरुक संरचना शामिल है। और डिक्सन-इन और Dixon_W के मॉडल में समान निर्देशांक हैं। संलयन मॉडल उत्पन्न करने के लिए एक इनपुट के रूप में कशेरुक संलयन उपप्रक्रिया में तीन मॉडल फ़ाइल नाम डालें।यदि डॉक्टर के दृष्टिकोण से ठीक ट्यूनिंग आवश्यक है, तो संलयन मॉडल को सही करने के लिए एक ही फ़ंक्शन में सभी दिशाओं में समन्वय पैरामीटर जोड़ें। यदि नैदानिक परिप्रेक्ष्य से संलयन में मामूली त्रुटियां देखी जाती हैं, तो संलयन निर्देशांक को ठीक करने के लिए कशेरुक संलयन फ़ंक्शन का उपयोग करें। इस प्रक्रिया में समन्वय दिशा के छह आयामों के लिए पैरामीटर समायोजन शामिल हैं।संलयन मॉडल के परिणाम को आउटपुट करने के लिए प्रोजेक्ट निर्देशिका में एक अलग फ़ोल्डर बनाएँ। संलयन निर्देशिका के फ़ाइल पथ के तहत DICOM प्रारूप अनुक्रमों में 3 D प्रिंटिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले संलयन मॉडल निर्यात करें। निर्यात ऑपरेशन को निष्पादित करने के लिए mat2dicom एल्गोरिथ्म का उपयोग करें।संलयन मॉडल को इनपुट करके। निर्यात कार्रवाई करने के लिए मटेरियलाइज मिमिक संस्करण 20 का उपयोग करके पहले निर्यात किए गए DICOM फ़ाइल अनुक्रम खोलें। फ़ाइल टैब के तहत निर्यात मेनू पर नेविगेट करें और VRML स्वरूप का चयन करें।निर्यात के लिए फ़ाइल पथ को उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं के अनुसार स्वतंत्र रूप से अनुकूलित किया जा सकता है। चूंकि पारदर्शी रंगीन 3 डी प्रिंटिंग एक पेशेवर सेवा है, वीआरएमएल फ़ाइलों को संपीड़ित और पैक करें और उन्हें सेवा प्रदाता को भेजें। सीटी और एमआरआई के मल्टीमॉडल फ्यूजन मॉडल का उपयोग प्रीऑपरेटिव प्लानिंग और सेलेक्टिव डोरसल राइजोटॉमी या एसडीआर में प्रशिक्षण के लिए किया जाता है।एचआरसीटी डेटा से वॉल्यूम में स्लाइस का जीयूआई इस आंकड़े में दिखाया गया है। इस जीयूआई के माध्यम से, सर्जन सभी सीटी डेटा में निहित रीढ़ की संरचना को देख सकते हैं। यहां दिखाई गई ग्राफिकल छवि कशेरुक एचआरसीटी डेटा के तीव्रता वितरण का प्रतिनिधित्व करती है।यह मात्रात्मक जानकारी कशेरुक संरचना की फ़िल्टरिंग सीमा निर्धारित करने में मदद करती है। चयनात्मक पृष्ठीय राइजोटॉमी या एसडीआर योजना और प्रशिक्षण के लिए 3 डी प्रिंटिंग मॉडल इस छवि में दिखाया गया है। विभिन्न रंगीन रंगों का उपयोग संरचनाओं, जैसे हड्डियों और नसों को तिरस्कार और अलग करने के लिए किया जाता है।रीढ़ की हड्डी की तंत्रिका संरचना पीले रंग की होती है और संबंधित ऑपरेशन क्षेत्र में एल 4 और एल 5 खंडों की लैमिना, लाल और नीले धब्बे से अलग होती है। हड्डी की संरचना एक पारदर्शी राल सामग्री का उपयोग करके मुद्रित की जाती है, जो डॉक्टरों को हड्डी संरचना के माध्यम से लैमिना के तहत तंत्रिका संरचना का निरीक्षण करने की अनुमति देती है। समकक्ष, असंवेदनशील, या मल्टीमॉडल संलयन तकनीक विभिन्न नए अनुप्रयोगों को लाने के लिए बाध्य है क्योंकि डॉक्टर एक मॉडल में विभिन्न आयामों से जानकारी प्राप्त कर सकते हैं।मेडिकल इमेजिंग आधारित नैदानिक उपचार और सर्जिकल नेविगेशन चिकित्सा इमेजिंग के क्षेत्र में मल्टीमॉडल संलयन प्रौद्योगिकी के लिए मुख्य युद्ध के मैदान हैं।

Research

JoVE Journal

Medicine

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