Tre-dimensionelle udskrivning af en kompleks aorta anomali

Summary

Vi præsenterer her, en protokol for at bruge tre dimensionelle trykte modeller til præoperativ planlægning og intra-operative reorganisering af komplicerede vaskulære steder, når du håndterer en medfødt aorta anomali.

Abstract

Komplekse medfødte aorta anomalier omfatter forskellige typer af misdannelser, der kan være klinisk asymptomatiske eller nuværende med respiratorisk eller esophageal symptomer. Disse uregelmæssigheder kan være forbundet med andre medfødte hjertesygdomme. Det er svært at identificere den præcise anatomiske fartøj placering fra to-dimensionelle billeddiagnostiske data, såsom computertomografi. Som et tilsætningsstof fremstillingsmetoden, tre-dimensionelle (3-D) udskrivning kan covert erhvervede billeddiagnostiske data til 3D-fysiske modeller. Denne protokol beskriver proceduren for modellering den volumetriske DICOM imaging i 3D-data og udskrive det som en anatomisk realistiske 3D-model. Brug af denne model, kan kirurger identificere fartøjet placeringen af komplekse aorta anomalier, som er nyttig til præoperativ planlægning og intra-operative vejledning.

Introduction

Medfødt aorta anomalier er ekstremt sjældne medfødte misdannelser af aortabuen system. De kan diagnosticeres ved imaging analyse eller evaluering af enheder som dysfagi eller subclavia stjæle¹. I kliniske situationer er det vigtigt at identificere den anatomiske anomali i det snævre kirurgiske rum, der har begrænset visualisering under kirurgi^2,3. I øjeblikket, konventionel planar todimensionale (2D) imaging, såsom computertomografi (CT) og magnetisk resonans imaging (MR), er normalt præsenteret for kirurger før operationen. Men det er vanskeligt for kirurger til at afbilde den anomali, baseret på 2D-billeddannelse. Derfor kunne de støder uforudsigelige vanskeligheder under forsøg på at adskille de komplekse aorta fartøjer under kirurgi. Uforudsigelige skade på fartøjet, luftrøret og spiserøret kan forekomme og resultere i katastrofale resultater.

I det sidste årti, er 3D-billedbehandling modellering blevet brugt i hjertekirurgi til at hjælpe kirurger forstå komplekse anatomiske anomali^4,5,6,7. Tre-dimensionel (3-D) printteknologi kan hjælpe med at konvertere modellering data i en fysisk model. Sammenlignet med den digitale genopbygning, kunne 3D-trykte fysiske modeller præsentere en bedre forståelse af de anatomiske detaljer og give en intuitional opfattelse af misdannelser. For aorta anomali kirurgi er den trykte intuitional 3D-model betydelig fordi dårlig forståelse af aorta steder kunne være katastrofalt at patienter. Under operationen, kan enhver fejl føre til uforudsigelige blødning og skade. Ved brug af trykte modeller, kan kirurger fuldt ud forstå de rumlige forhold af aorta grene. Under operationen, kan kirurgerne også udføre real-time anmeldelse af 3D-modeller til at undgå forveksling af de komplekse vaskulære steder.

Vi præsenterer her, en protokol for at anvende 3D-trykte modeller til præoperativ planlægning og intra-operative vejledning mens der beskæftiger sig med medfødt aorta sygdomme. Kommerells divertikel, en type af komplekse medfødte aorta anomali, blev valgt som case. Skridt omfatter diagnose baseret på computertomografi angiografi (CTA) imaging, partitionering regioner af interesse, bygning 3D-modeller, præoperativ kirurgisk planlægning og intra-operative gennemgang af 3D-trykte modeller⁸. Denne 3D-print strategi kunne betydeligt reducere risikoen for uforudsigelige vævsskade under operationen.

Protocol

Den foreliggende undersøgelse blev godkendt af den etiske komité i Zhongshan Hospital Fudan University (B2016-142R) og alle deltagere gav deres informerede samtykke. 1. diagnose af aorta anomali af symptomer og erhvervelse af Imaging Data Identificere patienter, der har symptomer som smerter i brystet, dysfagi eller en blodtryk forskel på de øvre lemmer i ambulant klinik. Udelukke patienter, der kan være intolerante af operationen. Udføre CT angiografi hos disse patie…

Representative Results

Erhvervelse af CT angiografi billeder, digitale modellering og 3D-udskrivning blev alle gjort på et hospital. To timer blev brugt for at få 3D-model fra CT angiografi billede klar til 3D-print. Ved hjælp af proceduren og 3D-printer her, en patient-specifikke 3D-fysisk model kan sendes til læger hurtigt og den kirurgiske beslutning kan træffes i tid. Arbejdsgang fra erhvervelse af CT angiografi data til 3D-udskrivning blev vist i figur 1. Fra den koronale…

Discussion

Medfødt aorta anomalier omfatter en sjælden spektrum af hjerte-kar-sygdomme, som ofte vise komplekse aorta anomalier. Medicinsk billedbehandling, CT og MR, er forpligtet til at belyse komplekse aortabuen anomalier, den unormale forgrening mønster, deres forhold til luftrøret og spiserøret, og andre associerede patologier. Både CT og MR angiografi kan give 2-D oplysninger af aorta fartøj steder. Med 3D-digital genopbygning af 2-D imaging, kan de anatomiske forhold af aorta fartøjer defineres yderligere. Det er imi…

Materials

3D printer	Meditool Enterprise Co., Ltd		For 3D printing
Chaos Version 2.0	Meditool Enterprise Co., Ltd		For 3D segmentation and reconstruction