Tredimensionella utskrift av en komplex aorta anomali

Summary

Här presenterar vi ett protokoll för att använda tre dimensionell tryckta modeller för preoperativ planering och intraoperativ omorganisation av komplicerade vaskulär platser vid hantering av en medfödd anomali i aorta.

Abstract

Komplexa medfödda aorta avvikelser inkluderar olika typer av missbildningar som kan vara kliniskt asymtomatiska eller närvarande med luftvägarna eller matstrupen symtom. Dessa avvikelser kan vara associerad med andra medfödda hjärtsjukdomar. Det är svårt att identifiera korrekt anatomisk fartyget platsen från tvådimensionell avbildning data, till exempel datortomografi. Som additiv tillverkning en metod kan tredimensionell (3-D) utskrift covert förvärvade imaging data in 3-D fysiska modeller. Det här protokollet beskriver förfarandet för modellering den volymetriska DICOM imaging i 3D-data och skriva ut den som en anatomiskt realistiska 3D-modell. Använda denna modell, kan kirurger identifiera fartyg var komplexa aorta anomalier, vilket är bra för preoperativ planering och intraoperativ vägledning.

Introduction

Medfödd aorta avvikelser är extremt sällsynta medfödda missbildningar av aortabågen systemet. De kan diagnostiseras genom imaging analys eller utvärdering av enheter som dysfagi eller subclavia stjäla¹. I kliniska situationer är det viktigt att identifiera den anatomiska anomalin i det trånga kirurgiska utrymmet som har begränsad visualisering under kirurgi^2,3. För närvarande presenteras vanligtvis konventionell planar tvådimensionell (2D) imaging, såsom datortomografi (CT) och magnetresonanstomografi (MRT), kirurger innan operationen. Det är dock svårt för kirurger till bild anomali baserat på 2-D bildtagning. Följaktligen kunde de möter oförutsägbara svårigheter samtidigt försöker separera komplexa aorta fartygen under operation. Oförutsägbara skada fartyg, luftstrupen och matstrupen kunde uppstå och leda till katastrofala resultat.

Under det senaste decenniet, har 3-D imaging modellering använts i hjärtkirurgi för att hjälpa kirurger förstå komplexa anatomiska anomali^4,5,6,7. Tredimensionell (3-D) tryckteknik kan hjälpa till att omvandla modellering data till en fysisk modell. Jämfört med den digital rekonstruktionen, kunde 3D-utskrivna fysiska modeller presentera en bättre förståelse av de anatomiska detaljerna och ger en intuitiva vy av missbildning. För aorta anomali kirurgi är tryckta intuitiva 3D-modellen betydande eftersom bristande förståelse av aorta platser kan bli katastrofala till patienter. Under operationen, kan något misstag leda till oförutsägbara blödning och skada. Med de tryckta modellerna, förstår kirurger fullt de rumsliga relationerna av aorta grenar. Under operationen, kan kirurger också utföra realtid granskning av de 3D-modellerna för att undvika förvirring av komplexa vaskulär platser.

Här presenterar vi ett protokoll för att tillämpa 3D-utskrivna modeller för preoperativ planering och intraoperativ vägledning medan behandlar medfödda bukaorta. Kommerells divertikel, en typ av komplexa medfödda aorta anomali, valdes som en fallstudie. Stegen omfattar diagnos baserad på datortomografi angiografi (CTA) imaging, partitionering regioner av intresse, bygga 3D-modeller, preoperativ kirurgisk planering och intraoperativ granska av 3D-utskrivna modeller⁸. Denna 3D-utskrift strategi kan avsevärt minska risken för oförutsägbara vävnadsskada under operationen.

Protocol

Föreliggande studie godkändes av den etiska kommittén av Zhongshan sjukhus Fudan University (B2016-142R) och alla deltagarna gav sitt samtycke. 1. diagnos av aorta anomali av symtom och förvärvet av Imaging Data Identifiera patienter som har symtom som bröstsmärta, dysfagi eller blodtrycket skillnad i de övre extremiteterna i poliklinisk klinik. Utesluta patienter som kan vara intoleranta mot operationen. Utföra CT angiografi hos dessa patienter att diagnostisera K…

Representative Results

Förvärv av CT angiografi bilder, digital modellering och 3D-utskrift var gjort på ett sjukhus. Två timmar spenderades för att få 3D-modellen från CT angiografi bilden redo för 3D-utskrift. Med hjälp av förfarandet och 3D-skrivare här, en patientspecifik 3D-fysisk modell kan skickas till läkare snabbt och det kirurgiska beslutet kan göras i tid. Arbetsflödet från förvärvet av CT angiografi data till 3D-utskrift visades i figur 1. Från koronal…

Discussion

Medfödd aorta anomalier utgör ett sällsynt spektrum av hjärt-kärlsjukdomar, som visar ofta komplexa aorta anomalier. Medicinsk bildbehandling, såsom CT och MR, krävs att belysa komplexa aortabågen anomalier, den onormala förgrening mönster, deras förhållande till luftstrupen och matstrupen, och andra associerade sjukdomar. Både CT och MR angiografi kan ge 2-D information av aorta fartyget platser. Med 3D-digital rekonstruktion av 2D-imaging definieras anatomiska relationen av aorta fartyg ytterligare. Det ä…

Materials

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