Voxel मुद्रण एनाटॉमी: डिजाइन और बिटमैप मुद्रण के माध्यम से यथार्थवादी, Presurgical योजना मॉडल के निर्माण
Summary
यह विधि एक voxel-आधारित 3 D प्रिंटिंग वर्कफ़्लो को प्रदर्शित करती है, जो सटीक स्थानिक निष्ठा और स्थानिक / कंट्रास्ट रिज़ॉल्यूशन के साथ चिकित्सा छवियों से सीधे प्रिंट करती है। यह रूपात्मक रूप से जटिल, स्नातक सामग्री के माध्यम से सामग्री वितरण के सटीक, स्नातक नियंत्रण को सक्षम बनाता है जो डेटा के नुकसान या परिवर्तन के बिना रेडियोघनत्व से संबंधित है।
Abstract
प्रीसर्जिकल योजना के लिए 3-आयामी (3 डी) प्रिंटिंग के अधिकांश अनुप्रयोगों को वर्तमान मॉडलिंग प्रतिमान की सटीकता, गुणवत्ता और दक्षता में मौलिक सीमाओं के कारण बोनी संरचनाओं और जटिल अंगों के सरल रूपात्मक विवरणों तक सीमित कर दिया गया है। इसने काफी हद तक नरम ऊतक को अनदेखा कर दिया है जो अधिकांश सर्जिकल विशेषताओं के लिए महत्वपूर्ण है जहां एक वस्तु का इंटीरियर मायने रखता है और शारीरिक सीमाएं धीरे-धीरे संक्रमण करती हैं। इसलिए, मानव ऊतक को दोहराने के लिए जैव चिकित्सा उद्योग की आवश्यकताएं, जो संगठन के कई पैमाने और अलग-अलग सामग्री वितरण प्रदर्शित करती हैं, को प्रतिनिधित्व के नए रूपों की आवश्यकता होती है।
यहां प्रस्तुत एक उपन्यास तकनीक है जो सीधे चिकित्सा छवियों से 3 डी मॉडल बनाने के लिए है, जो वर्तमान 3 डी मॉडलिंग विधियों के लिए स्थानिक और विपरीत संकल्प में बेहतर हैं और इसमें पहले से अप्राप्य स्थानिक निष्ठा और नरम ऊतक भेदभाव शामिल हैं। इसके अलावा प्रस्तुत उपन्यास के अनुभवजन्य माप, additively निर्मित composites कि एमआरआई और सीटी से नरम जैविक ऊतकों में देखा सामग्री कठोरता के सरगम विस्तार कर रहे हैं. ये अद्वितीय वॉल्यूमेट्रिक डिजाइन और मुद्रण विधियां सामग्री कठोरता और रंग के नियतात्मक और निरंतर समायोजन के लिए अनुमति देती हैं। यह क्षमता presurgical योजना के लिए additive विनिर्माण की एक पूरी तरह से नई आवेदन सक्षम बनाता है: यांत्रिक यथार्थवाद. उपस्थिति मिलान प्रदान करने वाले मौजूदा मॉडलों के लिए एक प्राकृतिक पूरक के रूप में, ये नए मॉडल चिकित्सा पेशेवरों को एक ऊतक सिमुलेंट के स्थानिक रूप से अलग-अलग भौतिक गुणों को “महसूस” करने की अनुमति देते हैं- एक ऐसे क्षेत्र के लिए एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त जिसमें स्पर्श सनसनी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
Introduction
वर्तमान में, सर्जन 3 डी रोगियों पर ऑपरेशन के लिए योजना बनाने के लिए अलग-अलग डेटा प्रदर्शित करने वाले कई असतत 2-आयामी (2 डी) इमेजिंग तरीकों का अध्ययन करते हैं। इसके अलावा, 2 डी स्क्रीन पर इस डेटा को देखना एकत्र किए गए डेटा की पूरी सीमा को संप्रेषित करने में पूरी तरह से सक्षम नहीं है। जैसे-जैसे इमेजिंग तौर-तरीकों की संख्या बढ़ती है, अलग-अलग तौर-तरीकों से अधिक डेटा को संश्लेषित करने की क्षमता, जो संगठन के कई पैमानों को प्रदर्शित करती है, अधिक प्रभावी और कुशल सर्जिकल योजना के लिए जानकारी को संघनित और क्यूरेट करने के लिए डिजिटल और भौतिक प्रतिनिधित्व के नए रूपों की आवश्यकता होती है।
3 डी-मुद्रित, रोगी-विशिष्ट मॉडल सर्जिकल योजना के लिए एक नए नैदानिक उपकरण के रूप में उभरे हैं जो ऑपरेटिंग समय और सर्जिकल जटिलताओं को कम करने के लिए दिखाया गया है। हालांकि, यह प्रक्रिया 3 डी प्रिंटिंग की मानक स्टीरियोलिथोग्राफी (एसटीएल) विधि के कारण समय लेने वाली है, जो डेटा के दृश्यमान नुकसान को दर्शाती है और मुद्रित वस्तुओं को ठोस, सजातीय और आइसोट्रोपिक सामग्री के रूप में प्रस्तुत करती है। नतीजतन, सर्जिकल योजना के लिए 3 डी प्रिंटिंग बोनी संरचनाओं और जटिल अंगों के सरल रूपात्मक विवरण तक सीमित है2। यह सीमा औद्योगिक क्रांति के उत्पादों और जरूरतों द्वारा निर्देशित एक पुराने विनिर्माण प्रतिमान का परिणाम है, जहां निर्मित वस्तुओं को पूरी तरह से उनकी बाहरी सीमाओं द्वारा वर्णित किया गया है3। हालांकि, मानव ऊतक को दोहराने के लिए बायोमेडिकल उद्योग की आवश्यकताएं, जो संगठन के कई पैमाने और अलग-अलग सामग्री वितरण प्रदर्शित करती हैं, प्रतिनिधित्व के नए रूपों की आवश्यकता होती है जो पूरे वॉल्यूम में भिन्नताओं का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो बिंदु-दर-बिंदु बदलते हैं।
इस मुद्दे को हल करने के लिए, एक 3 डी विज़ुअलाइज़ेशन और मॉडलिंग तकनीक (चित्रा 1) विकसित की गई थी और एक उपन्यास, योज्य विनिर्माण प्रक्रिया के साथ युग्मित की गई थी जो अल्ट्राहाई रिज़ॉल्यूशन में रेजिन के मिश्रण और जमाव पर अधिक नियंत्रण को सक्षम बनाती है। यह विधि, जिसे बिटमैप प्रिंटिंग कहा जाता है, 15 μm तक पहुंचने वाली उन्नत इमेजिंग तकनीक के स्थानिक निष्ठा और स्थानिक / कंट्रास्ट रिज़ॉल्यूशन के स्तर पर चिकित्सा छवियों से सीधे 3 डी प्रिंटिंग द्वारा मानव शरीर रचना विज्ञान को दोहराता है। यह नैदानिक स्रोत छवियों से डेटा के नुकसान या परिवर्तन के साथ रूपात्मक रूप से जटिल नरम ऊतक में भिन्नताओं को दोहराने के लिए आवश्यक सटीक और स्नातक नियंत्रण को सक्षम बनाता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
वर्तमान प्रतिनिधित्वात्मक रूपरेखा जो बहुमत, यदि सभी नहीं, तो डिजिटल मॉडलिंग टूल के आज एसटीएल फ़ाइल प्रारूप 8 में परिणामों को नियोजित करती है। फिर भी, इस प्रतिमान की विशिष्ट प्रकृति अपर्याप्त ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम एबी नेक्सस और कोलोराडो राज्य को प्रीसर्जिकल योजना के लिए वोक्सेल प्रिंटिंग में हमारे वैज्ञानिक अनुसंधान के उदार समर्थन के लिए धन्यवाद देते हैं। हम इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले डेटा सेट प्रदान करने के लिए एल ब्राउन, एन स्टेन्स और एस शेरिडन को धन्यवाद देते हैं। इस अध्ययन को एबी नेक्सस ग्रांट और कोलोराडो एडवांस्ड इंडस्ट्रीज ग्रांट के राज्य द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
Materials
| 3D Slicer Image Computing Platform | Slicer.org | Version 4.10.2–4.11.2 | |
| GrabCAD | Stratasys | 1.35 | |
| J750 Polyjet 3D Printer | Stratasys | ||
| Photoshop | Adobe | 2021 |
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