이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

방법 논문

신생아 환자 시뮬레이터에 사용 하기 위해 해부학 현실적인 신생아 심장 모델

5.9K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/56710

⸱

2019년 2월 5일

 ,  ,  , 

이 논문에서

요약

이 프로토콜에서는 자기 공명 영상, 3D 인쇄, 사출 성형의 조합을 이용 하 여 기능성 인공 신생아 심장 모델을 만들기 위한 절차를 설명 합니다. 이러한 모델의 목적은 생리 및 해 부 학적 연구에 대 한 다음 세대 신생아 환자 시뮬레이터 및 도구에 통합.

초록

신생아 환자 시뮬레이터 (NPS)는 의료 시뮬레이션 교육의 맥락에서 사용 하는 인공 환자 대리 모 알선. Neonatologists 및 간호 직원 연습 bradycardia 또는 심장 마비 환자 생존을 위해 가슴 압박 등 임상 개입. 현재 사용 하는 시뮬레이터 낮은 신체 충실도의 이며 따라서 가슴 압박의 절차에 대 한 질적 통찰력을 제공할 수 없습니다. 해부학 현실 심장 미래에 시뮬레이터 하면 가슴 압박; 하는 동안 생성 된 심장 출력의 감지 포함 이 출력 매개 변수, 혈 생성의 금액에 관하여 압박의 효과의 이해를 깊게 수 임상을 제공할 수 있습니다. 이 모니터링은 달성 될 수 있다, 전에 해부학 현실적인 심장 모델 만들어야 합니다 포함: 2 심 방, 2 심, 4 개의 심장 판 막, 폐 정 맥 및 동맥, 그리고 조직의 정 맥과 동맥. 이 프로토콜에서는 자기 공명 영상 (MRI), 3D 인쇄, 그리고 차가운 사출 성형의 형태로 주조의 조합을 사용 하 여 이러한 기능성 인공 신생아 심장 모델을 만들기 위한 절차를 설명 합니다. 이 메서드를 사용 하 여 유연한 3D 인쇄 내부 금형 사출 성형 과정에서에서와, 해부학 현실적인 심장 모델을 얻을 수 있습니다.

서론

매년 수백만 신생아는 신생아 집중 치료 단위 (NICU)을 인정 했다. NICUs에서 대부분 긴급 기도, 호흡, 순환 (ABC)에 문제에 관련 하 고 가슴 압박 등 개입 필요. NPS는 귀중 한 교육 및 훈련 도구 같은 개입을 연습을 제공 합니다. 일부 NPS 대 한 임베디드 센서 성능 권장된 임상 지침1 깊이 가슴 압박의 속도 대 한 충족 여부를 검색할 수 있습니다. 계산 하 고 성능, 계량 지침을 준수를 사용할 수 있으며 이와 관련, 같은 첨단 NPS 성능 평가 대 한 유형 및 백색 상자 통계로 볼 수 있습니다.

권장된 지침을 준수 환자 생리학을 향상을 목표로 합니다. 예를 들어 가슴 압박 순환 시스템에 충분 한 혈액의 흐름을 생성 하는 것을 목적으로 전달 됩니다. 현재 높은 충실도 NPS (예를 들어, PremieAnne (Laerdal, 스타 방 게르, 노르웨이)와 바울 (SIMCharacters, 비엔나, 오스트리아)), 그들은 부족 통합된 한 마음으로 훈련 기간 동안 혈 등 생리 적 매개 변수를 측정 하기 위해 어떤 센서를 포함 하지 않는 이 생리 적인 매개 변수를 생성 합니다. 현재 NPS에서 가슴 압박의 효능 수 따라서 없습니다 부과 생리 적 수준에서. 가슴 압박의 생리....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

프로토콜

모든 기관 승인 환자 이미징 하기 전에 획득 했다.

1. 이미지 획득 및 세분화

  1. 디지털 이미징 및 통신 의학 (DICOM) 형식에는 신생아의 흉부 MRI 스캔을 취득. 심장 주기의 심 실 심장 확장 단계에 스캔의 모든 슬라이스를 캡처 또는 부검에서 흉부 MRI를 얻을.
    참고: 심장 근육으로 심 방 및 심, 가시 명확한 정의 필수적 이다.
  2. 프로세싱 소프트웨어를 사용 하 여 (참조 테이블의 재료) 가져오기 흉부 MRI의 DICOM 파일. ' 편집 마스크 ' 메뉴 항목을 사용 하는 마음은 존재 MRI 슬라이스 각에 심장 근육의 영역을 선택. 심 방 및 심,이 경우에 덮여 수 있습니다 또한.
  3. 새로운 스케치 레이어를 만들고 별도로 심장 근육에 대 한 선택과 같은 방식으로 두 개의 심 방 및 2 개의 심 세그먼트. 심 방 및 심, 사이 심 동맥 사이의 밸브를 세그먼트 하지 마십시오.
  4. 근육을 렌더링 및 챔버 '계산 3D' 메뉴를 사용 하 여 별도 3D 표현에 항목 ' STL +' 메뉴 항목을 사용 하 여 최적의 해상도 설정을 사용 하 여 5 스테레오 리소 그래피 (.stl) 파일로 내보냅니다.
  5. CAD 소프트웨어에 the.stl 파일....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

이 연구는 MRI 이미징, 3D 인쇄, 및 차가운 사출 성형 결합 해부학 현실적인 신생아 심장 모델을 만드는 방법을 자세히 설명 합니다. 이 문서에 소개 된 심장 모델에는 ductus arteriosus로 구멍 ovale 포함 되지 않았다. 이 문서에서 설명 하는 방법은 폐, 그리고 흉 곽 구조 같은 다른 내부 장기에도 적용할 수 있습니다. 빗 구조 없는 금형을 요구 하 고 유연한 재료를 사용 하 여 직접 인쇄할 수 있습니다. (그림 7)에서 우리는 몇 가지 예제 묘사. 이러한 다른 인공 신체 부위와 함께에서 심장 모델을 사용 하 여 비-침략 적으로 침략 적 임상 내정간섭을 위한 훈련 도구 또는 테스트 플랫폼으로 사용 하는 완전 한 흉부 복제를 만듭니다.

완전 하 고 현실적인 해부학 모델을 재현의 도전 사실 밸.......

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

토론

이 연구에서 개발 된 모델에 대 한 우리는 3 분 동안 성형 사출 캐스트 (그림 5, 그림 6)을 입력 하는 공기를 방지 하는 데 필요한 식별. 실리콘 밸브의 좁은 공간에 도달 하면 되도록 "사전 캐스팅" 또는 "코팅" 금형에서 밸브 분야의 필수적 이다. 내부 형 심장 챔버를 형성 해야 하므로 5mm 구멍을 통해 캐스팅 최종 실리콘 종료, 금형에 대 한 다중 소재 3D 프린팅 단일 캐스트 심장 모델 (그림 4)을 만드는 데 필요 합니다. 우리는 낮춘 내부 금형의 부품의 경도 몇 번 하 고 결국 S95 소재 설정 사용. 더 단단한 물자 실리콘 모델 결과 심장 모델을 작동 하지 않는 렌더링 밸브의 가장자리에 날카로운으로 인해 눈물을 만들 것입니다. 통해 여러 실리콘을 사용 하 여 다른 경화 시간, 빠른 경화 실리콘의 사용 금형 설계에 많은 공기 통풍구를 통해 치료 하는 동안.......

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

저자 아무 잠재적인 이해 충돌에 관한 연구, 원 작 자, 및이 문서의 출판을 선언 합니다. 이 연구 공공, 상업, 또는 하지-위한-비영리 부문에서 자금 조달 기관 으로부터 아무 특정 보조금을 받았다.

감사의 글

이 연구는 IMPULS perinatology의 네덜란드 프레임 워크 내에서 수행 되었다. 저자는 해부학 및 병리학과이 작품에 사용 되는 신생아 MRI 검사를 제공 하기 위한 맥시 의료 센터 Veldhoven Radboud UMCN 박물관을 감사 하 고 싶습니다. 더 저자가이 연구의 발전에 중요 한 그들의 공헌에 대 한 산업 디자인 학부에서 재 스퍼 Sterk, Sanne 반 데르 린든, Frederique 드 Jongh, Pleun Alkemade 그리고 D.search 실험실을 감사 하 고 싶습니다. 마지막으로 저자는 원고 그의 증거 독서에 대 한로 한 조시를 감사 하 고 싶습니다.

....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Ecoflex 5Smooth-on실리콘 주조 재료
400ml 정적 믹서Smooth-on혼합 튜브
수동 디스펜싱 건Smooth-on사출 성형에 사용
5-56 PTFE 스프레이CRC금형 용 이형제
산화 나트륨N / A이것은 철물점에서 가성 소다로 건조하고 99% 순수한 형태로 구입했습니다. 널리 사용 가능하므로, 특정 회사가 없습니다
VeroWhiteStratasys인쇄에 사용된 하드 재료
TangoBlackPlusStratasys인쇄에 사용된 고무 재료
지원 재료Stratasys Stratasys에서 사용하는 표준 지지 재료;
Magill ForcepsGIMA유아용 크기. 이것은 내부 금형을 제거하기 위한 것입니다.
Stratasys Connex 350Stratasys  이 기계를 소유하고 있지 않은 경우 또 다른 옵션은 3D 허브와 같은 타사 인쇄 회사를 통해 부품을 인쇄하여 부품을 인쇄하고 배송하는 것입니다.
Balco Powerblast (워터 제트)Stratasys
Euro 8-24 Set P (공기 압축기)iSC4007292
무딘 바늘이 있는 주사기N/A0.5mm 직경의 무딘 바늘이 있는 20ml 주사기.
Mimics 17.0 소프트웨어Materialise 이 소프트웨어는 MRI에서 심장 모델을 분할하는 데 사용되었습니다. InVesalius 또는 Osirix와 같은 sevaral free MRI 이미징 소프트웨어 도구를 사용할 수 있지만 기능이 더 적을 수 있습니다.
Magics 9.0 소프트웨어Materialise 이것은 모방자에 의해 생성된 .stl 파일을 복구하고 매끄럽게 하는 데 사용되었습니다. 이 스무딩은 또한  대부분의 다른 3D 모델링 프리웨어에서 수행할 수 있습니다.
Solidworks소프트웨어. 대부분의 다른 프리웨어 CAD 소프트웨어를 사용하여 이 처리 단계를 수행할 수 있습니다.
수. 심장 모델을 편집하는 데 사용되는

참고문헌

  1. Wyllie, J., Bruinenberg, J., Roehr, C. C., Rüdiger, M., Trevisanuto, D., Urlesberger, B. European resuscitation council guidelines for resuscitation 2015. Resuscitation. 95, 249-263 (2015).
  2. Sawyer, T., Strandjord, T. P., Johnson, K., Low, D. Neon....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

더 많은 논문 탐색

3D 프린팅자기공명영상저온 사출 성형해부학적 사실성흉부 압박심박출량실리콘 몰딩판막 분할내부 몰드 이형제