在这里,我们介绍了一个模拟循环设置的开发,用于多式联运治疗评估、介入前规划和心血管解剖学的医生培训。通过应用患者特异性断层扫描,此设置非常适合治疗方法、培训和个性化医学教育。
基于导管的干预措施是心血管病理学的标准治疗方案。因此,患者专用模型可以帮助培训医生的线技能,以及改进干预程序的规划。本研究的目的是开发用于心血管干预的患者专用3D打印模型的制造过程。
为了创建一个3D打印弹性幻象,不同的3D打印材料被比较为猪生物组织(即主动脉组织)的机械特性。根据比较拉伸测试选择合适的材料,并定义特定材料厚度。追溯性地收集了匿名对比增强 CT 数据集。从这些数据集中提取了患者特异性体积模型,随后进行了 3D 打印。构建了脉冲流回路,以模拟干预期间的发光血流。模型是否适合临床成像,通过X射线成像、CT、4D-MRI和(多普勒)超声波检查来评估。对比介质用于提高基于 X 射线的成像的可见性。在医生培训以及介入前治疗规划中应用了不同的导管技术来评估 3D 打印幻象。
印刷模型显示打印分辨率高(+30 μm),所选材料的机械性能可与生理生物力学相媲美。与底层放射数据集相比,物理和数字模型的解剖精度较高。打印模型适用于超声波成像和标准 X 射线。多普勒超声波和 4D-MRI 显示与本地数据匹配的流模式和地标特征(即湍流、壁切应力)。在基于导管的实验室环境中,患者特异性幻象很容易导管。有可能对具有挑战性的解剖(例如先天性心脏病)的介入程序进行治疗规划和培训。
灵活的患者特异性心血管幻影是3D打印的,并有可能应用常见的临床成像技术。这一新工艺是理想的导管(电生理)干预训练工具,可用于患者特定的治疗规划。
个性化疗法在现代临床实践中越来越重要。从本质上讲,它们可以分为两组:遗传方法和近视方法。对于基于独特个人DNA的个性化疗法,无论是基因组测序还是基因表达水平的量化都是必要的。例如,在肿瘤学或代谢紊乱治疗中可以找到这些方法。每个人的独特形态学(即解剖学)在介入医学、外科医学和假肢医学中起着重要作用。个性化假肢的发展和介入前/手术前的治疗规划是当今研究小组研究的重点。
3D打印来自工业原型生产,是个性化医学领域的理想之选。3D 打印被归类为添加剂制造方法,通常基于材料的逐层沉积。如今,我们拥有多种具有不同打印技术的 3D 打印机,可加工聚合物、生物或金属材料。由于打印速度的提高以及 3D 打印机的持续普及,制造成本正逐渐降低。因此,在日常生活中使用3D打印进行干预前规划在经济上已变得可行。
本研究的目的是建立一种产生患者特异性或疾病特异性幻象的方法,用于心血管医学的个性化治疗规划。这些幻象应与常见的成像方法以及不同的治疗方法兼容。另一个目标是使用个性化解剖学作为医生的培训模型。
呈现的工作流程允许建立个性化模型,从而执行介入前治疗规划,以及医生关于个性化解剖学的培训。为此,患者特异性断层数据可用于柔性心血管幻象的分割和 3D 打印。通过在模拟循环中实现这些 3D 打印模型,可以现实地模拟不同的临床情况。
如今,许多治疗规划程序侧重于不同场景的数字模拟,以找出最有利的结果10,11。与…
The authors have nothing to disclose.
该出版物得到了德国心脏基金会/德国心脏研究基金会的支持。
3-matic | Materialise AB | Software Version 15.0 – Commercial 3D-Modeling Software | |
Affiniti 50 | Philips Medical Systems GmbH | Ultrasonic Imaging System | |
Agilista W3200 | Keyence Co. | Polyjet 3D-Printer with a spatial resolution of 30µm | |
AR-G1L | Keyence Co. | flexible 3D-Printing material | |
Artis Zee | Siemens Healthcare GmbH | Angiographic X-ray Scanner | |
cvi42 | CCI Inc. | Software Version 5.12 – 4D Flow Analysis Software | |
Diagnostic Catheter, Multipurpose MPA 2 | Cordis, A Cardinal Health company | Catheter for pediatric training models, Sizes 4F for infants and 5F for children, young adults | |
Excor Ventricular Assist Device | Berlin Heart GmbH | 80 -100ml stroke volume | |
Imeron 400 Contrast Agent | Bracco Imaging | CT – Contrast Agent | |
IntroGuide F | Angiokard Medizintechnik GmbH | Guidewire with J-tip; diameter: 0.035" length: 220cm | |
Lunderquist Guidewire | Cook Medical Inc. | (T)EVAR interventional guidewire | |
MAGNETOM Aera | Siemens Healthcare GmbH | MRI Scanner | |
Magnevist Contrast Agent | Bayer Vital GmbH | MRI – Contrast Agent | |
Mimics | Materialise AB | Software Version 23.0 – Commercial Segmentation Software | |
Modeling Studio | Keyence Co. | 3D-Printer Slicing Software | |
PVC tubing | |||
Radifocus Guide Wire M | Terumo Europe NV | Straight guidewire; diameter: 0.035" length: 260cm | |
Really useful box 9L | Really useful products Ltd. | ||
Rotigarose – Standard Agar | Carl Roth GmbH | 3810.4 | |
Solidworks | Dassault Systemes SE | Software Version 2019-2020; CAD Design Software | |
SOMATOM Force | Siemens Healthcare GmbH | Computed Tomography Scanner | |
syngo via | Siemens Healthcare GmbH | Radiological Imaging Software |