3D الطباعة الأشعة السينية ما قبل السريرية البيانات المحسوبة تصوير الشعاعي الطبقي مجموعات
Summary
باستخدام البثق البلاستيك الحديثة وتقنيات الطباعة، أصبح من الممكن الآن بسرعة وبتكاليف زهيدة إنتاج النماذج الفيزيائية للبيانات الأشعة السينية CT المتخذة في المختبر. طباعة ثلاثية الأبعاد للبيانات تصوير الشعاعي الطبقي هو التصور قوية، والبحوث، وأداة تعليمية يمكن الآن الوصول إليها من قبل المجتمع التصوير قبل السريرية.
Abstract
الطباعة ثلاثية الأبعاد يسمح لإنتاج الأجسام مفصلة للغاية من خلال عملية تعرف باسم التصنيع المضافة. التقليدية، والعفن حقن طرق لخلق نماذج أو أجزاء على قيود عدة، وأهمها هو صعوبة في صنع منتجات معقدة للغاية في الوقت المناسب فعالة من حيث التكلفة. 1 إلا أن التحسن التدريجي في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد أدت في كل من الصكوك الراقية والاقتصاد التي أصبحت الآن متاحة لإنتاج نماذج مخصصة السهل .. 2 هذه الطابعات لديها القدرة على قذف الأجسام عالية الدقة مع ما يكفي من التفاصيل لتمثيل الصور بدقة في الجسم الحي ولدت من ماسح ضوئي قبل السريرية CT الأشعة السينية . مع جمع البيانات المناسبة، وجعلها السطح، والتصوير النحتي المجسم التحرير، أصبح من الممكن الآن وغير مكلفة لإنتاج هياكل الأنسجة بسرعة مفصلة الهيكل العظمي وميسرة من البيانات CT الأشعة السينية. حتى في المراحل المبكرة من تطويرمنة، ونماذج تشريحية التي تنتجها نداء الطباعة ثلاثية الأبعاد على كل من المربين والباحثين الذين يمكن الاستفادة من التكنولوجيا لتحسين الكفاءة التصور. 3، 4 الفوائد الحقيقية من هذه النتيجة طريقة من تجربة ملموسة يمكن الباحث يكون مع البيانات التي لا يمكن أن تكون نقل بشكل كاف من خلال شاشة الكمبيوتر. ترجمة ما قبل السريرية بيانات 3D إلى كائن المادية التي هي نسخة طبق الأصل من هذا الموضوع هو اختبار أداة قوية لرؤية والاتصالات، وخاصة لربط البحوث للطلاب التصوير، أو تلك الموجودة في الحقول الأخرى. هنا، ونحن نقدم طريقة مفصلة لطباعة نماذج بلاستيكية للعظام وهياكل الجهاز المستمدة من الأشعة السينية CT بفحص استخدام نظام البيرة CT الأشعة السينية بالتعاون مع PMOD، يماغيج، Meshlab، Netfabb، وحزم البرمجيات ReplicatorG.
Protocol
Representative Results
Discussion
الأشعة السينية CT مجموعات البيانات من الفئران ويستار Lobund-المعيشة واستخدمت سابق الجسم الحي الجديد الأرنب الأبيض نيوزيلندا الجمجمة لبيان جدوى الإنتاج كائن 3D من ما قبل السريرية البيانات البيولوجية. تم إنشاؤها باستخدام نماذج مصادر الفرق الثلاثة: 1) وحدة النسخ المتماثل Makerbot شعبية، 2) وطرف ثالث شركة Shapeways المؤتمر الوطني العراقي، و 3) وعالية الجودة HD التجارية PROJET 3000. كان كل طابعة قادرة على توليد الكائنات التي اقتنعت الهدف مبدأ التصور البيانات المحسنة.
خلال عملية طباعة البيانات ما قبل السريرية CT، كانت مزايا وعيوب كل طريقة الطباعة والتأكد تلخيص للمستخدم النهائي. المكرر MakerBot هو غير مكلفة الأعلى مقاعد البدلاء ($ 1،750) الحل الذي هو في متناول أي مختبر تقريبا في جميع أنحاء العالم. ويمكن طباعة ألوان متعددة في المدخلات غير مكلفة مع (أ CT الفئران مع الرئتين عن استخدام البلاستيك في 3،50 $). ومع ذلك، يقتصر Makerbot بموجب القرار،وبالتالي فإن بعض النماذج لا بد من توسيع للقذف والتصور السليم للهيكل المقصود. Shapeways شركة توفر عدد من الاختيارات المتميزة فيما يتعلق الألوان والمواد. النماذج هي ارتفاع القرار، وقوية. بينما أسعارها حوالي 10 أضعاف أعلى من MakerBot على أساس وحدة في (أ CT الفئران مع الرئتين كان 41،61 $)، يمكن للمستخدم تنفيذ عدد محدود من فرص العمل وتجنب تكاليف مقدما لشراء طابعة. المهلة لمدة أسبوعين من Shapeways هو وضع غير مؤات طفيفة. قدمت HD 3000 PROJET النماذج المتميزة من حيث القرار والقوة. كنا محظوظين بما فيه الكفاية للتعاقد على طباعة الأجسام دينا على 3000 HD PROJET في حديقة الابتكار في جامعة نوتردام (حوالي 30 دولارا للCT الفئران مع الرئتين عن العمل والمواد). قد يكون لدى المستخدمين صعوبة في الوصول إلى هذا النوع من المعدات، وتسعيرها في حدود 80،000 دولار، وأنه هو مرهقة للطباعة مع ألوان متعددة أيضا. منذ كل صك / الصانعيوفر متري مختلفة لوصف القرار للطباعة الكائن (الحد الأدنى من التفاصيل Shapeways = 0.2 ملم، والحد الأدنى = سمك الجدار 0.7 مم، 5 = سمك شريحة MakerBot 0،2-0،3 ملم مع 0،4 مم فوهة، 6 PROJET HD 3000 = 656 DPI X 656 × 800 مع دقة ،025-0،05 مم)، والتقييم النوعي لقرارات النسبية بين كل نظام على حد سواء تشير إلى أن Shapeways ونظام HD PROJET يمكن طباعة بالتفصيل الأعلى إلى النطاق، في حين يجب توسيع بعض الكائنات للاستخدام الناجح لل وMakerBot. بشكل جماعي، جميع الطرق الثلاث هي صديقة للبيئة وتوفر وسيلة مريحة لتحقيق الإنتاج السهل مفصلة للغاية من ما قبل السريرية نماذج CT الأشعة السينية.
اختتام
تدريجيا، أصبحت تكنولوجيا الطباعة 3D للوصول بشكل أفضل حيث تم التقليل من التكاليف والتعقيد. 8 و 9 والآن، حرفيا أي شخص قد طباعة عالية الدقة ثلاثية الأبعاد الكائنات من حفرملفات ITAL. يمكن لهذه مفصلة ثلاثية الأبعاد كائنات يمكن أن تكون أدوات مفيدة لكلا المربين والباحثين على حد سواء. وعلاوة على ذلك، لأنها توفر وسيلة للاتصال البصرية التي تساعد في تحقيق فهم أوضح 10 على سبيل المثال، يمكن استخدام الباحثين في مجال الطب عينة أو نماذج محددة المريض على حد سواء لتحسين الاتصال والفهم مع زملائهم المرضى و11 على الرغم من أن التمثيل على شاشات 2D لديه قطعنا شوطا طويلا، ليست هناك اي بديل للتجربة البصرية والحسية عقد الهدف الحقيقي هو أن تتمكن من المقرر عقده، استدارة، وانتقل فحص حولها. نموذج يقترن تمثيل البيانات الإلكترونية هو أكثر قوة لأنها تسمح للباحثين لدراسة الشيء المادي للمناطق ذات الاهتمام، وإيجاد تلك المناطق على نموذج على الحاسوب لمزيد من التحليل الكمي. مع جمع البيانات المناسبة، وجعلها السطح، وتحرير التصوير النحتي المجسم، فمن الممكن أن تنتج بسرعة مفصلة، relatiنماذج من البيانات غير مكلفة vely CT الأشعة السينية. هنا، ونحن نقدم تفصيلا، وخطوة خطوة طريقة لإنتاج نموذج ثلاثي الأبعاد من بيانات ما قبل السريرية الحيوانات الصغيرة التي تم جمعها مع CT-X الصغرى السينية. حصلنا لدينا في الجسم الحي وخارج الجسم الحي باستخدام مجموعات البيانات CT محطة صورة البيرة، وإجراء معالجة لاحقة مع PMOD، يماغيج، وحزم البرمجيات Meshlab Netfabb. وأخيرا، ونحن نقدم تعليمات مفصلة لتمكين الطباعة ثلاثية الأبعاد مع نموذج مجموعة من الحلول التجارية. في كل حالة، والنتيجة النهائية هي النموذج الذي يوفر فريدة من نوعها، باليد، مظهر مادي للتصوير الشعاعي الطبقي البيانات المكتسبة التي عادة ما يتم يقتصر على شاشة الكمبيوتر.
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر بحرارة معهد الدراسات الأوروبية Nanovic، وبرنامج جلين يكرم أسرة، نوتردام مرفق التصوير المتكاملة (NDIIF) والصحة Carestream للدعم المالي لهذا المشروع. البحث عن التنمية الأرانب الجمجمة بدعم من NSF-1029149 BCS إلى MJR.
Materials
Required Programs
|
Referenzen
- Kazmer, D. O., Speight, R. G. Polymer Injection Molding Technology for the Next Millennium. Journal of Injection Molding Technology. 1 (2), 81-90 (1997).
- Bradshaw, S., Bowyer, A., Haufe, P. The intellectual property implications of low-cost 3D printing. ScriptEd. 7 (1), 5-31 (2010).
- Partridge, R., Conlisk, N., Davies, J. A. In-lab three-dimensional printing: An inexpensive tool for experimentation and visualization for the field of organogenesis. Organogenesis. 8 (1), 1-6 (2012).
- Guillot, A., Champely, S., Batier, C., Thiriet, P., Collet, C. Relationship between spatial abilities, mental rotation and functional anatomy learning. Adv. Health Sci. Educ. Theory Pract. 12, 491-507 (2007).
- Cignoni, P., Scopigno, R. Sampled 3D models for CH applications: a viable and enabling new medium or just a technological exercise. Association for Computing Machinery Journal on Computing and Cultural. 1 (1), 1 (2008).
- Symes, M. D. Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis. Nature Chemistry. 4, 349-354 (2012).
- Sheridan, D. M. Fabricating consent: three-dimensional objects as rhetorical compositions. Computers and Composition. 27, 249-265 (2010).
- Windisch, G., Salaberger, D., Rosmarin, W., Kastner, J., Exner, G. U., Haldi-Brandle, V., Anderhuber, F. A Model for Clubfood Based on Micro-CT. Data. J. Anat. 210, 761-766 (2007).
