Multicolor 3D הדפסה של גידולים בתוך-גולגולתי מורכב בנוירוכירורגיה

הפרוטוקול אושר על-ידי ועדת האתיקה המקומית האחראית (Ethikkommission יסיון der לנדסברג הארץ-פפאלז, Deutschhausplatz 3, 55116 מיינץ, גרמניה). כל ההנחיות המוסדיות לטיפול ולשימוש בנתוני המטופל הופעלו. 1. פילוח של נתוני הדמיה רפואית ויצירת דגם תלת-ממד וירטואלי הערה: התוכנה ששימשו לפילוח הייתה עמירה 5.4.5. תהליך פילוח יכול להתבצע גם באמצעות תוכנת קוד פתוח (למשל, מבצעה 3D, https://www.slicer.org/) השתמש בנתוני דימות עם רזולוציה מרחבית גבוהה (לדוגמה, עובי פרוסה של 1 מ”מ או פחות). כאן, ערכת נתונים של CT הגולגולת עם עובי פרוסה של 0.5 מ”מ ונתוני MRI נוספים עם עובי פרוסה של 1 מ”מ שימשו. שימוש בנתוני CT לפילוח של עצם, ניגודיות משופרת של תמונות MRI משופרים עבור פילוח של מבנים סרטניים ועצביים, כמו גם תמונות זמן הטיסה (תוף) עבור כלי שיט. הורד את קובצי DICOM במחשב ופתח את תוכנת פילוח. יבא את הקבצים של שיטות הדימות השונות ובחר את התיקיה עם נתוני ההדמיה. לחץ על תמונות ה-CT וחבר אותם עם מודול עיבוד אמצעי אחסון (Volren). בחרו ‘ משתקפים ‘ לעיבוד ריאליסטי יותר והתאימו את מחוון העברת הצבע לצורך המחש בעצם בלבד. המשך על-ידי ייבוא רצפי ה-MRI וחבר אותם למודול עיבוד אמצעי אחסון גם כן. רישום מכיוון שתמונות ה-MRI ו-CT אינן חופפות, יש צורך למזג את נתוני ההדמיה השונים. לכן, לחץ לחיצה ימנית על ערכת הנתונים של ה-MRI ובחר באפשרות חשב את הרישום > affine. בחר ‘ הפניה ‘ על-ידי לחיצה על הריבוע הלבן של המודול ולאחר מכן גרור את הסמן אל ה-CT. במאפייני מודול ההרשמה להשאיר את כל ההגדרות על ברירת המחדל ולחץ על ליישר מרכזים, ואחריו לחיצה על הירשם. שתי ערכות הנתונים השונות של ההדמיה התמזגו כעת. חזור על שלב זה עבור כל ערכות הנתונים הנוספות של ההדמיה. אימות של דיוק תואם: בדוק את הדיוק המתאים על-ידי הסתרת העיבודים באמצעי האחסון (לחץ על הריבוע הכתום של המודול) והוספת מודול אורתוslice לתמונות MR. לחצו על המשולש הלבן ובחרו ‘ שטיפת צבע’. לחץ הבא על הריבוע הלבן, בחר נתונים וחבר יציאה זו עם נתוני ה-CT על-ידי גרירת העכבר עליו. כוונן את מחוון הצבע כדי להמחיש את המבנים העצביים על גבי מבני הגולגולת הגרמי. בדוק אם כל המערכים על ידי החלפת מחוון גורם המשקל תוך התבוננות על הגבול בין הגולגולת ואת משטחי המוח כמו גם את החדרים. חזור על הליך זה על פרוסות שונות בכיוונים ילתית ו משונן. עריכה מרחבית בטל את הפעלת הניראות של המודול אורתוslice והפעל מחדש את עיבוד אמצעי האחסון של ה-CT. עבור אל נתוני ה-CT וחפש את הערך הנמוך ביותר בערכת הנתונים, במקרה זה-2,048. לאחר מכן הוסף מודול ‘ עריכת אמצעי אחסון ‘, חבר את מודול volren לנתוני הפלט והגדר את ערך הריווח ל-2,048. לחץ על חתוך פנימה וסמן את האזור שיוסר באשנב התלת-ממדית.הערה: חשוב להימנע מחפיפה עם חלקים שאינם מיועדים להסרה. בדוגמה זו, חלקים של עצם הלסת התחתונה ואת החוליה הצווארי העליון הוסרו. פילוח של עצם לאחר מכן, העצם הנותר חייב להיות מחולק והמרה לרשת משטח. לשם כך, לחץ על עורך פילוח, בחר את רצף תמונת ה-CT שהשתנה, והוסף תווית חדשה על-ידי לחיצה על חדש. כעת בחר ‘ סף ‘ כאפשרות מפלח. הגדר את המחוון התחתון לערך של ~ 250 במקרה של CT. ודא שמבני עצם דקים כגון עצם הרקה או אזור האורביטל העליון נבחרים בתצוגה המקדימה. אחרת, התאימו את הסף התחתון אך הימנעו מבחירה ברקמה הרכה. הקלק הבא על בחירה ולבסוף הוסף את הבחירה לערכת התוויות (על-ידי לחיצה על סמל הפלוס האדום). חזור לתצוגת המאגר. ערכת תוויות חדשה נוצרה עבור ה-CT. לחץ לחיצה ימנית ובחר ‘ חשב > שטח’, בדוק את האפשרות compactify ולחץ על החל. לבסוף, להוסיף מודול Surfaceview ולהתאים את הצבע של רשת שינוי שנוצר. פילוח של מבנים אחרים הוסף מבנים רלוונטיים אחרים על-ידי חזרה על השלבים הקודמים. במקרה של הגידול, פילוח ידני שימש ולא פעולה סף. כדי לבצע פילוח ידני, עבור אל עורך פילוח, ובחר באפשרות פילוח ידני (סמל מברשת) כדי לסמן מבנים כגון הגידול בכל פרוסה. לבסוף להוסיף את הבחירה שוב על ידי לחיצה על סמל פלוס. כך, את הגידול, את העצב האופטי, ואת כלי התוך הגולגולתי יהיה מחולק והוסיף למודל. ייצוא רשתות שינוי לבסוף לייצא שינוי רשתות שנוצר בפורמט STL על ידי לחיצה ימנית על רשת השינוי ולחיצה על שמור. בחר STL בינארי כתבנית הקובץ. 2. הכנת דגם תלת-ממד וירטואלי להדפסה בצבעים מרובים הערה: התוכנה המשמשת להכנת הדפסה בפרוטוקול זה היא Netfabb Premium 2019.0. Autodesk מציעה שימוש חופשי בתוכנה זו בתוכנית החינוכית שלה. יבא נתונים ובצע תיקון אוטומטי. פתח את תוכנית ההכנה להדפסה ויבא את הרשתות שנוצרו בשלבים הקודמים כחלקים חדשים. בדוק את התיקון האוטומטי ולחץ על יבא. מחיקת חלקים רופפים קטנים בחר את הגולגולת ופצל את הפגזים שלה לחלקים על ידי לחיצה על שינוי ≫ פצל פגזים לתוך חלקים. זה מפריד כל האובייקטים רופף לא מחובר לעצם הגולגולת. בחר את עצם הגולגולת והחלף את הניראות שלה. כעת בחר את כל החלקים האחרים ומחק אותם. . החלף שוב את ניראות הגולגולת חזור על שלב זה עבור כל שאר האובייקטים. הסרת אזורים חופפים.הערה: באזורים מסוימים, כגון הגידול בתוך הקודקוד הפטלי של הגולגולת, הגאומטריות של שני העצמים מצטלבים זה את זה. כדי להימנע מהדפסת שגיאות, יש להסיר צמתים מסוג זה. בחר בשני האובייקטים המצטלבים ולחץ על פעולות בוליאניות. הזז את האובייקט לחיסור מהשני לצד האדום של הרשימה ולחץ על החל. עכשיו שני החפצים. נפרדים בבירור זה צריך להיבדק על ידי החלפת הניראות שלהם. חזור על שלבים אלה כדי לאפשר את הגידול, כמו גם את העורק בתוך הגידול כדי להיות מופרדים בבירור אחד מהשני. הוסף מבנים תומכים במידת הצורך. במקרה של עורק בזיאר, יש צורך בתמיכה נוספת כדי למנוע מהאובייקט להיות חלק רופף לאחר ההדפסה. הוסף אובייקט חדש, במקרה זה גליל (קובץ >), והתאם את הממדים ואת החלוקות משנה לפי הצורך. מניחים את גליל לגמרי מצטלבים עם הגולגולת ואת הגיאומטריה כלי. עכשיו לבצע את הפעולה בוליאנית שוב כדי להפחית את החלקים בתוך העצם ואת כלי הדם. חזור על שלב זה כדי להוסיף תמיכה במידת הצורך (למשל, עצב הראייה). 3. הכנה לצביעה נפחי של חלקים נבחרים הערה: כדי לאפשר צביעה נפחי של חלקים מסוימים יש צורך ליצור לא רק פגז משטח אחד אלא פגזים רבים (משטחים נוספים) בתוך האובייקט. בחר את הגידול, במקרה זה, וליצור מעטפת חדשה ממנו (לחץ לחיצה ימנית > לשנות > יצירת מעטפת). הגדר עובי מעטפת של 0.3 מ”מ במצב היסט פנימי עם דיוק של 0.15 מ”מ ולהחיל. בחר בתיבת הסימון שמור על החלק המקורי . זה יוצר פגז פנימי עם מרחק של 0.3 מ”מ לפני השטח המקורי. בחר את המשטח החיצוני של שני הפגזים וצור מעטפת חדשה ממנה. בחר עובי פגז של 0.25 מ”מ במצב חלול עם דיוק של 0.15 מ”מ. בחרו גם בתיבת הסימון ‘ הסר חלק מקורי ‘. זה מייצר שטח של 0.05 מ”מ בין שני הפגזים הסמוכים. חזור על שלבים 3.1 – 3.3 כך שנוצרו פגזים פנימיים מרובים עם עוביים קבועים והיסט קבוע.הערה: מומלץ להשתמש בעובי פגז של 0.35 – 0.25 מ”מ, כמו גם היסט של 0.1 – 0.05 mm כדי להשיג צביעה נפחי החלקה. חזור על שלבים 3.1 – 3.4 עם כל שאר האובייקטים, כגון כלי הדם. 4. צביעת וייצוא של דגם תלת-ממד הערה: הצבע של כל חלקי הדגם, כולל הקונכיות המקוננות הנפרדות, נעשה באמצעות תוכנת Netfabb. בחר חלק שנצבע בתפריט ‘ חלקים ‘ בצד שמאל. לחצו פעמיים על הסמל ‘ מרקם ‘ ו’רשת שינוי צבע ‘. בחר צבע על-ידי לחיצה על סרגל הצבע בצד ימין. בתפריט העליון שמאל לחץ על הצבע על הסמל פגזים. לאחר מכן משמאל לחץ על הדגם המוצג במרכז המסך. לבסוף עזב לחץ על התיבה החל שינויים בפינה הימנית התחתונה. הקפד לאשר את הבחירה באפשרות ‘ הסר חלק ישן ‘. חזור על שלבים אלה עם כל האובייקטים והפגזים האחרים, בהתאמה. ייצוא כל האובייקטים. בחר את כל האובייקטים שיודפסו, כולל תמיכות וקונכיות פנימיות וייצא אותם כקבצים בודדים. הקפד לבחור את הפורמט VRML (WRL), מכיוון שפורמט STL אינו מסוגל להעביר את מידע הצבע. 5. הדפסה ורישום עיבוד של דגם תלת-ממד הגדרת המדפסת התלת-ממדיתהערה: תוכנת 3DPrint (גירסה 1.03) שימש לשליטה במכונת הקלסר של מכונת ZPrinter 450. פתח את התוכנה ויבא את קבצי VRML בצבע על-ידי לחיצה על פתיחה ובחירה של כל הנתונים הרלוונטיים. לחצו על הלחצן ‘ פתח ‘ בפינת החלון הימני התחתון. בחלון הבא בחר מילימטרים כיחידות. הקפד לבדוק את שמור על המיקום והכיוון כמו גם את התיבות החל הגדרות על כל הקבצים . לבסוף לבחור Z151 כסוג החומר. לחץ על לחצן הבא . למיקום האובייקטים התלת-ממדיים בתוך אמצעי האחסון של המבנה, סמן את כל האובייקטים על-ידי לחיצה על המקש < STRG > + A . בחלון השמאלי העליון, המייצג את תצוגת ה-XY של נפח הבנייה, לחץ וגרור את האובייקטים המסומנים למרכז. בחלון השמאלי התחתון, המייצג את תצוגת XZ של נפח הבנייה, לחץ וגרור את האובייקטים באמצע החלק התחתון מעל הקו הצהוב. אם מודל הגולגולת השלם מודפס, ודא שהפתח פונה כלפי מעלה. אם מודפסים דגמים קטנים מבודדים, הקפידו ליישר חלקים עדינים כגון כלי קיבול עם מישור XY, משום שהכוונה זו תגדיל את חוזק החלקים המתאימים. בדוק את הכיוון הנכון של המודלים על-ידי לחיצה על והזזתו בחלון מצד ימין. כדי להתכונן לתהליך הבנייה, לחץ על סמל ההתקנה בתפריט העליון. ודא שנבחר סוג החומר הנכון ושעובי השכבה מוגדר כ-0.1 מ”מ. יש לבדוק את פיצוי הבליד והאפשרות הדפס בשחור-לבן לא מסומנת. כדי להתחיל את תהליך ההדפסה, לחץ על סמל הבנייה בתפריט העליון. בחלון הבא לבחור לבנות כל ולחץ על לחצן אישור . ודא שבדיאלוג של מצב המדפסת שלהלן כל הפריטים המפורטים מוגדרים כראוי ושהמדפסת מקוונת. לאחר מכן, לחץ על לחצן הדפס בחלק התחתון של תיבת הדו. לאחר עיבוד המודלהערה: לובשים תמיד חלוק מעבדה, כפפות, הגנה מפני עיניים ומסכה תוך טיפול באבקה רופפת ופתרון התקשות. תמיד לעבוד באזור מאוורר היטב. פרוק לאחר סיום ההדפסה, לפרוק את המודל על ידי הסרת בזהירות את האבקה רופף עם שואב אבק משולב. חשוב לא ליצור קשר ישיר עם הדגם עם שפופרת היניקה כדי למנוע מבנים דקים להתפרק. הסר את הדגם ונקה אותו על-ידי החלת אוויר בלחץ, כמו גם לנקות אותו עם מברשת רכה. עבה יותר, יציב יותר, חלקים של המודל יכול בנוסף להיות הקרקע עם מברשת קשה יותר. שלב אופציונלי זה מאפשר גימור חלק יותר של משטח. זכרו כי במצב זה המודל עדיין מאוד שברירי. חדירה . שים את הדוגמנית בתוך אמבט פלסטי לחדור אותו בזהירות עם פתרון התקשות עד שאין אזורים לבנים לעין. הפתרון העודף יש להסיר עם אוויר בלחץ ומגבות נייר חד פעמיות כדי לשמור על כל הפרטים פני השטח. תן למודל לרפא כמה שעות עד שהוא יבש לחלוטין.