Nöroşirürjide Kompleks İntrakraniyal Tümörlerin Çok Renkli 3D Baskısı

Protokol sorumlu yerel etik komitesi (Ethikkommission der Landesärztekammer Rheinland-Pfalz, Deutschhausplatz 3, 55116 Mainz, Almanya) tarafından onaylanmıştır. Hasta verilerinin bakımı ve kullanımına ilişkin tüm kurumsal yönergeler takip edilebildi. 1. Tıbbi görüntüleme verilerinin segmentasyonu ve sanal bir 3D modeloluşturulması NOT: Segmentasyon için kullandığımız yazılım Amira 5.4.5 idi. Segmentasyon işlemi, açık kaynak kodlu yazılım (örneğin, 3D Slicer, https://www.slicer.org/)kullanılarak da gerçekleştirilebilir. Yüksek uzamsal çözünürlüğe sahip görüntüleme verilerini kullanın (örn. 1 mm veya daha az bir dilim kalınlığı). Burada, dilim kalınlığı 0,5 mm olan kranial BT veri seti ve 1 mm dilim kalınlığına sahip ek MR Verileri kullanılmıştır. Kemik segmentasyonu için CT verilerini, tümör ve nöral yapıların segmentasyonu için kontrast gelişmiş T1 MRI görüntülerinin yanı sıra damarlar için uçuş zamanı (TOF) görüntüleri kullanın. Bilgisayardaki DICOM dosyalarını indirin ve segmentasyon yazılımını açın. Farklı görüntüleme yöntemlerinin dosyalarını içe aktarın ve görüntüleme verileri içeren klasörü seçin. CT görüntüleri tıklayın ve bir ses işleme modülü (Volren) ile bağlayın. Daha gerçekçi bir görüntüleme için Specular’ı seçin ve yalnızca kemiği görselleştirmek için renk aktarım kaydırıcısını ayarlayın. MRI dizilerini alarak devam edin ve bunları bir ses işleme modülüne de bağlayın. Kayıt MR Ve CT görüntüleri örtüşmedığından, farklı görüntüleme verilerini birleştirmek gerekir. Bu nedenle, MRI veri setine sağ tıklayın ve Bilgi İşlem > Affine Kaydı’nıseçin. Modülün beyaz karesini tıklatarak Başvuru’yu seçin ve imleci CT’ye sürükleyin. Kayıt Modülü’nün özelliklerinde tüm ayarları varsayılan olarak bırakın ve Hizalama Merkezleri’netıklayın, ardından Kaydet’itıklatın. İki farklı görüntüleme veri kümesi şimdi erimiş. Diğer tüm görüntüleme veri kümeleri için bu adımı yineleyin. Eşleşen doğruluğun doğrulanması: Ses görüntülerini gizleyerek (modülün turuncu karesine tıklayın) ve MR görüntülerine bir OrthoSlice modülü ekleyerek eşleşen doğruluğu kontrol edin. Beyaz üçgen tıklayın ve Colorwashseçin. Sonraki beyaz kare üzerine tıklayın, Veri seçin ve üzerine fare sürükleyerek CT verileri ile bu bağlantı noktası bağlayın. Kemikli kafatası yapılarına yerleştirilmiş sinirsel yapıları görselleştirmek için renk kaydırıcısını ayarlayın. Kafatası ve beyin yüzeyleri ile ventriküller arasındaki sınıra bakarken ağırlık faktörü kaydırıcısını değiştirerek herhangi bir yanlış hizalama olup olmadığını kontrol edin. Koronal ve sagital yönlerde farklı dilimler üzerinde bu işlemi tekrarlayın. Hacimsel düzenleme OrthoSlice modülünün görünürlüğünü devre dışı bırakın ve CT’nin ses işlemesini yeniden etkinleştirin. CT verilerine gidin ve bu durumda -2.048 veri kümesindeki en düşük değeri arayın. Sonraki bir Birim Edit modülü ekleyin, Volren modülünü çıktı verilerine bağlayın ve Dolgu Değerini -2.048’e ayarlayın. İçi Kes’e tıklayın ve 3B viewport’ta kaldırılacak bölgeyi işaretleyin.NOT: Kaldırılmaması amaçlanmayan parçalarla örtüşmemek önemlidir. Bu örnekte, mandibula kemiğinin ve üst servikal vertebranın bazı kısımları çıkarıldı. Kemiğin segmentasyonu Daha sonra, kalan kemik segmente edilmeli ve bir yüzey örgü dönüştürülmelidir. Bunu yapmak için SegmentasyonDüzenleyicisi’ne tıklayın, değiştirilmiş CT görüntü dizisini seçin ve Yeni’yetıklayarak yeni bir Labelset ekleyin. Şimdi bir segmentasyon seçeneği olarak Eşik’i seçin. Bir CT durumunda alt kaydırıcıyı ~250 değerine ayarlayın. Aksi takdirde, alt eşiği ayarlayın ama herhangi bir yumuşak doku seçme kaçının. Sonraki Tıklayın Seç ve son olarak etiket kümesine seçim eklemek (kırmızı artı simgesine tıklayarak). Havuz Görünümünedön. CT için yeni bir etiket kümesi oluşturuldu. Sağ tıklayın ve Bilgi İşlem > Surface Gen’iseçin, Kompaktlat seçeneğini işaretleyin ve Uygula’yıtıklatın. Son olarak, bir SurfaceView modülü ekleyin ve oluşturulan kafesin rengini ayarlayın. Diğer yapıların segmentasyonu Önceki adımları yineleyerek diğer ilgili yapıları ekleyin. Tümör durumunda eşik operasyonu yerine manuel segmentasyon kullanılmıştır. Manuel segmentasyon gerçekleştirmek için SegmentasyonDüzenleyicisi’ne gidin ve her dilimdeki tümör gibi yapıları işaretlemek için manuel segmentasyon seçeneğini (fırça simgesi) seçin. Son olarak artı simgesine tıklayarak seçimi yeniden ekleyin. Böylece tümör, optik sinir ve intrakranial damarlar parçalanacak ve modele eklenecektir. Meshes verme Son olarak, kafese sağ tıklayarak ve Kaydet’e tıklayarak oluşturulan kafesleri STL biçiminde dışa aktarın. Dosya biçimi olarak ikili STL’yi seçin. 2. Çok renkli baskı için sanal 3D modelin hazırlanması NOT: Bu protokolde baskı hazırlığı için kullanılan yazılım Netfabb Premium 2019.0’dır. Autodesk eğitim programında bu yazılımın ücretsiz kullanımını sunmaktadır. Veri aktarın ve otomatik onarım gerçekleştirin. Yazdırma hazırlama programını açın ve önceki adımlarda oluşturulan meshes’i yeni parçalar olarak aktarın. Otomatik Onarım’ı denetleyin ve İçe Aktar’ıtıklatın. Küçük gevşek parçaları silme Kafatasını seçin ve Kabukları Değiştir > Parçalara Böl’etıklayarak kabuklarını parçalara bölün. Bu kafatası kemiğine bağlı olmayan gevşek nesneleri ayırır. Kafatası kemiğini seçin ve görünürlüğünü kapatın. Şimdi diğer tüm parçaları seçin ve silin. Kafatasının görünürlüğünü tekrar titretin. Diğer tüm nesneler için bu adımı yineleyin. Çakışan bölgeleri kaldırın.NOT: Kafatasının petrous apeksindeki tümör gibi bazı bölgelerde her iki cismin geometrileri birbiriyle kesişir. Yazdırma hatalarını önlemek için bu tür kesişimleri kaldırmak gerekir. Kesişen iki nesneyi seçin ve Boolean İşlemleri’nitıklatın. Diğerinden çıkarılacak nesneyi listenin kırmızı tarafına taşıyın ve Uygula’yıtıklatın. Şimdi iki nesne açıkça ayrılmış. Bu onların görünürlük değiştirerek kontrol edilmelidir. Tümörün ve tümörün içindeki atardamarın birbirinden net bir şekilde ayrılmasını sağlamak için bu adımları tekrarlayın. Gerektiğinde destek yapıları ekleyin. Baziler arter durumunda, baskı dan sonra nesnenin gevşek bir parçası olmasını önlemek için ek destekler gereklidir. Yeni bir nesne ekleyin, bu durumda bir silindir(Dosya > Parça Kitaplığı),ve gerektiğinde boyutlarını ve alt bölümlerini ayarlayın. Tamamen kafatası ve damar geometrisi ile kesişecek silindir yerleştirin. Şimdi kemik ve kan damarı içindeki parçaları çıkarmak için tekrar Boolean operasyonu gerçekleştirin. Gerektiğinde (örn. optik sinir) daha fazla destek eklemek için bu adımı tekrarlayın. 3. Seçilen parçaların hacimsel renklendirmesi için hazırlık NOT: Belirli parçaların hacimsel renklendirmesine izin vermek için, nesnenin içinde sadece bir yüzey kabuğu değil, birçok alt kabuk (ek yüzeyler) oluşturmak gerekir. Bu durumda tümörü seçin ve ondan yeni bir kabuk oluşturun (sağ tıklayın > Değiştir > Kabuk Oluştur). İç Ofset Modunda 0,3 mm’lik bir kabuk kalınlığını 0,15 mm hassasiyetle ayarlayın ve uygulayın. Orijinal Part’ı Koru onay kutusunu seçin. Bu orijinal yüzeye 0,3 mm mesafe ile bir iç kabuk oluşturur. Her iki merminin dış yüzeyini seçin ve ondan yeni bir kabuk oluşturun. İçi Boş Mod’da 0,15 mm hassasiyetle 0,25 mm’lik bir kabuk kalınlığı seçin. Ayrıca Orijinal Part onay kutusunu kaldır’ı seçin. Bu, bitişik iki kabuk arasında 0,05 mm’lik bir boşluk oluşturur. Sabit kalınlıklara ve değişmez uzaklıklara sahip birden fazla iç kabuk oluşturulacak şekilde 3.1-3.3 adımlarını tekrarlayın.NOT: Düzgün hacimsel boyama elde etmek için 0,35-0,25 mm kabuk kalınlığının yanı sıra 0,1-0,05 mm’lik bir ofset kullanılması önerilir. Kan damarları gibi diğer tüm nesnelerle 3.1-3.4 adımlarını tekrarlayın. 4. 3B modelin renklendirme ve dışa aktarımı NOT: Farklı iç içe kabukları da dahil olmak üzere modelin tüm parçalarının boyama, Netfabb yazılımı kullanılarak yapılır. Sol taraftaki Parçalar Menüsünde renklenecek bir parça seçin. Doku ve Renk Kafesi simgesine çift tıklayın. Sağ taraftaki renk çubuğunu tıklatarak bir renk seçin. Sol üst menüde Kabuklar üzerindeki Boya simgesine tıklayın. Daha sonra ekran merkezinde görüntülenen modele sol tıklayın. Son olarak sağ alt köşedeki Değişiklikleri Uygula kutusuna sol tıklayın. Eski Parçayı Kaldır seçimini doğruladık. Bu adımları sırasıyla diğer tüm nesneler ve kabuklarla yineleyin. Tüm nesneleri dışa aktarın. Destekler ve iç kabuklar da dahil olmak üzere yazdırılacak tüm nesneleri seçin ve bunları tek tek dosya olarak dışa aktarın. STL biçimi renk bilgilerini taşıyamadığından VRML (WRL) biçimini seçtiğinizden emin olun. 5. 3B modelin yazdırıl ve işlenmesi 3B yazıcıyı ayarlamaNOT: 3DPrint Yazılımı (Sürüm 1.03) ZPrinter 450 bağlayıcı püskürtme makinesini kontrol etmek için kullanılmıştır. Yazılımı açın ve Açık’a tıklayarak ve ilgili tüm verileri seçerek renkli VRML dosyalarını içe aktarın. Sağ alt pencere köşesindeki Aç düğmesine tıklayın. Sonraki pencerede birim olarak milimetre seçin. Konum ve Yönlendirmeyi ve Tüm Dosyalar aparatlarına Ayar Yap’ı kontrol ettiğinizden emin olun. Son olarak malzeme türü olarak Z151’i seçin. İleri düğmesine tıklayın. Yapı hacminin içindeki 3B nesneleri konumlandırmak için +A tuşuna basarak tüm nesneleri işaretleyin. Yapı hacminin XY görünümünü temsil eden sol üst pencerede, işaretli nesneleri tıklatın ve merkeze sürükleyin. Yapı hacminin XZ görünümünü temsil eden sol alt pencerede, sarı çizginin üzerindeki alt kısmın ortasındaki nesneleri tıklatın ve sürükleyin. Tüm kafatası modeli basılmışsa, açıklığın yukarı ya doğru baktığından emin olun. İzole edilmiş küçük modeller yazdırılırsa, bu yönlendirme ilgili parçaların mukavemetini artıracağı için, gemiler gibi hassas parçaları XY düzlemiyle hizaladığından emin olun. Sağ taraftaki pencereye tıklayıp taşıyarak modellerin doğru yönünü kontrol edin. Oluşturma işlemine hazırlanmak için üst menüdeki Kurulum simgesine tıklayın. Doğru Malzeme Türünün seçildiğinden ve Katman Kalınlığının 0,1 mm olarak ayarlandıklarına emin olun. Taşma Payı işaretlenmeli ve Tek Renkli Yazdırma seçeneği işaretlenmemelidir. Yazdırma işlemini başlatmak için üst menüdeki Oluştur simgesine tıklayın. Sonraki pencerede Tüm Yapı’yı seçin ve Tamam düğmesini tıklatın. Aşağıdaki Yazıcı Durumu diyaloğunda listelenen tüm öğelerin doğru ayarlandıkdığından ve yazıcının çevrimiçi olduğundan emin olun. Ardından, diyalog kutusunun alt kısmındaki Yazdır düğmesine tıklayın. Modelin işlenmesi sonrasıNOT: Gevşek tozu ve sertleşme çözeltisini kullanırken her zaman bir laboratuvar paltosu, eldiven, göz koruması ve maske takın. Her zaman iyi havalandırılan bir alanda çalışın. Açma Baskı bittikten sonra, entegre elektrikli süpürge ile gevşek tozu dikkatlice çıkararak modeli boşaltın. İnce yapıların parçalanmasını önlemek için modele emme tüpü ile doğrudan temas etmemek önemlidir. Modeli çıkarın ve basınçlı hava uygulayarak ve yumuşak bir fırça ile temizleyerek temizleyin. Daha kalın, daha kararlı, modelin parçaları ayrıca daha sert bir fırça ile zemin olabilir. Bu isteğe bağlı adım daha pürüzsüz bir yüzey kaplaması sağlar. Bu durumda modelhala çok kırılgan olduğunu unutmayın. Infiltrasyon Modeli plastik bir küvetin içine koy. Beyazımsı alanlar görünmeyene kadar sertleştirme solüsyonu ile dikkatlice sızın. Fazla çözelti, tüm yüzey detaylarını korumak için basınçlı hava ve tek kullanımlık kağıt havlularla çıkarılmalıdır. Tamamen kuruyana kadar model tedavi birkaç saat bekleyin.