在心血管领域,这些包括3 d-echocardiography /超声成像技术,3 d-rotational血管造影(3半径标注),计算机断层摄影(CT)和磁共振(先生)成像提供了精确的解剖学的直接信息和间接的血流动力学的影响。3 d-multimodality图片集成严重提高可靠性、准确性和解决这些模式,然而,作为实时图像不收购,三个存在局限性:(1)病人的位置或设备的任何改变会导致登记的不一致;(2)静态模型不占心脏和呼吸运动;和(3)三维模型是在二维平面上投影屏幕的视觉。3 d打印的解剖模型保持不变,但是它们是不同的,提供互动和实践方法。个性化的成像和解剖造型给外科医生提供了一系列的优点,如更好的理解复杂的解剖学、术前规划和虚拟手术,术中制造艾滋病和假肢,评估预期结果的能力,提高在多学科团队和与病人沟通。
3 d印刷流程,制造特定的原型
3 d打印包含连续步骤的预处理(数字数据采集,细分)、生产(实际stereolithographic印刷,即加法制造)和后期制作(过程类似于雕塑凿切和细化)。首先,数字成像的数据来源(CT-angio, MRI和超声心动图)。最常见的ECG-gated breath-held对比度增强ct血管造影用于空间分辨率可以达到0.3 - -0.7毫米。数据集是由一个特殊的处理3 d软件模拟,实现,鲁汶,比利时和一个可旋转的数字(虚拟)三维模型分割。分割的准确性取决于原始数据的完整性和清晰和适当的选择分割值。感兴趣的领域和结构暴露而其他人(暂时)移除。所有这些都需要亲密的解剖学知识。因此,外科医生的参与/形态学家建议;分割也费时,费力,目前并不可行的自动化。
虚拟模型(有限元或”。stl文件)已经在大多数情况下提供了不可或缺的见解。实际印刷过程包括快速成型和添加剂制造,一层一层地建造部分。在我们的临床实践3 d打印两个原型:一个真正的真人大小的(血容量)固体模型提供了确切的尺寸结构;另一个1.5 - -2.5 x-magnified(或扩展)空心模型是印在透明、灵活的材料。这允许模拟操作的手术方法和步骤的高保真(虚拟手术)。术中评估可以确定解剖三维模型的准确性。原型有助于改善患者安全,缩短了操作时间,导致成功的结果。
在多个3 d打印模型改进的好处多学科临床团队内部沟通和病人/家庭教育。新程序的可行性可能尝试了不同的形态特征。除了上市和记录的优势,3 d打印礼物可能的缺点:劳动和技术密集型制造业提出了额外的成本,需要额外的人员和基础设施(例如3 d印刷设备)。预计3 d印制技术将有一个重要的角色在提供特定的(单独定制)植入假体,尤其是进化生物打印技术。Bioscaffolds播种与接受者的祖细胞可能发展成复杂的结构,最终组织和器官。在心脏手术,所有这一切都有助于实现最终目标创建一个理想的心脏瓣膜植入。
3维模型和印刷在儿科心脏外科手术中的应用
儿科心脏外科处理广泛的患者的年龄(从新生儿到成人先天性)、敏度(从突发事件到选择性和/或手术),和复杂性。大多数操作执行的特别关注预期的增长结构和病理生理学的变换。这些方面我们的纪律标记为先锋的拥抱新模式,如3 d打印技术的进步,生物打印,新颖的方法和材料的利用率。
儿科心脏手术也是一个纪律,个人决策是关键在规划复杂的手术计划。术前准备开始详细的知识一般patho-morphology在考虑一个单独的外科手术。从历史上看,一代又一代的内科医生和外科医生教育的帮助下心脏标本来自患有先天性心脏病,但他们也代表形态的一般特征。
莫德Abbott博士(1869 - 1940年),创始人patho-morphology先天性心脏病,1904年开始“博物馆示威”,已成为医学学校课程的一部分。近年来,然而,这些标本的可用性已经成为限制由于加强数据保护法规,减少数量的尸检,自然减员的标本和最重要的是先天性心脏病患者生存。标本来源的显著下降。
档案转移标本的形态和临床数据到数字平台,创建一个虚拟博物馆可以解决这个问题。首先,标本与高分辨率扫描微型电脑断层扫描(它可以达到10微米的分辨率)。接下来,数字信息分割创造3 d虚拟模型,可以在各种3 d打印的材料。虚拟博物馆提供了无数的培训和教育的机会,术前计划和虚拟手术,患者家属教育等。
引入2 d-echocardiography增强的解剖学知识的重要性在我们的纪律,进一步强调更新的成像方式。交互性和实践方法是现代医学和研究生教育的关键,特别是在新一代的外科医生的培训。与此同时,外科实习生已经成为相当陡峭的学习曲线;现在没有抵押品发病率和死亡率容忍。访问档案形态——如前所述,成为限制。基于仿真的方法印着3 d(虚拟)模型和原型(临床病例的场景和标本)可以克服这些困难,满足形态展示的需求。医学教育医学生,学员,临床多学科团队,向患者/家属和社区。
3 d打印的原型经常利用改善的理解形态复杂的re /操作。3 d可视化的心房肺循环和体循环静脉的解剖学和连接复杂的心房令人困惑的过程提供独特的裁剪几何分离具有挑战性的补丁的可能性。同样,脑室隧道和肌肉切除的帮助下可以设计模型。缩放、透明hollow-models印刷在柔性材料非常适合规划心脏内的程序段可以注册不同的颜色帮助识别的结构。血容量模型尤其方便测量和规划程序的大血管及其分支。实际的3 d打印模型共同与3 d虚拟模型利用这些后可以打开,数字修改,等精度的模型很好,即使在温和的后期制作平滑。熟悉一些预期的手术解剖和规划替代手术场景(手术仿真、虚拟手术)结果安全裕度的提高。作为一个关键的经验尚未积累由于高度个人化和变量情况下,没有结论可以得出3 d-prototypes是否有效地节省时间,或其他费用。个人经验识别患者安全,减少并发症的发生,最终提高护理质量为主要优势。
全国卓越中心(COE)的3 d打印医疗保健
充满活力和不断变化的社会文化和科学背景的阿拉伯联合酋长国要求建立卓越中心(COE) 3 d打印技术领域的医疗保健。有五个关键支柱这样一个成功的企业。最重要的是,政府领导应该拥抱和支持这个迅速发展和开拓区域通过提供透明的法律框架和一系列的补贴项目。项目由特定的临床应用在骨科,颌面外科、整形外科bioscaffolds心血管外科假肢和发展,生物工程材料,3 d打印的组织和器官等。
参与当地的学术研究组织在生物医学和生物工程科学也很关键提供科学领导和适当可行的项目的优先级。
第三支柱是临床医疗的介入(专业和提供机构),单个项目能找到他们意识到,为研究结果,提供持续的反馈。第四,医疗投资方应该激励和参与。金融覆盖全球3 d打印的模型和艾滋病仍未得到解决。目前,没有在国际上建立当前程序的术语(CPT)代码用于保险公司和/或医疗金融机构支付费用3 d打印。
最后,第五个关键要素是当地3 d打印技术的集成公司,作为一个接口与世界发展的技术。他们开创性的适应新方法从3 d印刷以外的医疗保健。治理COE应该基于合作和所有主要参与者之间的沟通以及政府的法律框架,建立了科学指导研究、临床受益的病人,和财务可持续性。
未来前景
3维模型技术的另一个方向是图像引导手术/增强现实。通过这种形式,针对病人的三维模型或全息图投射到一个固定的点在虚拟空间或直接叠加在手术区域的结构。因此,三维全息模型的关键标志是识别和搭配同行患者的解剖。结合机器人、光学显示手术可以彻底改变:它可以让程序在心脏灌注保存/器官功能操作。操作员对全息模型执行程序在3 d虚拟现实和机器人显微操纵器将相同遵循相同的病人的实际手术领域的运动。当然,有无数的问题有待解决,如全息模型之间的交互性和真正的器官——后者移动和改变形状和大小的心动周期时间与虚拟模型应该完全遵循——就更不用说。然而,这样的前景在3 d技术振兴一个知识的兴奋与解剖学建立医学科学和五百年前为现代外科方法铺平了道路。
Laszlo博士基拉的椅子是3 d医疗印刷会议将于2018年1月29 - 30日在阿拉伯世界卫生大会。
图片标题:
Laszlo基拉博士医学博士股份,哈里发医学儿科心脏外科主管城市在阿布扎比
马克:以下是数据使用的标题与文章:
图1:3 D虚拟(A, B)和3 D打印(C, D)模型修改后的主动脉弓Norwood-1拱修复
答:主动脉弓的数字3 d模型,其分支机构和肺动脉;左前斜侧面图。B:后的看法。C:主动脉弓的3 d打印的原型,其分支机构和肺动脉,真人大小的固体模型;左前斜侧面图。D:主动脉弓的3 D打印的原型,其分支机构和肺动脉,3 x-magnified大小、空心模型;后的看法。网站的阻塞用*。
(缩写:刀:降主动脉;innom:无名动脉;LCA:左颈总动脉;摘要:左肺动脉;LSCA:左锁骨下动脉;neo-Ao (PT): neo-aorta;RCA:右颈总动脉;RMBTS:对修改Blalock-Taussig分流;战:对肺动脉;RV / PT:右心室肺动脉干接点)。
图2:左心室流出道梗阻的看法(LVOTO) 3 d打印模型和参考。
突出的肌肉组织显著限制从心室流出(黑开放)。形态的模型看起来与术中证实的探索。
图3:3 d虚拟模型法洛四联症和肺动脉瓣缺席
打开模型在水平平面的主动脉根部,从上空俯瞰。孔板的左冠状动脉(LCA)被夷为平地,严重妨碍扩张肺动脉(战)。LCA远小于右冠状动脉(RCA)。右侧结构(上腔静脉:SVC和右心室:房车)是蓝色的;左半球结构(左心室:LV;右上肺静脉:RUPV;左上肺静脉:在勃艮第LUPV)明显。打开和旋转模型提供了无与伦比的洞察的亲密空间关系的结构。
