Usando extrusão de plástico moderno e tecnologias de impressão, agora é possível de forma rápida e barata de produzir modelos físicos de dados de raios-X CT tomadas em um laboratório. A impressão tridimensional de tomografia de dados é uma visualização poderosa, pesquisa e ferramenta educacional que pode agora ser acessado pela comunidade de imagem pré-clínica.
Three-dimensional permite a impressão para a produção de objectos altamente detalhados através de um processo conhecido como aditivo de fabrico. Tradicionais, molde de injeção de métodos para criar modelos ou partes têm várias limitações, o mais importante dos quais é a dificuldade em fazer produtos altamente complexos em tempo hábil, a maneira custo-efetiva. 1 No entanto, melhorias graduais na tecnologia tridimensional de impressão resultaram em ambos os instrumentos high-end e economia que estão agora disponíveis para a produção fácil de modelos personalizados. 2 Estas impressoras têm a capacidade de extrusão de objetos de alta resolução com detalhes suficientes para representar com precisão em imagens geradas a partir de um vivo de raios-X pré-clínico tomógrafo . Com a recolha de dados adequada, pronta para a superfície, e edição stereolithographic, é agora possível e barata de produzir rapidamente detalhados estruturas de tecidos moles e do esqueleto a partir de dados de raios-X de TC. Mesmo em fases iniciais de desenvolvimentomento, os modelos anatômicos produzidos pela tridimensional apelo de impressão para ambos os educadores e pesquisadores que possam utilizar a tecnologia para melhorar a proficiência visualização. 3, 4 Os benefícios reais deste resultado do método a partir da experiência concreta de um pesquisador pode ter com dados que não podem ser adequadamente transmitida através de uma tela de computador. A tradução dos dados pré-clínicos em 3D para um objeto físico que é uma cópia exata do assunto de teste é uma ferramenta poderosa para visualização e comunicação, especialmente para a pesquisa de imagens relativas aos alunos, ou aqueles em outros campos. Aqui, nós fornecemos um método detalhado para imprimir modelos de plástico de estruturas ósseas e órgãos derivados de raios-X TC utilizando uma Albira de raios-X do sistema CT em conjunto com PMOD, ImageJ, MeshLab, Netfabb, e ReplicatorG pacotes de software.
Raios-X CT conjuntos de dados de um rato que vive Lobund-Wistar e um ex vivo Nova Zelândia crânio Coelho Branco foram utilizados para demonstrar a viabilidade da produção de objetos 3D a partir de dados pré-clínicos biológicos. Os modelos foram gerados por meio de três fontes diferentes: 1) A MakerBot Replicator popular, 2) A terceira empresa Shapeways Inc, e 3) A alta qualidade comercial Projet HD 3000. Cada impressora foi capaz de gerar objetos que satisfizeram a meta princípio da visualização de dados melhorada.
Durante o processo de impressão de dados pré-clínicos de CT, as vantagens e desvantagens de cada um dos métodos de impressão foram determinados e sintetizadas para o utilizador final. A MakerBot Replicator é um barato (US $ 1.750) solução de bancada que é acessível a praticamente qualquer laboratório em todo o mundo. É possível imprimir em várias cores com entradas baratas (um CT de ratos com pulmões usados cerca de US $ 3,50 em plástico). No entanto, o MakerBot é limitado pela resolução,e, assim, alguns modelos terá de ser aumentada para extrusão adequada e visualização da estrutura pretendida. Shapeways Inc. fornece um número notável de seleções com relação à cor e material. Os modelos são de alta resolução, e robusto. Enquanto os preços são cerca de 10 vezes maior do que a MakerBot em uma base por unidade (um CT de ratos com pulmões foi 41,61 dólares), um usuário pode executar um número limitado de postos de trabalho e evitar o custo inicial da compra de uma impressora. O tempo de espera de duas semanas de Shapeways é uma desvantagem menor. O Projet HD 3000, desde modelos em circulação em termos de resolução e força. Tivemos a sorte de contratar a impressão de nossos objetos no HD Projet 3000 em Inovação Parque em Notre Dame (cerca de US $ 30 para um CT de ratos com pulmões de mão de obra e materiais). Os usuários podem ter dificuldade com o acesso a este tipo de equipamento, como eles estão com preços na faixa de US $ 80.000, e é complicado para imprimir com várias cores também. Uma vez que cada instrumento / fabricantefornece uma métrica diferente para descrever a resolução para a impressão de objecto (nível mínimo de detalhe Shapeways = 0,2 mm, a espessura mínima da parede = 0,7 mm, a espessura do corte MakerBot 5 = 0,2-0,3 mm, com um bocal de 0,4 mm, 6 Projet HD 3000 = 656 DPI x 656 x 800 com uma precisão de 0,025-0,05 mm), uma avaliação qualitativa de resoluções relativas entre cada sistema sugere que ambos Shapeways e Projet sistema HD pode imprimir em alto detalhe de escala, enquanto alguns objetos deve ser ampliado para o uso bem sucedido de a MakerBot. Colectivamente, todos os três métodos são amigos do ambiente e fornecem um meio conveniente para atingir a produção fácil de altamente detalhados modelos pré-clínicos de raios-X de TC.
Conclusão
Aos poucos, a tecnologia de impressão 3D tornou-se mais acessível, os custos e complexidade foram minimizadas. 8, 9 Agora, literalmente qualquer um pode imprimir em alta resolução, objetos tridimensionais a partir de escavaçãoarquivos Ital. Estes detalhados objetos tridimensionais podem ser ferramentas úteis para educadores e pesquisadores. Além disso, eles fornecem um meio de comunicação visual que auxilia na obtenção de uma compreensão mais clara. 10 Por exemplo, os pesquisadores médicos podem usar amostra ou paciente modelos específicos para melhorar a comunicação e compreensão com os seus colegas e pacientes. 11 Embora a representação em telas 2D tem percorreu um longo caminho, não há absolutamente nenhum substituto para a experiência visual e sensorial de segurar um objeto real que é capaz de ser realizada, rodadas, examinado e movimentados. Um modelo emparelhado com uma representação de dados eletrônico é ainda mais poderoso, uma vez que permite aos pesquisadores examinar o objeto físico para regiões de interesse, e para encontrar essas áreas em um modelo de computador para análise quantitativa mais. Com a recolha de dados adequada, pronta para a superfície, e edição stereolithographic, é possível produzir rapidamente detalhada, relatiVely modelos de baixo custo a partir de dados de raios-X CT. Aqui, nós fornecemos um passo, pelo método detalhado passo para a produção de um modelo tridimensional de dados pré-clínicos em animais de pequeno porte recolhidos com um raio-X micro-CT. Nós adquirimos o nosso in vivo e ex vivo CT conjuntos de dados usando uma estação de imagem Albira, e realizado tratamento posterior com PMOD, ImageJ, MeshLab e pacotes de software Netfabb. Por fim, fornecem instruções detalhadas para permitir a impressão tridimensional modelo com uma gama de soluções comerciais. Em cada caso, o resultado final é um modelo que proporciona um único, de mão, manifestação física dos dados adquiridos tomográficos que seria normalmente restrito a um ecrã de computador.
The authors have nothing to disclose.
Nós acolhemos agradecer ao Instituto de Estudos Europeus Nanovic, a família Glynn Honors Program, Notre Dame Integrado Facility Imaging (NDIIF) e Carestream Health para o apoio financeiro para este projeto. Pesquisa sobre o desenvolvimento de coelho craniana apoiada pela NSF BCS-1029149 para MJR.
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