Modelli anatomici specifici del paziente per la stampa 3D e AR / VR
Ricercatori statunitensi e canadesi hanno rilasciato un supplemento al loro corso pratico di stampa 3D Radiological Society of North America (RSNA) 2018, rivedendo le tecniche per la creazione di modelli di cancro cranio-maxillo-facciale stampati in 3D (CMF), ortopedici e renali. Questi modelli possono anche essere visualizzati sia in realtà virtuale che aumentata, come indicato nella loro recente pubblicazione ” Creazione di modelli anatomici specifici per il paziente per la stampa 3D e AR / VR: un supplemento per la Radiological Society of North America (RSNA) del 2018 certo “.
Man mano che la stampa 3D diventa più accessibile, economica e meno intimidatoria per gli utenti della corrente principale, gli ospedali e gli studi medici stanno iniziando a utilizzare questa tecnologia in loco e su richiesta per offrire un’assistenza più specifica per il paziente, sia nella creazione di modelli che dispositivi medici. Sia la realtà aumentata (AR) che la realtà virtuale (VR) tendono ad accompagnare anche la progettazione e la stampa 3D, specialmente nel campo medico in cui la visualizzazione è fondamentale per fare diagnosi, pianificare il trattamento e educare i pazienti, le loro famiglie e anche gli studenti di medicina.
“Per creare in modo efficiente modelli anatomici stampati in 3D e utilizzarli in sicurezza per scopi medici, i radiologi e i professionisti medici devono comprendere il processo di conversione dei dati di imaging medico in file digitali”, affermano gli autori.
“Pertanto, per educare i radiologi e altri professionisti medici sui passi necessari per preparare i dati DICOM per la stampa 3D, dal 2014 sono stati tenuti corsi pratici all’incontro annuale della Radiological Society of North America (RSNA)”.
I loro corsi sono solo a scopo didattico e non alla promozione di alcun prodotto, sottolineando l’uso del “software approvato dalla FDA”, con esempi in questo caso che rappresentano casi craniomaxillofacciale (CMF), ortopedici e renali.
Nella creazione di modelli ottimizzati, è necessario considerare parametri adeguati, insieme a quanto segue:
Risoluzione spaziale (circa 1 mm 3 )
Kernel di ricostruzione
Contrasto multifase
Riduzione degli artefatti metallici
Parametri di sequenza per MRI
Come nota, in genere non è conveniente eseguire ripetute immagini, oltre a presentare preoccupazioni in merito all’esposizione eccessiva alle radiazioni.
L’elaborazione delle immagini è stata fornita da Mimics inPrint , consentendo ai ricercatori di fabbricare regioni anatomiche di interesse dai dati DICOM. Il flusso di lavoro comprendeva i seguenti passaggi:
Crea ROI
Modifica ROI
Aggiungi parte
Modifica parte
Preparare la stampa
Gli strumenti principali utilizzati includono:
Ingrandisci
Padella
Scorrere
Ingrandisci
Naviga con un clic
Regolazione della soglia
Sono stati seguiti tre casi:
Frattura pelvica : con il modello stampato in 3D, i ricercatori sono stati in grado di aiutare i chirurghi a visualizzare le caratteristiche dei frammenti ossei e a fare strategie su qualsiasi intervento chirurgico imminente.
“I modelli pelvici stampati in 3D possono anche portare a migliori risultati perioperatori rispetto ai pazienti trattati con una preparazione preoperatoria convenzionale”, hanno affermato i ricercatori. “Possono anche essere create immagini speculari dell’emi-pelvi intatto opposto e possono essere utilizzate per placche di fissazione pre-contorno e queste sono state segnalate per ridurre i tempi chirurgici.”
Tumore della mandibola : i modelli stampati in 3D aiutano tutti i soggetti coinvolti a comprendere l’anatomia della mandibola, dal paziente al medico allo studente di medicina e possono anche fungere da guide chirurgiche di pre-pianificazione.
“Per rappresentare al meglio questa anatomia, abbiamo scelto di stampare usando il materiale a getto (Stratasys J750, Eden Prairie, MN) con la mandibola trasparente e il tumore e i nervi in colori ad alta presenza come blu e verde”, hanno affermato i ricercatori. ‘Il tempo di stampa totale per questo modello è stato di 9 ore e 24 minuti utilizzando un’impostazione di stampa ad alta miscelazione. ”
Tumore renale – I modelli stampati in 3D possono essere utilizzati sia per il processo di nefrectomia sia per la pianificazione della terapia ablativa. Il modello può essere utilizzato per valutare lo stato del tumore e la sua vicinanza ad altre anatomie. Il modello può essere utilizzato per scopi di formazione e per aiutare a ridurre i tempi in sala operatoria.
“I modelli AR o VR possono essere creati anche per tutti gli elenchi di casi, esportati e quindi preparati in Unity”, hanno concluso i ricercatori.
un’immagine TC coronale che mostra le ossa pelviche destra piegate tre volte, che mostrano colori simili per il pube, l’ischio e il femore. b Immagine TC coronale che mostra la divisione del bacino (blu) dal femore (nero). c Modello di computer 3D che mostra il pube (bianco) e l’ischio (giallo). d Fotografia del modello stampato in 3D 
Modello di tumore renale 3D visualizzato a in AR usando l’auricolare HoloLens AR (Microsoft, Redmond, WA), b in VR usando il software Syglass (Syglass, IstoVisio, Inc., Morgantown, WV) in combinazione con Oculus Rift (Facebook, Menlo Park , CA) ec in VR usando l’app Sketchfab (Sketchfab, New York, NY) e un dispositivo smartphone. Ogni struttura è numerata in modo tale che l’utente non familiare possa facilmente identificare ogni singola struttura: 1 – rene, 2 –veine, 3 – arteria, 4 – sistema di raccolta, 5 – tumore renale un’immagine TC assiale che mostra la segmentazione dei denti (verde) e del tumore (giallo). b Regioni anatomiche 3D di interesse tra cui tumore (blu), mandibola (bianco), denti (bianco) e nervi (verde). c Visualizzazione 3D del modello comprese tutte le parti anatomiche. d Modello di tumore della mandibola stampato in 3D che include la mandibola (chiara), i denti (bianco), il tumore (blu) e i nervi (verde) 
un’immagine TC coronale che mostra l’aorta e la selezione dell’arteria renale destra. b Visualizzazione 3D di strutture arteriose segmentate. c La regione arteriosa rimanente dopo il taglio è stata eseguita 
Passaggi del flusso di lavoro di Mimics InPrint, inclusi 1) Crea ROI, 2) Modifica ROI, 3) Aggiungi parte, 4) Modifica parte e 5) Prepara stampa 