Закрытие ушка левого предсердия под контролем 3D-печати на основе компьютерной томографии: исследование случай-контроль
Введение
«Мы стремились оценить дополнительную ценность 3D-печати ушка левого предсердия (УЛП), полученного на основе компьютерной томографии сердца (КТС), в определении размера устройств для окклюзии УЛП (LAAO) по сравнению со стандартными измерениями, используя в качестве конечной точки возникновение протечки (недостаточного закрытия) УЛП».
Методы и материалы
В этом пилотном ретроспективном исследовании случай-контроль «мы оценили 6 пациентов с протечкой УЛП (случаи) и 14 подобранных пациентов без протечки УЛП (контроль) после LAAO. Все пациенты перед процедурой LAAO прошли КТС и чреспищеводную эхокардиографию (ЧПЭ). Процедура LAAO выполнялась под контролем ЧПЭ и кардиоангиографии (КА), а размер устройства определялся на основе ЧПЭ, КТС и КА. Для каждой группы была изготовлена персонализированная 3D-модель УЛП с использованием предоперационных КТ-изображений. Модель была в конечном итоге напечатана на настольном 3D-принтере Form 2* (Formlabs Inc., MA, USA), основанном на технологии стереолитографии. Зона фиксации (landing zone) УЛП затем была измерена вручную с помощью цифрового штангенциркуля. Для подтверждения выбора использовали визуальную проверку позиционирования окклюдера УЛП. Наконец, размер, рекомендованный 3D-печатной моделью, сравнивался с размером имплантированного устройства для оценки соответствия, занижения или завышения размера и его связи с послеоперационной протечкой».
*Последней версией стереолитографического (SLA) 3D-принтера Form 2 является Form 4.
Результаты
«Сравнение размера имплантированного протеза с размером, определенным с помощью 3D-печатной модели, показало занижение размера у 11 пациентов (55%), соответствие у 7 пациентов (35%) и завышение в 2 случаях (10%)... Распространенность протечки УЛП была значительно выше в подгруппе пациентов с занижением размера имплантированного протеза (6 из 11 пациентов против 0 из 9 пациентов, p = 0,019)».
Обсуждение
«Используя протечку УЛП в качестве первичной конечной точки, 3D-печатные модели УЛП, полученные на основе КТС, по-видимому, более точны для подбора размера устройства LAAO по сравнению со стандартной оценкой, основанной на предоперационных ЧПЭ, КТС и КА, независимо от имплантированного устройства».
Заключение
«3D-печать УЛП, полученного на основе КТС, осуществима и может добавить ценности к определению размера протеза устройства LAAO, полученному на основе КТС, ЧПЭ или КА, за счет снижения протечки УЛП».
Цитирование: Michele Conti, Stefania Marconi, Giuseppe Muscogiuri, Marco Guglielmo, Andrea Baggiano, Gianpiero Italiano, Maria Elisabetta Mancini, Ferdinando Auricchio, Daniele Andreini, Mark G. Rabbat, Andrea Igoren Guaricci, Gaetano Fassini, Alessio Gasperetti, Fabrizio Costa, Claudio Tondo, Anna Maltagliati, Mauro Pepi, Gianluca Pontone, Left atrial appendage closure guided by 3D computed tomography printing technology: A case control study, Journal of Cardiovascular Computed Tomography, Volume 13, Issue 6, 2019, Pages 336-339, ISSN 1934-5925, https://doi.org/10.1016/j.jcct.2018.10.024
3D-печатные модели для планирования окклюзии ушка левого предсердия: Подробный рабочий процесс
Введение
«Окклюзия ушка левого предсердия (LAAO) — это процедура структурной интервенционной кардиологии, которая предлагает несколько возможностей для применения аддитивных технологий. Литература показывает растущий интерес к использованию 3D-печатных моделей для планирования процедуры LAAO и выбора окклюзирующего устройства. Это исследование направлено на описание полного рабочего процесса создания 3D-печатной модели УЛП для планирования процедуры LAAO».
Методология/Подход
«В дополнение к получению диагностических изображений, рабочий процесс состоит из трех основных этапов: сегментация изображений, 3D-моделирование и 3D-печать…
Различные аддитивные технологии и материалы были проанализированы, чтобы определить, какие из них обеспечивают наилучший ответ на запросы медицинского оборудования в отношении гибкости, прозрачности и экономической эффективности модели на предварительном этапе деятельности. Технология Polyjet (Stratasys, Eden Prairie, MN) и стереолитография Formlabs (Formlabs; Somerville, MA) были признаны наиболее перспективными среди всех других процессов… Образцы различных материалов Polyjet Cardiac были напечатаны на принтере J850 Digital Anatomy Printer и сравнены с образцами из смолы Elastic 50A, напечатанными на 3D-принтере Formlabs Form 3B+. Заключение медицинского оборудования было в пользу SLA; гибкость и тактильная реакция считались схожими для двух разных технологий, но отпечатки SLA продемонстрировали превосходную прозрачность и более низкую стоимость».
«Модели печатаются с использованием SLA 3D-принтера Formlabs 3B+ из прозрачного материала Elastic 50A. Процесс печати занимает в среднем 6,5 часов для каждой модели со средним объемом материала 12,8 мл на модель. Принтер позволяет печатать до четырех разных моделей одновременно, сокращая общее общее время печати примерно до 9 часов».
Результаты
«Модели, произведенные по описанному рабочему процессу, использовались в больнице Careggi во Флоренции в качестве вспомогательного инструмента планирования LAAO в 10 интересующих случаях, продемонстрировав хорошую корреляцию с современным программным обеспечением для выбора устройства и улучшив понимание хирургом анатомии пациента и позиционирования устройства».
Обсуждение
«Преимущества 3D-печатных моделей в планировании процедур SHS (структурных заболеваний сердца) и, в частности, вмешательств LAAO, уже признаны в специальной медицинской литературе (Bartel et al., 2018; DeCampos et al., 2022; Fan et al., 2019; Oliveira-Santos et al., 2019; Wang et al., 2018). Настоящая работа не углубляется в эти преимущества, а призвана описать, как создавать 3D-печатные модели, пригодные для цели».
«… 3D-модели, созданные по описанной процедуре, использовались и были оценены медицинским оборудованием для улучшения понимания анатомии пациента, особенно в сложных случаях, таких как ретровертированное или двух-/трехдолевое УЛП, и позиционирования устройства в зоне фиксации».
«В деталях, медицинское оборудование было довольно тактильной обратной связью материала, сочтенной подходящей для представления поведения ткани УЛП. Гибкость модели была, таким образом, сочтена полезной для имитации фактического позиционирования устройства в шейке и устье УЛП. Прозрачность модели была сочтена полезной для визуализации пространственного положения устройства и его пространственной пропорции с окружающими анатомическими структурами».
Оригинальность/Ценность
«3D-печатные модели для планирования LAAO уже описаны в литературе [ссылки приведены в оригинальной статье]. Новизна статьи заключается в подробном описании надежного рабочего процесса для создания этих моделей. Надежность метода демонстрируется последовательными результатами, полученными для 10 различных изученных случаев».
Цитирование: Stomaci, T., Buonamici, F., Gelati, G., Meucci, F. and Carfagni, M. (2023), "3D-Printed models for left atrial appendage occlusion planning: a detailed workflow", Rapid Prototyping Journal, Vol. 29 No. 11, pp. 74-81. https://doi.org/10.1108/RPJ-10-2022-0351
Клиническая ценность виртуальной реальности по сравнению с 3D-печатью при врожденных пороках сердца
Введение
«Из-за сложной анатомии сердца и спектра патологий, связанных с различными типами врожденных пороков сердца (ВПС), полное и скрупулезное понимание морфологии ВПС и ведения пациента часто считается сложной задачей…. Как трехмерная (3D) печать, так и виртуальная реальность (VR) сообщаются как превосходящие современные методы визуализации в передаче более полной визуализации ВПС. Однако мало что известно об их клинической ценности в диагностической оценке, медицинском образовании и предоперационном планировании ВПС».
Материалы и методы
«Это перекрестное исследование направлено на решение этих вопросов путем привлечения 35 медицинских специалистов для субъективной оценки VR-визуализации четырех выбранных случаев ВПС по сравнению с соответствующими 3D-печатными моделями сердца (3DPHM). Шесть анкет были исключены из-за незаполненных разделов, следовательно, всего 29 записей (1 кардиорадиолог, 1 интервенционный радиолог, 3 общих радиолога, 4 ординатора по радиологии, 3 сонографиста, 16 рентгенологов и 1 студент-рентгенолог) были включены в анализ».
«Наборы данных КТ-ангиографии (КТА) четырех различных случаев ВПС были собраны и использованы в качестве исходных данных для этого проекта».
«Для целей 3D-печати цифровые модели сердца были преобразованы в формат стандартного языка тесселяции (STL). Модели были напечатаны из полиуретана … и гибкой смолы (Flexible V4 Resin, Formlabs, Somerville, Massachusetts, United States), оба с твердостью по Шору 80A».
Результаты и обсуждение
«Результаты показали, что модели VR и 3D-печатные модели сердца были сопоставимы с точки степени реализма… Двадцать один участник (72%) указал, что как VR, так и 3DPHM обеспечивают дополнительные преимущества по сравнению с обычными визуализациями медицинской визуализации».
«Из 29 участников 22 (76%) указали, что как VR, так и 3DPHM полезны для повышения уверенности хирургов при операциях по поводу ВПС. Никто не ответил «Нет» на этот вопрос, что говорит о позитивном отношении участников к этому аспекту».
Заключение
«Это исследование заключает о схожей клинической ценности как VR, так и 3DPHM при ВПС, хотя для получения их взглядов на полезность этих инструментов необходимы дальнейшие исследования с привлечением большего числа кардиологических специалистов».
Цитирование: Lau I, Gupta A, Sun Z. Clinical Value of Virtual Reality versus 3D Printing in Congenital Heart Disease. Biomolecules. 2021 Jun 14;11(6):884. doi: 10.3390/biom11060884. PMID: 34198642; PMCID: PMC8232263
Закрытие апикального мышечного дефекта межжелудочковой перегородки с помощью гибридного подхода с использованием шовной фиксации в правом желудочке
Введение
«Апикальные мышечные дефекты межжелудочковой перегородки (ДМЖП) иногда могут быть проблемой для хирургического закрытия без вентрикулотомии. Их расположение затрудняет доступ и визуализацию через трехстворчатый клапан со стороны поверхности правожелудочковой (ПЖ) перегородки. Поэтому для улучшения доступа к дефекту, избежания искусственного кровообращения (ИК) и вентрикулотомии использовался гибридный подход. Этот подход также может снизить заболеваемость, связанную с транскатетерным трансп venousным подходом. В этом отчете описывается гибридный подход к закрытию очень большого апикального мышечного ДМЖП у 11-месячного ребенка без апикального края с использованием ПЖ «шва-фиксатора» для предотвращения эмболизации устройства».
Материалы и методы
«КТ-ангиография (КТА) продемонстрировала апикальный мышечный ДМЖП размером 12×14 мм. 3D-модель была построена с использованием изображений конечного диастолического давления из КТА, и кровяной пул был сегментирован с использованием ITK-SNAP2 в масштабе 1:1. Вокруг кровяного пула была создана полая оболочка толщиной 1 мм и напечатана с удалением части свободных стенок желудочков на стереолитографическом (SLA) принтере Form 3 (Formlabs Somerville, MA) с эластичной смолой (Elastic Resin)».
Обсуждение
«Апикальные мышечные ДМЖП у маленьких детей могут быть трудны для хирургического закрытия из-за плохой прямой визуализации, в то время как чрескожное закрытие может быть ограничено из-за гемодинамической нестабильности, связанной с манипуляциями большим интродьюсером через проводниковую дорожку у маленького пациента. Прямая перивентрикулярная пункция свободной стенки ПЖ (гибридный подход) может значительно улучшить доступ к дефекту и позволить установить большие устройства».
«3D-модель также была изготовлена для улучшения понимания и визуализации анатомии пациента и усиления принятия решений как для интервенциониста, так и для хирурга. Кроме того, 3D-модель позволяет проводить репетицию процедуры в безрисковой среде, чтобы устранить anticipated difficulties до операции. Хотя было бы разумно попытаться использовать чисто трансп venousный подход, 3D-модель дополнительно усилила наше решение продолжить гибридный подход, учитывая анатомию ДМЖП относительно размера пациента и желание заякорить устройство. Техника «шва-фиксатора» была смоделирована на 3D-модели до процедуры. Как в модели, так и у пациента шов работал хорошо».
Заключение
«Гибридный подход с ПЖ «швом-фиксатором», направляемый 3D-моделью, может быть использован для закрытия больших апикальных мышечных ДМЖП у маленьких пациентов. Этот подход может добавить дополнительную страховку для предотвращения право-левой эмболизации устройства».
Цитирование: Escobar, AJ, Levi, DS, Van Arsdell, GS, Perens, GS, Mohan, UR. Apical muscular ventricular septal defect closure via hybrid approach using a right ventricular stay suture. Catheter Cardiovasc Interv. 2021; 97: E514– E517. https://doi.org/10.1002/ccd.29370
Оценка 3D-печатных моделей аномалий коронарных артерий: Опрос среди клиницистов и исследователей в университетской больнице Великобритании
Цель
«Оценить возможность трехмерной (3D) печати моделей аномалий коронарных артерий на основе данных КТ сердца и изучить их потенциал для клинического применения».
Материалы и методы
«Наборы данных КТ сердца пациентов с различными аномалиями коронарных артерий (n=8) были ретроспективно проанализированы и обработаны, реконструируя детальные 3D-модели для печати внутри учреждения на настольном 3D-принтере (Form 2, Formlabs) с использованием Белой смолы (White Resin)».
«КТ-сканы, а затем и 3D-печатные модели были представлены группам клиницистов (n=8) и сердечно-сосудистых исследователей (n=9). Модели оценивались по четкости анатомических деталей, пониманию аномалии коронарных артерий, общей воспринимаемой полезности и сравнению с КТ-сканами. Оценка характеристик моделей использовала вопросы типа Лайкерта (5-балльная шкала от «категорически не согласен» до «полностью согласен») или 10-балльный рейтинг (от 0, самый низкий, до 10, самый высокий). Анкета включала форму обратной связи, обобщающую общую полезность. Опыт работы участников с визуализацией (в количестве лет) также фиксировался».
Результаты
«Все модели были реконструированы и напечатаны успешно, с точными деталями, показывающими анатомию коронарных артерий (например, аномальная коронарная артерия, «крыша» коронарной артерии или коронарная аневризма у пациента с синдромом Кавасаки). Все клиницисты и исследователи предоставили обратную связь, причем обе группы сочли модели полезными в отображении анатомии и аномалий коронарных артерий и дополняющими просмотр 3D КТ-сканов. Группа клиницистов, у которых был значительно больший опыт визуализации, предоставила в среднем более восторженные оценки с точки зрения четкости, полезности и будущего использования моделей».
Заключение
«3D-печатные модели сердца могут быть осуществимо использованы для воссоздания анатомии коронарных артерий и улучшения понимания коронарных аномалий».
Цитирование: Lee M, Moharem-Elgamal S, Beckingham R, et al, Evaluating 3D-printed models of coronary anomalies: a survey among clinicians and researchers at a university hospital in the UK. BMJ Open 2019;9:e025227. doi: 10.1136/bmjopen-2018-025227
Восприятие трехмерной печатной модели сердца с точки зрения разных заинтересованных сторон: Сложный случай общего артериального ствола
Введение
«Представлен случай 11-летнего пациента мужского пола с общим артериальным стволом. У пациента имеется правая дуга аорты, восстановленный общий артериальный ствол, стеноз легочной артерии, а также стеноз кондуита, при этом обсуждается сложный хирургический план».
Методы и материалы
«Для того чтобы получить дополнительное представление об анатомии пациента до операции и облегчить общение с родителями пациента, была создана трехмерная (3D) модель его сердца и основных сосудов на основе данных компьютерной томографии. Обратная связь была собрана от разных заинтересованных сторон».
«3D-модель была создана на основе данных компьютерной томографии… Полученный файл поверхности был дополнительно обработан с использованием программного обеспечения для 3D-принтера (PreForm 2.10.3, Formlabs Inc., Somerville, MA, USA), которое позволило автоматически создать подложку вокруг модели для облегчения процесса печати. Модель была напечатана из белой смолы (Form2, Formlabs Inc.)… Весь процесс осуществлялся в нашем центре, принтер доступен внутри учреждения».
Результаты: Обратная связь от заинтересованных сторон
Пациент и его родители были поражены размером сердца, при этом родители дополнительно пояснили, что 3D-модель была более интуитивно понятным инструментом, чем медицинские изображения, а также «полезной точкой для разговора с другими членами семьи» и потенциально также в школе. Хирург и кардиолог прокомментировали, что получили лучшее понимание трехмерного взаимоотношения между значительно суженной правой легочной артерией и аортой, причем хирург в конечном итоге принял решение о разделении восходящей аорты довольно высоко для доступа к правой легочной артерии для пластики заплатой и, таким образом, планировал заранее остановить кровообращение. Специалист по визуализации отметил потенциал для «улучшения коммуникации на мультидисциплинарных совещаниях», в то время как стажер-медик, который также имел возможность оценить модель, отметил, что «иметь модель передо мной дает возможность увидеть конкретную аномалию делает этот случай гораздо более запоминающимся. […] 3D-печатные модели могут обладать огромным потенциалом в обучении патологии и анатомии для подготовки медицинских работников».
Заключение
«… настоящий отчет иллюстрирует, как модель, изготовленная внутри учреждения, помогла как хирургу, так и кардиологу получить дополнительное представление об анатомии до процедуры, а также родителям и пациенту — оценить ключевые концепции, такие как размер сердца, калибр сосудов, вовлеченных в процедуру, и их положение относительно друг друга. Собранная обратная связь по этому случаю также подчеркнула ценность пациент-специфичной модели для улучшения обучения и коммуникации среди профессионалов, в согласии с недавними наблюдениями».
Цитирование: Giovanni Biglino, Sarah Moharem-Elgamal, Matthew Lee, Robert Tulloh, and Massimo Caputo. The Perception of a Three-Dimensional-Printed Heart Model from the Perspective of Different Stakeholders: A Complex Case of Truncus Arteriosus. Front Pediatr. 2017; 5: 209. doi: 10.3389/fped.2017.00209
О нашей компании
TITAN 3D - поставщик и системный интегратор оборудования для 3D-печати, 3D-сканирования и автоматизированного контроля в промышленности, машиностроении, медицине.
Готовы ответить на все Ваши вопросы, проконсультировать по оборудованию, и подобрать лучшее оборудование для решения Ваших задач.
Каталог 3D-принтеров мировых производителей - проработку технологии, подбор оборудования, внедрение, пусконаладку и обучение берем на себя!
+7 (952) 243-77-75 I 01@titan-3d.ru I www.titan-3d.ru