התקדמות בטכנולוגיה רפואית שיפרה באופן משמעותי את התוצאות הניתוחיות ואת הטיפול בחולים.אחד ההתפתחויות המבטיחות ביותר הוא שילוב של הדפסה תלת-ממדית עם פלואורוסקופיה לתכנון כירורגי.סינרגיה זו מאפשרת למנתר להמיר את ה- intraactive או preoperative בזמן אמת-זמן אמת-זמן X-ray לתוך מודלים אנטומיים מוחשיים, ספציפיים לחולה, המאפשר הדמיה מפורטת מאוד של מבנים מורכבים.

הבנה של פלואורסקופיה ו 3D הדפסה

פלואורסקופיה: זמן אמת X-Ray Imaging

Fluoroscopy היא טכניקת הדמיה דינמי המשתמשת בסמיכות רנטגן כדי ליצור תמונות מרגש בזמן אמת של מבנים פנימיים.בניגוד טלגרף סטטי, פלואורסקופיה ללכוד תנועה, מה שהופך אותו הכרחי במהלך הליכים כגון צמצום שבר אורתופדי, זריקות ספינל, עם זאת, קלתות לב, מחקרים גסטרוסקופיה מודרניים כוללים C-Dcopyscopys והתערבות קבועה כי ניתן בדרך כלל בדיקות הדמיה מתקדמת של Dicial DIS (Dicial)

הדפסה 3D: מדיגיטל ועד פיזי

הדפסה תלת-ממדית, או ייצור תוספים, בונה שכבת אובייקטים מוצקה על ידי שכבה ממודלים דיגיטליים. בהקשרים רפואיים, התהליך מתחיל עם נתוני הדמיה (CT, MRI, או פלואורסקופיה) אשר מופץ באמצעות תוכנה מיוחדת לבודד אזורים של עניין - כגון עצמות, גידולים, או מבנים vascular.התוצאה 3D דיגיטלי הוא מודפס באמצעות חומרים כמו פולימרים קשיחים, גמישות כירורגית, או מודלים של לייזרים (Sactation) כדי לספק דפוסים אופטיקה (D) סימולציה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה 3D.

היתרונות של שילוב טכנולוגיות

ההיתוך של פלואורסקופיה ו 3D הדפסה מניב יתרונות נפרדים אשר משפרים כל שלב של טיפול כירורגי.

  • (FLT:0) ויזואליזציה של אנטומיה מורכבת: ההרחבה 1 פלואורסקופיה מספקת תמונות בזמן אמת של גיאומטריה העצם, תנועה משותפת, מיקום המכשיר. המרת נתונים אלה למודל מודפס תלת-ממדי מאפשר לחוקרים להחזיק ולבדוק את האנטומיה מכל זווית, לחשוף ציוני דרך מוסתרים, שברים, אוסטאופורטים שלא ניתן לראותם על 2Dorcopic תמונות זה הוא מורכב במיוחד, כגון קודרי עמוד השדרה, או מסובייקט.
  • (FLT:0) תכנון כירורגי:ראהבייט 1 (FLT:1) מודלים ספציפיים לחולה מאפשרים גישות מותאמות אישית.לדוגמה, בסך הכל hip arthroplasty, עותק מודפס תלת מימדי של acetabulum המבוסס על תמונות פלואוסקופיות טרום-ניתוח ניתן להשתמש כדי לקבוע גדלים, להעריך איכות העצם, ולתכנן מסילות בורג.
  • (FLT:0) שיפור הכשרה כירורגית ו Rehearsal:Felo:FLT:1 מודלים פיזיים משמשים ככלי חינוכי מצוין עבור תושבים ועמיתים. מאמנים יכולים לתרגל גישות כירורגיות, לבצע אוסטאומנטים מדומה וללמוד פרשנות הדמיה על העתקים ריאליים.בנוסף, מנתחים מנוסים יכולים להחזיר הליכים מורכבים מראש, להפחית את העומס הקוגניטיבי במהלך המבצע בפועל.
  • (FLT:0)העברת סיכונים Intraoperative:ראה: ההרחבה 1 (בקיצור של אנטומיה) ותרגול צעדים לפני כן, הצוות הניתוחי יכול להימנע מהפתעות.מחקרים הראו כי מודלים מודפסים 3D שמקורם בפלואורוסטקויים עוזרים להפחית את זמן השטף ואת החשיפה עבור חולים וצוות, כפי שנדרש דימות בזמן אמת פחות.
  • (FLT:0) תקשורת מטופלת: מודלים טנג'ר 1 מאפשרים לחולים ולמשפחות להבין טוב יותר את התוכנית הכירורגית, מה שמוביל לשיפור ההסכמה המודעת ולשביעות רצון גבוהה יותר.

תהליך של אינטגרציה

שילוב של הדפסה תלת-ממדית עם פלואורוסטוסקופיה עוקב אחר זרימת עבודה שיטתית שהופכת תמונות תוך-פעולה גולמיות למודלים פיזיים ניתנים להפעלה.

שלב 1: רכישת תמונה

תמונות פלואוריקוסקופיות נתפסות במהלך הליכים אבחון או התערבות סטנדרטיים.כדי ליצור מודל 3D, תחזיות מרובות (למשל, anteroposterior, מאוחר יותר, oblique) או רכישה רוטאלית (cone-be CT באמצעות C-arm) יש להשיג. המודרנית שטוח-panels ומערכות C-arm מתקדמות יכול לייצר נתונים עם מספיק פתרון טרופי עבור פרוטוקול הדמיה ולהפחית את המיקום של המטופל.

שלב 2: העברה וסגמנטציה DICOM

תמונות מיתוצות בפורמט DICOM למעבדת תמונות רפואית ייעודית. Segmentation תוכנה (למשל, Mimics, 3D Slicer, Synopsys Simpleware) משמש כדי לחלץ את המבנים האנטומיים של עניין.עבור פיזור מבוסס פלואורסקופיה, כלים סמי-אוטומטיים כמו סף, אזור גדל, וניווט ידני הם מוחלים כדי לפענח את הדיוקן של האלגוריתם מתקדם של למידה.

שלב 3: 3D מודל הבריאה וההסרה

המסכה המפוסחת הופכת ל-Aep mesh משטח תלת-ממדי (STL או OBJ פורמט) של mesh הוא חלק, decimated (כדי להפחית את גודל הקובץ ללא אובדן פרטים), ובדק שגיאות (ללא-manifolds, חורים) תכונות אנטומיות ספציפיות (כגון חורים בורג, מטוסי או מזהמים - ניתן להוסיף דיגיטלית מודל דיגיטלי ליצוא 3D.

שלב 4: הדפסה ופוסט-Processing

קובץ STL פרוס לתוך שכבות באמצעות תוכנת מדפסת.בחירת החומרים תלויה בשימוש המיועד: פלסטיק קשיח (למשל, PLA, ABS) עבור מודלים העצם, חומרים גמישים (למשל, TPU) עבור סימולטור רקמות רכות, או רסטין שקוף עבור הדמיה מבנים פנימיים. הדפסה טווחי זמן מכמה שעות עד לילה.פוסט-מעבד כולל הסרת תמיכה, ניקוי חול, ניקוי, או ניקוי מראש) הוא צורך טיפול מראש.

שלב 5: תכנון כירורגי ואימות

המנתח בוחן את המודל הפיזי, לעתים קרובות השוואתו זה לצד זה עם התמונות המקוריות פלואוסקופיות. סימפודט מכשיר - כגון תרגילים, צפים, או חוטי הדרכה - ניתן לבדוק על המודל כדי לקבוע נקודות כניסה אופטימליות וטרמטוריות.מודל משמש גם התייחסות במהלך הניתוח בפועל, או מדריך חזותי או תבנית סטרילית.

יישומים קליניים

ניתוח Orthopedic

היישום הנפוץ ביותר הוא אורתודודיס, שבו מכשירי הדפסה תלת-ממדיים המבוססים על פלואורסקופיה בתיקון שבר, תחליף משותף ותיקון עיוותים.לדוגמה, בשברים מורכבים אגן, מודל 3D מודפס hemipelvis הנגזר ממקרים דלקתיים דלקתיים או סגסוגתיים מאפשר מנתחים ללוחות טרום-קו-קופטרייה ולמקומות במסדרונות בטוחים, ובכך להפחית את הצורך בדגמי פרדוקסים נרחבים ופרקטיקופתיים מדויקים.

נוירוכירורגיה

בהליכים cranial ועמוד השדרה, פלואורסקופיה בשילוב עם 3D הדפסה מסייע בתכנון craniotomies, resections גידול, ומיקומים אלקטרודה עמוק. A גולגולת מודל המבוסס על אנרגמות פלואוריקוסקופיות יכול להראות את היחסים של ציוני דרך העצם מבנים vascular. עמוק גירוי מוח אלקטרודות יכול להיות rehearsed על מודל הכולל fiducial, דיוקים, ובטיחות.

רדיולוגיה קרדיווסקולרית ובינלאומית

בעוד פלואורסקופיה היא סטנדרטית בהתערבות מבוססת קתאטר, הדפסה תלת-ממדית עוזרת בתכנון תיקונים עצביים מורכבים של אנדונובוסטקוליים (EVAR) או התערבויות לב מבניות.מודל של הקשת האורטית הנגזרת מפלואורוסטאוסקופיה סיבובית ניתן להשתמש כדי לדמות פריסה מתקדמת והערכה אזורי נחיתה.זה מפחית נפח ניגודי, קרינה, וזמן פרו-תרבותי.

Maxillofacial and Dental Surgery

בניתוח אוראלי ומקסילופי, מודלים מודפסים המבוססים על פלואורסקופיה 3D משמשים להפרעות משותפות טמפרומנדבירוביות, שחזור מטבולי, ומיקום השתלת שיניים.המודלים משפרים את ההבנה של פוני מורולוגיה ומאפשרים ייצור טרום ניתוחי של מדריכים כירורגיים.

אתגרים ומגבלות

למרות הבטחתו, שילוב של הדפסה תלת מימדית עם פלואורסקופיה ניצב בפני כמה מכשולים שיש לטפל בהם לאימוץ רחב יותר.

  • (FLT:0) איכות איכות Constraints:FLT:1 פלואורסקופיה מציעה ניגודיות נמוכה יותר של חתומה נמוכה יותר מאשר CT או MRI.זה יכול להגביל את דיוק הפיצול עבור מבנים עם גבולות בלתי-מפרקים. Noise ופיזור חפצים נוספים מסבך את הדור של מודל.מתקדמים לאחר עיבוד מסננים ואלגוריתמים שיקום זה עוזר, אבל ה-Fol-off.
  • (FLT:0) Cost and Timemia: FLT:1 התהליך הכולל - רכישת תמונות, פלח, הדפסה ותהליכים שלאחר עיבוד - יכול לקחת בין 6 ל 24 שעות, הגבלת השימוש שלו בתרחישים חירום רגישים לזמן.
  • (FLT:0) מיועד למומחיות מיוחדת: אינטגרציה מוצלחת של 1 (FLT:1 ), דורש צוות משותף של רדיולוגים, מנתחים, מהנדסים ביו-רפואיים וטכנאים. Segmentation ומודל מיומנויות טכניות ביקוש כי רבים מאנשי הצוות הקליני חסר.
  • (FLT:0) בעיות רגולציה והתאמה: ההרחבה 1D (D) מודלים רפואיים מודפסים מסווגים כמכשירים רפואיים על ידי גופי רגולציה כמו ה- FDA. Ensuring עקביות, דיוק, וכדאיות ביולוגית דורשת דבקות בסטנדרטים (למשל, ISO 13485).זה יכול להאט אימוץ ולהגדיל את עלויות הציות.
  • (FLT:0) העברת נתונים ואינטגרציה: לא כל מערכות פלואוסקופיה מייצאות קבצים DICOM עם metadata הנדרש לשיקום 3D.ניהול ידני של נתונים בין פלטפורמות נפרדות מציג פוטנציאל לשגיאות.אינטגרציה עם בית החולים PACS ורשומות בריאות אלקטרוניות נשאר אזור לשיפור.

כיוונים עתידיים

העתיד של הדפסה תלת-ממדית מוטבעת פלואורוסקופיה הוא בהיר, מודלק על ידי התקדמות טכנולוגית וראיות קליניות גדלות.

הדפסה בזמן אמת 3D במהלך ניתוח

מחקר מתפתח חוקר את האפשרות של ייצור ומודלים הדפסה בחדר הניתוח בתוך דקות.שימוש בטכניקות הדפסה מהירות (למשל, ייצור ממשק נוזלי מתמשך) ופיצול אוטומטי המופעל על ידי בינה מלאכותית, מודל יכול להיות מיוצר בעוד המטופל הוא prepped, המאפשר התאמות תוך-טראקטיביות המבוססות על התמונות הפליאוסקופיות האחרונות.

אינטליגנציה מלאכותית וגישור אוטומטי

אלגוריתמי למידה עמוקה המוכשרים על נתונים גדולים של תמונות פלואוריקוסקופיות יכולים לשפר באופן דרמטי את מהירות הפיצול ואת הדיוק. שיטות לא מבוססות או חצי-על עשויות להפחית את הצורך בניווט ידני, מה שהופך את התהליך נגיש ל- non- ⁇ s. AI יכול גם לחזות גדלים אופטימליים וטרקים ישירות מהמודל, תכנון נוסף.

פסקול ספין-טי-חומרי ו- Multimaterial Printing

בעוד פלואורסקופיה בעיקר הדמיה של העצם, הדור הבא של 3D מדפסות יכול לשלב חומרים נוקשים וגמישים כדי לדמות רקמות רכות, כלי דם או מבנים פתולוגיים. על ידי ניצול פלואוסקופיה עם נתונים אולטרסאונד או MRI, מודלים מקיפים הכוללים גם רכיבי בוני ורקמות רכות ניתן ליצור, הרחבת היקף היישומים לפרשת גידולים, השתלת איברים, וניתוח פולשני.

מציאות מורחבת ושילוב ניווט

מודלים מודפסים תלת מימדיים יכולים להיות מפריזים דיגיטלית עם מציאות מוגברת (AR) ראשיים במהלך הניתוח, הקרנה של המסלולים המתוכנן ישירות על המטופל.שלב ההתייחסות הטקטית של המודל המודפס עם התגברות הראייה של AR יכול לשפר את הדיוק תוך צמצום הצורך בפלואורסקופיה חוזרת.

Implants ו- Instruments

במקום שתלים גנריים, פתרונות ספציפיים לחולה יכולים להיות מעוצבים ממודלים המבוססים על פלואורסקופיה ו 3D מודפסים במכות ביו-איות (טיtanium, cobalt-chrome). מדריכי ניתוחי המכס המצורפים לעצם כבר הראו הצלחה בברך ובכתף Arthroplasty. as Cost, ככל שהעלויות נמוכות, כלים מותאמים אישית אלה עשויים להפוך לשגרה.

מסקנה

השילוב של הדפסה תלת-ממדית עם פלואורסקופיה מייצג התפתחות רבת עוצמה בתכנון כירורגי, שילוב הדמיה דינמית בזמן אמת עם הריאליזם הבטוני של מודלים פיזיים. על ידי מתן מנתחים לדמיון, rehearse, וחדד את הגישה שלהם בהקשר ספציפי לחולה, טכנולוגיה זו מפחיתה את זמן הניתוח, מורידה את קצבי החינוך הסיבוכים, ומשפרת את תוצאות האימון.

לקריאה נוספת, לשקול את המשאבים הבאים: החברה הרדיולוגית של צפון אמריקה (FLT:0(RSNA)SIRFLT:1 מספק הנחיות על הדמיה עבור הדפסה תלת-ממדית; מינהל המזון והתרופות האמריקאי:2(FDA) מציע תובנות רגולטוריות FLT 3: וסקירה של הדפסה מבוססת פלואורסקופיה ב Orthopedics ניתן למצוא על LT5D4 (DU).