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3D打印在心臟模型中的有效性

發(fā)布時(shí)間：2022-09-02 15:56:26瀏覽：7138點(diǎn)贊：

現(xiàn)代科學(xué)的許多奇跡允許醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員和外科醫(yī)生通過(guò)修復(fù)心臟問(wèn)題來(lái)拯救病人

，他們使用的工具繼續(xù)推進(jìn)先進(jìn)的圖像

，

3D打印等技術(shù) - 有時(shí)兩者結(jié)合在一起。在悉尼大學(xué)KamarulAmin Abdullah的“使用三維打印技術(shù)進(jìn)行心臟成像的CT優(yōu)化協(xié)議”中

，進(jìn)行了一項(xiàng)三層研究，首先是3D打印心臟模型

。接下來(lái)

，將其放置在Lungman體模內(nèi)并進(jìn)行掃描，使研究人員能夠重建數(shù)據(jù)

，然后進(jìn)行測(cè)量和比較

，以確定減少劑量的潛力

。最后

，評(píng)估了使用具有不同強(qiáng)度和“低管電壓進(jìn)行劑量?jī)?yōu)化研究”的算法。

模體通常用于細(xì)化圖像

，例如CT掃描

，允許更好的優(yōu)化，評(píng)估質(zhì)量

，以及確定在使用過(guò)程中發(fā)生的輻射劑量- 這已成為越來(lái)越受關(guān)注的問(wèn)題：“全國(guó)輻射防護(hù)和測(cè)量委員會(huì)（NCRP）最近的報(bào)告指出，CT檢查對(duì)美國(guó)人口輻射劑量的貢獻(xiàn)率為24％

，自1993年以來(lái)每年增加10％，”研究人員表示

。

。“在澳大利亞

，CT檢查的輻射劑量從2006年到2012年增加了36％

。因此，CT輻射劑量的增加是全球趨勢(shì)，CT檢查現(xiàn)在被認(rèn)為是人口劑量的最大貢獻(xiàn)者

?div id="jfovm50" class="index-wrap">！盋T掃描技術(shù)非常有用，現(xiàn)在廣泛使用

，隨著輻射暴露，使用量不斷增加

。由于輻射影響DNA，以及在掃描過(guò)程中易受肺部和乳房影響

，癌癥風(fēng)險(xiǎn)是主要問(wèn)題

。事實(shí)上，在肺部器官劑量范圍為42至91 mSv且女性乳房的器官劑量范圍為50至80 mSv的情況下

，20歲女性患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)為0.7

，而男性患癌癥風(fēng)險(xiǎn)為0.03％。 80

。暴露期間降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)問(wèn)題

，這樣做的典型方法是使用以下方法：?管電流減少?管電壓低?高音協(xié)議?掃描覆蓋范圍限制?鉍屏蔽?ECG控制的管電流調(diào)制?前瞻性心電門(mén)控?迭代重建算法

“其中，IR算法因其能夠在低曝光因子下降低噪音

，因而在保持圖像質(zhì)量的同時(shí)減少劑量而成為研究人員特別感興趣

，”研究人員表示

。“目前

，濾波反投影（FBP）是最廣泛使用的圖像重建算法

，由于其魯棒和快速的算法，可以將數(shù)據(jù)重建為CT圖像

。然而

，F(xiàn)BP固有地增加圖像噪聲并在低曝光因子下產(chǎn)生偽像，因此使用IR算法

?div id="d48novz" class="flower left">

？蒲袉T將基于幻影的劑量?jī)?yōu)化方法視為“適合”冠狀動(dòng)脈計(jì)算機(jī)斷層掃描血管造影研究的方法

。目前

，使用病人數(shù)據(jù)會(huì)由于產(chǎn)生的輻射而引起問(wèn)題，同時(shí)發(fā)現(xiàn)可能患有冠狀動(dòng)脈疾?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。–AD）的足夠病人

。用于優(yōu)化研究的典型模型是Catphan系列和美國(guó)放射學(xué)學(xué)院模型，對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)具有吸引力

，因?yàn)樗鼈兗热嬗謴?fù)雜

。但是

，這里需要更精確的體模

，并且前面提到的類(lèi)型不能很好地復(fù)制所需的特征。

身體模型的一個(gè)例子是Catphan?500（The Phantom Laboratory

，Salem，NY）

。該體模廣泛用于測(cè)試CT掃描儀的性能

。幽靈包括五個(gè)模塊評(píng)估圖像質(zhì)量;

（i）CTP401用于分層寬度，感光度和像素大小

，（ii）用于線對(duì)和點(diǎn)源空間分辨率的CTP528，（iv）用于子分層和上文的CTP515分層低對(duì)比度和（v）CTP486的圖像均勻性

。研究人員表示

，Lungman擬人胸部模型配有模仿心臟的模型，周?chē)慕Y(jié)構(gòu)和組織與真實(shí)病人非常相似

。然而

，缺乏心臟特征，僅通過(guò)一種均質(zhì)材料進(jìn)行模擬

。“因此

，可以通過(guò)用新設(shè)計(jì)的心臟插入模型替換目前的心臟插入物來(lái)解決CCTA圖像特征的缺失

，該模型可以提供類(lèi)似于真實(shí)人類(lèi)心臟的適當(dāng)CCTA圖像外觀，”研究人員表示

。他們還討論了3D打印在幻像開(kāi)發(fā)中的優(yōu)勢(shì)

，因?yàn)檠芯咳藛T已經(jīng)研究了制作模仿解剖結(jié)構(gòu)不同部分的模型的方法。然而

，到目前為止，尚未建造Lungman模型的3D打印插頁(yè)

?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！耙虼耍狈ψC據(jù)證明這種3D打印心臟插入模型在CCTA劑量?jī)?yōu)化中的應(yīng)用

，”研究人員表示

。

（a）日本京都化學(xué)公司的擬人胸部模型（b）可去除的心臟和肺結(jié)構(gòu)

該研究的目標(biāo)包括：?3D打印由體積CT圖像數(shù)據(jù)集建造的心臟插入體模?在評(píng)估IR算法時(shí)研究3D打印的體模?評(píng)估低管電壓CCTA協(xié)議的最好IR算法強(qiáng)度雖然我們已經(jīng)看到了各種醫(yī)學(xué)模型中的3D打印，其中包括用于培訓(xùn)醫(yī)學(xué)生的那些醫(yī)療模型

，以及用于簡(jiǎn)化病人護(hù)理的模型

，以及用于手術(shù)前規(guī)劃的模型。然而

，并沒(méi)有大量研究涉及創(chuàng)造心臟幻像

。在這項(xiàng)研究中，他們能夠3D打印與首個(gè)Lungman心臟插入物具有相同規(guī)格的插入物：“將新的3D打印心臟插入物置于Lungman體模中

，并使用標(biāo)準(zhǔn)CCTA方案進(jìn)行掃描。將得到的圖像與病人和Catphan?500幻影圖像進(jìn)行比較

。新3D打印心臟插入體模內(nèi)的衰減材料的HU值與病人圖像數(shù)據(jù)集中的組織和Catphan?500模型中的材料相當(dāng)

。“將3D打印的心臟插入體模定位在擬人胸部模型內(nèi)

，并使用多檢測(cè)器掃描儀在120kVp管電位下進(jìn)行30次重復(fù)CT采集。測(cè)量衰減（Hounsfield Unit

，HU）值并與實(shí)際病人和Catphan?500模型的圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較

，“研究人員在他們的論文中說(shuō)。研究小組發(fā)現(xiàn)

，使用IR算法確實(shí)可以通過(guò)降低圖像重建過(guò)程中的圖像噪聲來(lái)降低曝光

。“我們的分析結(jié)果顯示

，所有類(lèi)型的IR算法都顯著降低了輻射劑量

，F(xiàn)BP和IR算法之間的診斷圖像質(zhì)量沒(méi)有顯著差異，”該團(tuán)隊(duì)表示

。最終

，他們發(fā)現(xiàn)3D打印適用于劑量?jī)?yōu)化研究

，允許研究IR算法的劑量減少

。“所提供的證據(jù)還應(yīng)該為研究人員提供新的3D打印模體的視野

，并為臨床實(shí)施提供更好的CT優(yōu)化過(guò)程，”研究人員總結(jié)道

。

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