Valutazione dell’imaging 3D basato su servizi di cloud e delle fotocamere dei telefoni e la stampa di ossa umane per l’educazione anatomica

Cina: gli smartphone come dispositivi di imaging per le ossa umane devono essere stampati in 3D e utilizzati nell’istruzione

I ricercatori cinesi valutano l’ulteriore potenziale dello smartphone nelle applicazioni mediche, delineando le loro scoperte in ” Valutazione dell’imaging 3D basato su servizi di cloud e fotocamere telefoniche e stampa di ossa umane per l’educazione anatomica “.

Storicamente, la formazione su corpi reali è uno dei modi migliori per gli studenti di medicina di imparare, ma i cadaveri spesso non sono disponibili a livello globale. Per ovviare a questo, con il progresso della tecnologia, è necessario disporre di una vasta gamma di programmi di simulazione e ausili visivi. Oggi, i modelli medici stampati in 3D e una vasta gamma di dispositivi sono in grado di offrire vantaggi completi per la diagnosi , il trattamento, l’ educazione dei pazienti , la pianificazione di interventi chirurgici e altro ancora. Gli studenti di medicina (così come i chirurghi esperti) possono anche trarre enormi vantaggi da modelli che possono presentare tumori in fase di intervento in procedure nuove o eseguite raramente.

“Il vantaggio principale della stampa 3D risiede nella sua capacità di creare forme afferrabili o caratteristiche geometriche di elevata complessità, superando i limiti determinati dall’uso di schermi piatti per la visualizzazione di dati di imaging 3D. Inoltre, rispetto ai campioni cadaverici imbalsamati, i modelli stampati in 3D sono più resistenti all’usura, più facili da pulire e conservare e, essenzialmente, ecologici “, affermano i ricercatori.

Mentre molte industrie beneficiano della stampa 3D, gli impatti sono innegabilmente vasti nell’arena medica, poiché i modelli anatomici consentono formazione e pianificazione e offrono un “ruolo sempre più significativo” nei paesi in via di sviluppo come l’India.

“In effetti, i rapporti indicano che la stampa 3D aiuta a migliorare l’efficacia dell’insegnamento e che gli studenti che apprendono con i modelli stampati in 3D hanno ottenuto risultati ancora migliori nei test rispetto a quelli che apprendono con campioni reali”, hanno affermato i ricercatori.

Ci sono ancora sfide e limiti in termini di stampa 3D mentre la tecnologia continua ad evolversi nel campo medico; tuttavia, l’educazione e la conoscenza di attrezzature speciali è stata una preoccupazione specifica. I ricercatori sono stati motivati ​​in questo studio a offrire una tecnologia facile da usare tramite imaging 3D basato su telefono, che richiede una stampante 3D di base per fabbricare modelli.

Diagramma di flusso del percorso tecnico. Sono previste tre fasi principali. in primo luogo, i campioni acquisiti vengono fotografati da ogni parte per ottenere abbastanza immagini 2D da tutte le direzioni possibili. In secondo luogo, le immagini 2D vengono convertite in modelli digitali con un server specializzato basato su cloud. In terzo luogo, dopo la modifica, i modelli digitali e i dati di impostazione della stampa 3D vengono applicati alla stampante 3D per la stampa. 2D, bidimensionale; 3D, tridimensionale.

Le seguenti ossa campione sono state utilizzate per l’imaging: femore, costola, vertebra cervicale e cranio. Gli esemplari sono stati fotografati ripetutamente mentre giravano su un giradischi.

“Durante i nostri test, il fotografo ha tenuto il telefono, catturato le immagini con una mano e ruotato il giradischi con l’altra mano dopo ogni scatto. Sono stati effettuati due cicli di fotografia su diversi piani orizzontali “, hanno spiegato i ricercatori.

Esemplari originali, modelli digitali e modelli stampati in 3D realizzati con tecnologia SLA. (A) femore, (B) costola, (C) vertebra cervicale, (D) cranio (i modelli digitali possono sembrare più piccoli a causa della speciale modalità di visualizzazione nella materializzazione delle magie, che è diversa dalla singola prospettiva). 3D, tridimensionale; SLA, apparato stereolitografico.

Ogni esemplare è stato fotografato 80-100 volte, con le foto caricate su Get3D e i file convertiti inviati a un servizio di stampa 3D online in Cina. I ricercatori hanno affermato che i costi del femore, della costola, della vertebra cervicale e del cranio stampati in 3D erano rispettivamente di $ 20,27, $ 3,96, $ 1,13 e $ 35,40.

Analisi della deviazione tra esemplari originali e modelli stampati in 3D. La gradazione sullo spettro di deviazione è di 0,5 mm ciascuno; il colore verde indica deviazioni che vanno da -0,5 a 0,5 mm; il colore caldo indica deviazioni positive che vanno da 0,5 a 2 mm; il colore freddo indica deviazioni negative che vanno da -0,5 a 2 mm. analisi di deviazione di (A) femore, (B) costola, (C) vertebra cervicale; (D) distribuzione delle deviazioni (in%). 3D, tridimensionale.

Analisi della deviazione tra modelli digitali e modelli stampati in 3D. La gradazione sullo spettro di deviazione è di 0,5 mm ciascuno; il colore verde indica deviazioni che vanno da -0,5 a 0,5 mm; il colore caldo indica deviazioni positive che vanno da 0,5 a 2 mm; il colore freddo indica deviazioni negative che vanno da -0,5 a 2 mm. analisi di deviazione di (A) femore, (B) costola, (C) vertebra cervicale; (D) cranio; (E) distribuzione delle deviazioni (in%). 3D, tridimensionale.

Al momento della valutazione, i ricercatori hanno confermato che il loro metodo offriva una “precisione abbastanza elevata” nei modelli stampati in digitale e in 3D.

“La caratteristica più degna di nota del flusso di lavoro proposto è che funziona senza scanner o set di dati CT / MRI, consentendo così una gamma più ampia di tecnologia di stampa 3D per applicazioni didattiche”, hanno affermato gli autori.

I modelli offrivano una buona visualizzazione delle caratteristiche anatomiche; ad esempio, il forame nutrizionale sul femore è stato “osservato facilmente”. Ciò è stato osservato rispetto alla ricerca precedente in cui una stampante 3D FDM che utilizzava l’ABS rendeva un campione di femore simile invisibile nell’area del forame nutrizionale. Per questo studio, è stato scelto SLA, con Somos Imagine 8000, un materiale rigido che è resistente, denso e facile da pulire.

“I modelli stampati in 3D creati con il metodo della fotogrammetria dimostrano solo le caratteristiche esterne dei campioni di osso; le strutture interne sono invisibili. Anche i campioni umani hanno questa limitazione. Per visualizzare i diversi punti di riferimento anatomici all’interno del cranio, devono essere utilizzati tre o quattro campioni dissezionati diversamente. La stessa strategia può essere applicata durante la creazione di modelli stampati in 3D che mostrano diverse strutture anatomiche: campioni scelti e tagliati diversamente vengono scelti come risorse da sottoporre alla fotogrammetria “, hanno spiegato i ricercatori nella discussione finale.

“Il flusso di lavoro di digitalizzazione fotogrammetrica adattato nel presente studio dimostra una precisione abbastanza elevata con costi relativamente bassi e minori requisiti delle apparecchiature. Questo flusso di lavoro dovrebbe essere utilizzato nell’educazione scientifica morfologica / anatomica, in particolare nelle istituzioni e nelle scuole con fondi limitati o in alcuni progetti di ricerca sul campo che comportano l’acquisizione rapida di dati digitali 3D su campioni di ossa umane / animali o su altri resti. “

Confronto di strutture fini tra esemplari, modelli digitali e stampe. (A) Foramina nutriente nel grande trocantere (sopra) e la fovea per il legamento della testa (sotto). (B) Foramina nervosa nella base cranica (sopra) e strutture intraorbitali (sotto). (C) Tubercolo della costola. (D) Foramina nutriente nel corpo vertebrale

Be the first to comment on "Valutazione dell’imaging 3D basato su servizi di cloud e delle fotocamere dei telefoni e la stampa di ossa umane per l’educazione anatomica"

Leave a comment