Ove primene pokazale su uspeh u različitim oblastima i hirurškim specijalizacijama, uključujući ortopediju, kardiologiju, oralnu i maksilofacijalnu hirurgiju, vaskularnu medicinu, neurologiju, kardiotorakalnu hirurgiju, muskuloskeletne intervencije, plastičnu i rekonstruktivnu hirurgiju, onkologiju, pedijatriju, interventnu radiologiju i druge oblasti.
3D štampani modeli pružaju značajne prednosti u edukaciji medicinskih rezidenata, specijalizanata i studenata. Modeli prilagođeni pacijentu posebno su atraktivni u poređenju sa troškovima kadaverskih uzoraka i testiranja na životinjama, kao i zahtevima za laboratorijskim prostorom, hirurškim instrumentima i zbrinjavanjem materijala.
Publikacije o planiranju, edukaciji i vizualizaciji
- Široka primena naprednih vizualizacija u radiologiji ima ključnu ulogu u dijagnostici i komunikaciji među lekarima. Dok su ove vizualizacije tradicionalno bile predstavljene u 2D formatima, kao što su DICOM fajlovi sa CT ili MRI snimaka, softverski razvoj je omogućio kreiranje alata za rekonstrukciju dijagnostičkih slika u formi 3D anatomskih prikaza.
- 3D štampani modeli predstavljaju prirodan korak napred u odnosu na različite opcije 3D vizualizacije i donose brojne dodatne prednosti, uključujući mogućnost fizičkog osećaja i druge opipljive informacije koje vizuelni prikazi ne mogu pružiti.
U nastavku su prikazane slike koje upoređuju CT abdomena bez kontrasta i sa kontrastom radi bolje ilustracije ovog procesa.
Priprema medicinskih snimaka pacijenata za 3D modele
Neki standardni medicinski snimci ne mogu se direktno pretvoriti u visokokvalitetne 3D modele koji precizno prikazuju anatomske strukture od interesa. Obični radiografski snimci (rendgen) i ultrazvuk se retko koriste za 3D štampu i nisu preporučeni za ovu svrhu. Najčešće korišćene metode za prikaz unutrašnjih struktura su CT i MRI snimci, koji generišu DICOM fajlove. DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) je standard za čuvanje i prenos medicinskih slika, koji se može zamisliti kao niz tankih preseka.
DICOM slike nisu kompatibilne sa softverima za 3D dizajn i ne mogu se direktno poslati na štampanje. Kako bi se DICOM fajl pretvorio u format pogodan za 3D štampu, poput STL ili OBJ formata, neophodno je koristiti poseban softver za izračunavanje površine željene strukture. Ova površina zatim postaje osnova za kreiranje 3D modela. Gotovo svaki DICOM fajl koji ima dovoljno visok nivo detalja (npr. tanke preseke) može se konvertovati u format koji omogućava 3D štampu odabranih struktura.
Uticaj debljine sloja snimka na obradu
Pored primene kontrasta, debljina preseka i rezolucija snimka podjednako su važni faktori prilikom planiranja izrade 3D modela. Većina klinički korisnih snimaka ima adekvatnu rezoluciju za 3D štampu. Međutim, ako pokušate da izradite anatomski model sa snimka koji ima debele preseke, model će imati grubu završnu obradu. Prema brojnim izvorima, od suštinskog je značaja koristiti snimke sa debljinom preseka manjom od 1,25 mm za kreiranje modela za 3D štampu.
Zaključak
Debljina preseka zabeleženih na CT ili MRI snimku direktno utiče na nivo detalja generisan u 3D modelu. U zavisnosti od fokusa, snimci bi trebalo da budu rekonstruisani sa izotropnim voxelima manjim od 1,25 mm. Prema prezentaciji Mayo klinike iz marta 2016. godine, preseci debljine između 1,5 i 3 mm mogu biti korišćeni za veće strukture, dok se za fine kosti preporučuju preseci od 0,75 mm.
Deblji preseci mogu ugroziti tačnost modela, dok vrlo tanki preseci (npr. <0,25 mm) mogu zahtevati intenzivnu segmentaciju i dodatnu obradu STL fajlova, posebno ako su prisutni artefakti na slici. Na primer, kardijalni modeli obično postižu dovoljnu tačnost sa presecima od 0,5 mm, dok tanki objekti, poput poda očne duplje, često zahtevaju još tanje preseke.
Generalno, deblji preseci mogu dovesti do nejasnih ili manje preciznih 3D modela, dok nepotrebno tanki preseci mogu značajno povećati obim posla u fazi postprocesiranja. Optimalna debljina preseka zavisi od specifičnih potreba i struktura koje se modeliraju.