3B BİYOMODEL ÜRETİMİ İÇİN MEDİKAL GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Yıl 2018, Cilt: 2 Sayı: 2, 8 - 15, 27.07.2018

Hakan Burçin Erdoğuş

Öz

Hızlı prototipleme veya diğer bir ifadeyle katmanlı üretim
teknolojisi, uzay ve havacılık sektörü için üretilmesi hedeflenen parçaların
seri imalat öncesinde test edilmesi amacıyla yirminci yüzyılın sonlarına doğru kullanılmaya
başlanmıştı. Katmanlı üretim teknolojisi, günümüzde başta medikal uygulamalar olmak
üzere mimari, ayakkabıcılık, kuyumculuk, eğitim ve otomotiv gibi her alanında
varlığını genişleterek sürdürmektedir. Medikal alanda, katmanlı üretim
yöntemiyle cerrahi müdahale öncesi planlama yapabilmek için oluşturulan üç
boyutlu biyomodel sayesinde başarılı ameliyatlar gerçekleştiği gibi, hastanın
anatomik yapısına uygun implant veya operasyonel cihaz tasarımında ve cerrahi
eğitimlerde de sıklıkla kullanılmaktadır. Medikal görüntüleme, katmanlı üretim
teknolojisi yardımıyla anatomik model yapımının ilk basamağını oluşturmaktadır.
Görsel verinin başarıyla işlenebilmesi ve biyomodel elde edilebilmesi için uygun
görüntüleme tekniğinin seçilmesi önemli bir unsurdur. Bununla beraber, anormal
veya patolojik yapısal görüntü kümesinin üç boyutlu model oluşumuna en uygun
biçimde imkân sağlaması gerekmektedir. Bu çalışmada, medikal görüntülemeden üç
boyutlu biyomodel üretimine kadar geçen sürecin aşamaları irdelenmiştir.
Ayrıca, çene ve yüz kemikleri ve kalp-damar cerrahisi uygulamalarında üç
boyutlu biyomodel oluşturabilmek için kullanılan medikal görüntüleme teknikleri
araştırılmıştır ve uygulamaya özgü faktörler dikkate alınarak karşılaştırma
yapılmıştır. 

Anahtar Kelimeler

Eklemeli üretim, 3B baskı, hızlı prototipleme, medikal görüntüleme, 3B biyomodel

Kaynakça

• [1]. D'Urso PS, Barker TM, Earwaker WJ, Bruce LJ, Atkinson RL, Lanigan MW, Arvier JF, Effeney DJ. Stereolithographic biomodelling in cranio-maxillofacial surgery: a prospective trial, Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 1999; 27: 30-37.
• [2]. Arvier JF, Barker TM, Yau YY, D'Urso PS, Atkinson RL, McDermant GR. Maxillofacial biomodelling. British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 1994; 32: 276-283.
• [3]. Giannopoulos AA, Mitsouras D, Yoo SJ, Liu PP, Chatzizisis YS, Rybicki FJ. Applications of 3D printing in cardiovascular diseases. NB ature Reviews Cardiology 2016;13: 701–718.
• [4]. Van Eijnatten M, van Dijk R, Dobbe J, Streekstra G, Koivisto J, Wolff J. CT image segmentation methods for bone used in medical additive manufacturing. Medical Engineering and Physics. 2018; 51:1–11.
• [5]. Israel V, Gorka G, Cristina SM, Amir-Reza H, Mark H, Arno R, Jaime F VJ, Issam El-R, Sergio U.,Tomas GC. 3D printed cardiovascular models for surgical planning in complex congenital heart diseases. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 2015;17(1):196.
• [6]. Salmi M, Paloheimo KS, Tuomi. J, Wolff J, Mäkitie A. Accuracy of medical models made by additive manufacturing (rapid manufacturing). Journal of Cranio-Maxillo-Facial Surgery. 2013;41(7): 603-609.
• [7]. Liang X, Lambrichts I, Sun Y, Denis K, Hassan B, Li L, Pauwels R, Jacobs R. A comparative evaluation of Cone Beam Computed Tomography (CBCT) and Multi-Slice CT (MSCT). Part II: On 3D model accuracy. Eur J Radiol. 2010;75(2):270-4
• [8]. Mitsouras D, Liacouras P, Imanzadeh A, Giannopoulos AA, Cai T, Kumamaru KK, George E, Wake N, Caterson EJ, Pomahac B, Ho VB, Grant GT, Rybicki FJ. Medical 3D Printing for the Radiologist. Radiographics, 2015; 35(7):1965-88
• [9]. Vukicevic M, Mosadegh B, Min JK, Little SH. Cardiac 3D Printing and its Future Directions. Cardiovascular Inaging. 2017;10: 171-84.
• [10]. Wurm G, Tomancok B, Pogady P, Holl K, Trenkler J. Cerebrovascular stereolithographic biomodeling for aneurysm surgery. J Neurosurg. 2004;100(1):139-45
• [11]. Rozen WM., Ting JW., Leung M., Wu T., Ying D., Leong J. Advancing image-guided surgery in microvascular mandibular reconstruction: combining bony and vascular imaging with computed tomography-guided stereolithographic bone modeling. Plast Reconstr Surg. 2012 Jul;130(1):227-229
• [12]. Liang X, Jacobs R, Hassan B, Li L, Pauwels R, Corpas L, Souza PC, Martens W, Shahbazian M, Alonso A, Lambrichts I. A Comparative Evaluation of Cone Beam Computed Tomography (CBCT) and Multi-Slice CT (MSCT) Part I. On subjective image quality. European Journal of Radiology. 2010; 75:265–269.
• [13]. Van Assche N, van Steenberghe D, Guerrero ME, Hirsch E, Schutyser F, Quirynen M, Jacobs R. Accuracy of implant placement based on pre-surgical planning of three-dimensional cone-beam images: a pilot study. J Clin Periodontol. 2007;34(9):816-21
• [14]. Loubele M, Maes F, Schutyser F, Marchal G, Jacobs R, Suetens P. Assessment of bone segmentation quality of cone-beam CT versus multislice spiral CT: a pilot study. Oral Surgery Oral Med Oral Pathology Oral Radiology Endod. 2006; 102:225-34
• [15]. Loubele M, Guerrero ME, Jacobs R, Suetens P, van Steenberghe D. A Comparison of Jaw Dimensional and Quality Assessments of Bone Characteristics with Cone-Beam CT, Spiral Tomography, and Multi-Slice Spiral CT. Internaional Journal of Oral Maxillofacial Implants. 2007;22(3):446-54
• [16]. Kragskov J, Sindet-Pedersen S, Gyldensted C, Jensen KL. A Comparison of Three-Dimensional Computed Tomography Scans and Stereolithographic Models for Evaluation of Craniofacial Anomalies. Journal Oral Maxillofacial Surgery 1996;54(4):402-11.
• [17]. Rengier F, Mehndiratta A, von Tengg-Kobligk H, Zechmann CM, Unterhinninghofen R, Kauczor HU, Giesel FL. 3D printing based on imaging data: review of medical applications. Int J Comput Assist Radiol Surg. 2010 Jul;5(4):335-41.
• [18]. Shi-Joon Y, Omar T, Eul Kyung K, Haruki I, Deane Y, Anreea D, Mike S, Lars Grosse-W, and Glen van A. 3D printing in medicine of congenital heart diseases. 3D Printing in Medicine. 2016; 2:3
• [19]. Jacobs S, Grunert R, Mohr FW, Falk V. 3D-Imaging of cardiac structures using 3D heart models for planning in heart surgery: a preliminary study. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2008;7(1):6-9.