{"id":758,"date":"2021-02-28T23:04:00","date_gmt":"2021-02-28T23:04:00","guid":{"rendered":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/?p=758"},"modified":"2021-03-09T12:39:51","modified_gmt":"2021-03-09T12:39:51","slug":"dicom-3d-tuloste-mimics","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2021\/02\/28\/dicom-3d-tuloste-mimics\/","title":{"rendered":"DICOM-kuvasta 3D-tulosteeksi (Materialise Mimics Innovation Suite)"},"content":{"rendered":"\n

3D-tulostuksen k\u00e4ytt\u00f6 l\u00e4\u00e4ketieteen ja terveydenhoidon sovelluksissa on yksi vanhimmista valmistusmenetelm\u00e4n k\u00e4ytt\u00f6kohteista. Syy t\u00e4h\u00e4n l\u00f6ytyy 3D-tulostuksen ominaispiirteist\u00e4 jotka tukevat hyvin terveysalan tarpeita: 3D-tulostus mahdollistaa yksil\u00f6llisten\/asiakasr\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6ityjen kappaleiden valmistamisen ilman merkitt\u00e4vi\u00e4 lis\u00e4kustannuksia valmistusvaiheessa. 3D-tulostus mahdollistaa geometrisesti monimuotoisten kappaleiden valmistuksen ilman lis\u00e4kustannuksia. Ihmiset ovat kaikki yksil\u00f6it\u00e4, joten tulostuksen yksil\u00f6llisyyden tarve on selv\u00e4. L\u00e4hes kaikki potilaisiin liittyv\u00e4t \u201cosat\u201d ovat geometrisesti monimuotoisia, sill\u00e4 tasaisia pintoja ja suoria rakenteita on ihmiskehosta hankala l\u00f6yt\u00e4\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

Vaikka 3D-tulostuksen k\u00e4ytt\u00f6 l\u00e4\u00e4ketieteess\u00e4 onkin alkanut jo kymmeni\u00e4 vuosia sitten, on menetelm\u00e4n k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 rajoittanut monet seikat, mm. kustannukset, laitteiden harvinaisuus, tulostusmateriaaleihin ja suunnitteluohjelmiin liittyv\u00e4t rajoitukset. Viime vuosien aikana n\u00e4m\u00e4 rajoitukset ovat alkaneet h\u00e4lventy\u00e4 ja nykyisin kaikissa maailman huippusairaaloissa on omat 3D-tulostusyksikk\u00f6ns\u00e4 ja niit\u00e4 alkaa l\u00f6yty\u00e4 pienemmist\u00e4kin sairaaloista. Esimerkiksi Yhdysvalloissa oli vuonna 2010 vain kolmella sairaalalla 3D-tulostusyksikk\u00f6, mutta vuonna 2019 niit\u00e4 l\u00f6ytyi jo yli 100 sairaalasta. Lis\u00e4ksi on huomioitava ett\u00e4 monet sairaalat hankkivat 3D-tulosteensa palveluntarjoajilta.<\/p>\n\n\n\n

T\u00e4ss\u00e4 blogikirjoituksessa kuvataan prosessi, jossa anatominen malli valmistetaan 3D-tulostamalla potilaan kuvantamisdatan perusteella.<\/p>\n\n\n\n

Sairaalassa potilaista otettavat l\u00e4\u00e4ketieteelliset kuvat tallennetaan digitaaliseen kuva-arkistoon, joka on nimelt\u00e4\u00e4n PACS (Picture Archiving and Communications Systems). PACS -arkistoon tallennetaan r\u00f6ntgenkuvat, radiologisten tutkimusten kuvat ja muut l\u00e4\u00e4ketieteelliset kuvat (valokuvat yms.).<\/p>\n\n\n\n

Kun potilaskohtaisia 3D-malleja halutaan tehd\u00e4, t\u00e4ytyy haluttu kuva noutaa PACSista. Sairaalan sis\u00e4ll\u00e4 tiedon noutaminen onnistuu ongelmitta, mutta mik\u00e4li materiaalia siirret\u00e4\u00e4n syyst\u00e4 tai toisesta sairaalan ulkopuolelle, data anonymisoidaan eli potilaaseen liittyv\u00e4t henkil\u00f6tiedot poistetaan. Esimerkiksi 3D-tulostuspalveluntarjoajien osalta he saavat k\u00e4siins\u00e4 anonymisoidun kuvadatan ja valmistavat sen perustella tarvittavan tulosteen \u2013 oli se sitten anatominen malli, implantti, leikkausohjuri tai jotain muuta. Dataan luodaan yksil\u00f6llinen tunniste, joka s\u00e4ilytet\u00e4\u00e4n vain sairaalan p\u00e4\u00e4ss\u00e4. Kun valmistettu kappale toimitetaan sairaalaan, voidaan sairaalassa tunnisteen avulla yhdist\u00e4\u00e4 kappale takaisin potilasdataan.<\/p>\n\n\n\n

EU-alueella on my\u00f6s tullut voimaan uusi MDR -direktiivi (Medical Device Regulation 2017\/745) joka m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4, ett\u00e4 kaikki potilaan hoitoon liittyv\u00e4t toimenpiteet tulee olla suoritettu medikaalihyv\u00e4ksyttyjen j\u00e4rjestelmien tai laitteiden kautta. T\u00e4m\u00e4 koskee my\u00f6s mallinnus\/suunnitteluohjelmia sek\u00e4 3D-tulosteita. Perinteiseen EU-tapaan direktiivi ei ole selv\u00e4 ja yksiselitteinen vaan siin\u00e4 on toimijakohtaisia poikkeuksia. Aiheesta riitt\u00e4isi kirjoitettavaa useampiinkin blogikirjoituksiin, joten t\u00e4ss\u00e4 ei menn\u00e4 siihen sen syvemm\u00e4lle.<\/p>\n\n\n\n

Muutaman vuoden takaisessa blogikirjoituksessa kerroimme yleisesti DICOM \u2013kuvan k\u00e4\u00e4nt\u00e4misest\u00e4 tulostettavaksi 3D-malliksi k\u00e4ytt\u00e4en esimerkkikappaleena aivoverisuonimallia. Linkki aiempaan blogikirjoitukseen: https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2018\/12\/19\/3d-tulostuksen-kayttokohteita-terveysalalla-case-aivoverisuonet\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

Aiemman kirjoituksen esimerkiss\u00e4 k\u00e4ytettiin ilmaisohjelmaa (InVesalius) sek\u00e4 yleisi\u00e4 pintak\u00e4sittelyohjelmia (mm. Rhinoceros, Netfabb) mallin viimeistelyyn. Tulostettavan mallin tekeminen onnistuu edell\u00e4 mainitulla tavalla mutta nykyisin potilaaseen liittyv\u00e4t tulosteet tulee valmistaa hyv\u00e4ksytyn prosessin kautta. Potilaaseen liittyvien tulosteiden tekemiseen sairaalaymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n kaupallisia, medikaalihyv\u00e4ksyttyj\u00e4 ohjelmia joista esimerkkin\u00e4 Materialisen Mimics kirjoituksessa mainittiinkin.<\/p>\n\n\n\n

Sairaalaymp\u00e4rist\u00f6n 3D-tulostusasoita on kuvattu aiemmin my\u00f6s toisessa blogikirjoituksessa, linkki kirjoitukseen: https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2019\/06\/27\/3d-tulostus-sairaalaymparistossa\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

T\u00e4ss\u00e4 blogikirjoituksessa esitet\u00e4\u00e4n prosessin kulku dicom \u2013kuvasta tulosteeksi k\u00e4ytt\u00e4en kaupallisesti tarjolla olevaa, medikaalihyv\u00e4ksytty\u00e4 (=l\u00e4\u00e4ketieteelliseen k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n sertifioitua, CE-hyv\u00e4ksytty\u00e4) Materialisen Mimics \u2013ohjelmistoa. Savonian meneill\u00e4\u00e4n olevassa 3D-tulostuksen investointi- ja kehityshankeparissa yhten\u00e4 osa-alueena oli 3D-tulostukseen liittyvien ohjelmien hankinta ja vertailu. Kuopion Yliopistollinen Sairaala on mukana hankkeessa osatoteuttajana, ja yhten\u00e4 ohjelmistoselvityksen kohteena oli soveltuvan ohjelmiston l\u00f6yt\u00e4minen DICOM -kuvadatan k\u00e4\u00e4nt\u00e4miseen 3D-tulostettavaan muotoon. Koska ohjelmistoa haluttiin testata enemm\u00e4n, kilpailutuksessa haettiin kolmen kuukauden lisenssi\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

Kilpailutuksessa ja siihen liittyv\u00e4ss\u00e4 selvityksess\u00e4 l\u00f6ytyi kaksi potentiaalista toimijaa, Materialise (https:\/\/www.materialise.com\/en\/medical<\/a>) sek\u00e4 Medviso (https:\/\/medviso.com\/<\/a>). Medviso ei kuitenkaan osallistunut kilpailutukseen, sill\u00e4 yhten\u00e4 kriteerin\u00e4 oli ohjelmiston FDA-hyv\u00e4ksynt\u00e4, jonka yritys saa ohjelmalleen vasta vuoden 2021 aikana. Medikaalihyv\u00e4ksynt\u00e4 sek\u00e4 Euroopassa (CE) ett\u00e4 Yhdysvalloissa (FDA) katsottiin t\u00e4rke\u00e4ksi, sill\u00e4 sairaalat tekev\u00e4t kansainv\u00e4list\u00e4 tutkimusyhteisty\u00f6t\u00e4, joten vertailtavien ohjelmistojen tulisi olla sellaiset jotka ovat kansainv\u00e4lisestikin k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4. Medviso lupasi kuitenkin tarjota hankkeelle ohjelmaan testilisenssin, joten hankkeen aikana tullaan testaamaan my\u00f6s kyseisen ohjelmiston toiminta.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Kuva 1. Materialisen Mimics Innovation Suite tarjoaa ty\u00f6kalut dicom-kuvien avauksesta j\u00e4lkik\u00e4sittelyyn ja 3D-tulostettavien mallien valmistukseen. L\u00e4hde: Materialise<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Materialisen sairaalapuolen ohjelmistopaketti ei ole suomalaisissa sairaaloissa aivan vieras, sill\u00e4 se on k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 mm. Tampereen Yliopistollisessa Sairaalassa. TAYS onkin yksi suomalaisista edell\u00e4k\u00e4vij\u00f6ist\u00e4 koskien 3D-tulostusta sairaalaymp\u00e4rist\u00f6ss\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

K\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 ollut Materialisen ohjelmistopaketti muodostuu segmentointiohjelmasta (Materialise Mimics Medical 23.0) sek\u00e4 j\u00e4lkik\u00e4sittelyohjelmasta (3-Matic Medical 15.0). Ohjelmat tarjoavat yhdess\u00e4 kokonaisuuden jonka avulla DICOM-data saadaan suhteellisen vaivattomasti k\u00e4\u00e4nnetty\u00e4 3D-malliksi, k\u00e4sitelty\u00e4 tarvittavissa m\u00e4\u00e4rin ja tallennettua 3D-tulostettavaan muotoon. Ohjelmien k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 olevat toiminnallisuudet riippuvat siit\u00e4, mink\u00e4laisia ohjelmistomoduleita lisenssiin on ostettu mukaan. Testijakson ohjelmistopaketti muodostui seuraavista Mimicsin moduleista: Mimics Base, Analysis, C&V Segmentation ja Design.<\/p>\n\n\n\n

Seuraavaksi k\u00e4yd\u00e4\u00e4n l\u00e4pi ty\u00f6vaiheet DICOM \u2013datasta 3D-malliksi ja sen j\u00e4lkeen 3D-tulosteeksi materialisen ohjelmistopakettia hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4ll\u00e4. Esimerkkikappale on AAA-malli (abdominal aorta anyerysm model) eli vatsa-aortan aneurysma. 3D-tulosteen tavoitteena ja mallin rakenteen pohjana k\u00e4ytettiin julkaisussa \u201cSimulation of Endovascular Aortic Repair Using 3D Printed Abdominal Aortic Aneurysm Model and Fluid Pump\u201d (https:\/\/doi.org\/10.1007\/s00270-019-02257-y<\/a>) kuvattua vastaavanlaista mallia. Mallin DICOM \u2013kuvadata saatiin Kuopion Yliopistolliselta Sairaalalta.  <\/p>\n\n\n\n

Ty\u00f6vaiheet ovat p\u00e4\u00e4piirteiss\u00e4\u00e4n seuraavat:<\/p>\n\n\n\n

  1. DICOM \u2013kuvien avaus ja rajaus kynnysarvojen m\u00e4\u00e4rittelyll\u00e4<\/li>
  2. Halutun alueen valitseminen luomalla kuvamateriaalille maski<\/li>
  3. 3D-mallin tekeminen maskin perusteella<\/li>
  4. Verisuonen keskiviivan luominen<\/li>
  5. Siirto 3-matic:iin j\u00e4lkik\u00e4sittely\u00e4 varten<\/li>
  6. Verisuonten muuttaminen haluttuun kokoon liittimien osalta<\/li>
  7. Kuorirakenteen valmistaminen<\/li>
  8. K\u00e4\u00e4nt\u00e4minen STL-malliksi<\/li>
  9. 3D-tulostus ja puhdistus<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    Ensimm\u00e4inen ty\u00f6vaihe on DICOM \u2013kuvadatan rajaus siten ett\u00e4 k\u00e4sittelyyn otetaan vain haluttu alue (verisuoni\/aneurysma). DICOM \u2013kuvadata on kuvasarja kolmesta eri kuvakulmasta (coronal, sagittal, axial). Kuvissa anatomian eri osat n\u00e4kyv\u00e4t eri v\u00e4reill\u00e4 joten kynnysarvot m\u00e4\u00e4ritt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 voidaan valita tietyn tyyppinen \u201cmateriaali\u201d. T\u00e4m\u00e4 ei kuitenkaan viel\u00e4 riit\u00e4 \u2013 kynnysarvo valitsee kaikki samanv\u00e4riset alueet joten todenn\u00e4k\u00f6isesti mukaan tulee muutakin kuin haluttu alue. Ylim\u00e4\u00e4r\u00e4iset alueet poistetaan Split-ty\u00f6kalun avulla, jolla kynnysarvon m\u00e4\u00e4rittelem\u00e4 rajaus voidaan jakaa eri ryhmiin (Masks). T\u00e4m\u00e4 tapahtuu valitsemalla Split-ty\u00f6kalussa haluttu m\u00e4\u00e4r\u00e4 ryhmi\u00e4 ja rajaamalla niihin kohdistuvat alueet maalaamalla. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen ohjelma k\u00e4y kaikki sarjan kuvat l\u00e4pi ja valitsee ne alueet jotka ovat yhteydess\u00e4 maalattuihin tasoihin. Kuvassa 2 n\u00e4kyy vasemmalla kynnysarvon rajaamat alueet jolloin mukaan olisi tulossa mm. selk\u00e4rankaa ja oikealla tilanne splittauksen j\u00e4lkeen, jolloin aneurysma on omana ryhm\u00e4n\u00e4\u00e4n.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Kuva 2. DICOM \u2013kuvista erotetaan haluttu alue m\u00e4\u00e4ritt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 kynnysarvo ja sen j\u00e4lkeen erotetaan kynnysarvon valitsemista pikseleist\u00e4 haluttu alue split \u2013ty\u00f6kalun avulla.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Halutun alueen rajauksen j\u00e4lkeen on hyv\u00e4 ottaa mukaan valitun alueen visualisointi 3D-muodossa, jonka saa n\u00e4kyviin nelj\u00e4nteen ikkunaan. T\u00e4ll\u00f6in todenn\u00e4k\u00f6isesti havaitaan, ett\u00e4 rajauksessa on viel\u00e4kin mukana sellaista tavaraa jota 3D-mallissa ei tarvita. N\u00e4ist\u00e4 p\u00e4\u00e4see eroon maskin muokkaustoiminnolla (Edit Mask) joka tarjoaa helpon lassoty\u00f6kalun jota voi k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 sek\u00e4 2D- ett\u00e4 3D-n\u00e4kym\u00e4ss\u00e4. Helpoin tapa ylim\u00e4\u00e4r\u00e4isen roinan poistamiseen on katkaista lassoty\u00f6kalulla poistettavien osien yhteys verisuoneen ja lopuksi m\u00e4\u00e4ritell\u00e4 grow region \u2013komennolla ohjelma ottamaan mukaan vain ne geometriat, jotka ovat fyysisesti kiinni halutussa alueessa.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Kuva 3. 3D-visualisointi havainnollistaa tulevaa 3D-mallia ja helpottaa ylim\u00e4\u00e4r\u00e4isten piirteiden poistamista.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    T\u00e4m\u00e4 ty\u00f6vaihe on t\u00e4rke\u00e4 ja kannattaa tehd\u00e4 huolella, sill\u00e4 se v\u00e4hent\u00e4\u00e4 tarvittavaa ty\u00f6m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 my\u00f6hemmiss\u00e4 vaiheissa. Lis\u00e4ksi t\u00e4ss\u00e4 vaiheessa on hyv\u00e4 tarkastaa geometria ja katsoa onko maskissa mukana pieni\u00e4 reiki\u00e4, virheit\u00e4 jotka johtuvat kuvantamismenetelm\u00e4st\u00e4. Sopivalla kynnysarvo \u2013asetuksella niiden m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 voi v\u00e4hent\u00e4\u00e4 mutta kaikista ei p\u00e4\u00e4se maskausvaiheessa eroon, mutta reikien t\u00e4ytt\u00f6 on helppoa \u201csmart fill\u201d \u2013komennolla.<\/p>\n\n\n\n

    Seuraavaksi voidaankin luoda 3D-geometria maskin perusteella. T\u00e4h\u00e4n asti ruudulla on ollut vain esitys 3D-mallista, joten varsinaisesti malli luodaan vasta t\u00e4ss\u00e4 vaiheessa. Mallin luominen tapahtuu calculate part \u2013komennon avulla.<\/p>\n\n\n\n

    3D-mallin tekemisen j\u00e4lkeen malli voidaan \u201ck\u00e4\u00e4ri\u00e4\u201d eli wrapata, joka tarkoittaa nimens\u00e4 mukaisesti sit\u00e4, ett\u00e4 3D-mllin ymp\u00e4rille luodaan pinta joka muodostaa jatkossa kappaleen ulkopinnan. T\u00e4ll\u00e4 varmistetaan se, ett\u00e4 kappaleen sis\u00e4\u00e4n ei j\u00e4\u00e4 pieni\u00e4 reiki\u00e4 tai muita ep\u00e4m\u00e4\u00e4r\u00e4isi\u00e4 pintarakenteita. Wrap \u2013komennossa m\u00e4\u00e4ritet\u00e4\u00e4n samalla pienin yksityiskohdan koko, joka halutaan s\u00e4\u00e4st\u00e4\u00e4. Pienint\u00e4 yksityiskohtaa rajoittaa DICOM \u2013kuvadatan resoluutio, joten siihen ei kannata laittaa tarkempaa lukuarvoa. Wrapin j\u00e4lkeen geometrian pintaa voi viel\u00e4 tasoitella, sill\u00e4 oikeasti verisuonen sein\u00e4m\u00e4 on sile\u00e4 – mallissa n\u00e4kyv\u00e4 karkea vokselit (tilavuuspikselit) ovat kuvantamismenetelm\u00e4st\u00e4 johtuvia artifakteja. Yleens\u00e4 lopullinen tasoitus tehd\u00e4\u00e4n j\u00e4lkik\u00e4sittelyohjelmassa, sill\u00e4 kappaleeseen saatetaan lis\u00e4t\u00e4 muotoja, joihin tasoitus voi vaikuttaa. Seuraavassa kuvasa n\u00e4kyy 3D-mallin kolme k\u00e4sittelyvaihetta mallin luomisesta tasoitukseen.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Kuva 4. Vasemmalta alkaen: 3D-malli luotu, wrapattu ja tasoitettu.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Nyt malli on ulkopintansa puolesta valmis jatkomuokkausta varten. Koska t\u00e4m\u00e4n AAA-mallin k\u00e4ytt\u00f6kohde on opetusk\u00e4ytt\u00f6 ja siihen tullaan kiinnitt\u00e4m\u00e4\u00e4n letkuja, tulee verisuonten olla oikean kokoisia. Helpoin tapa t\u00e4m\u00e4n varmistamiseen on luoda sopivan paksuiset geometriat k\u00e4ytt\u00e4en verisuonten keskilinjaa. Mimicsissa on erinomaiset analysointity\u00f6kalut jotka mahdollistavat kuvantamisdatan ja 3D-mallien analysoinnin ja mittauksen. Niiden avulla keskilinjan luominen on helppoa, sill\u00e4 siihen l\u00f6ytyy suoraan oma \u201cfit centerline\u201d \u2013komento. Komento luo valittuun rakenteeseen keskilinjan automaattisesti jonka j\u00e4lkeen se on hyv\u00e4 tarkastaa \u2013 riippuen mukana olevista verisuonista se voi olla hyvinkin monimutkainen rakenne, mutta koska aiemmissa vaiheissa poistettiin r\u00f6nsyilev\u00e4t pienet suonet, on se t\u00e4ss\u00e4 tapauksessa selke\u00e4. <\/p>\n\n\n\n

    Seuraavaksi edess\u00e4 on 3D-mallin siirto jatko\/pintak\u00e4sittelyyn joka Materialisen ohjelmistoratkaisussa toteutetaan 3-maticilla. Malli voidaan siirt\u00e4\u00e4 suoraan export \u2013valinnan kautta jolloin 3-matic k\u00e4ynnistyy automaattisesti ja valittu malli siirret\u00e4\u00e4n sinne. Jos t\u00e4t\u00e4 vaihtoehtoa k\u00e4ytt\u00e4\u00e4, on hyv\u00e4 huomata ett\u00e4 keskilinja ei (syyst\u00e4 tai toisesta) siirry export \u2013valintaa k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4. Keskilinjan siirt\u00e4miseen on kaksi vaihtoehtoa \u2013 tallentaa koko projekti ja avata se 3-maticissa, tai se helpompi tapa: copy-paste. Jostain syyst\u00e4 kopiointia ei ole selv\u00e4sti kerrottu ohjelman helppitiedostoissa, vaikka kyseess\u00e4 on selv\u00e4sti helpoin tapa siirt\u00e4\u00e4 tietoa kahden ohjelman v\u00e4lill\u00e4. Copy-paste \u2013valikko antaa export \u2013valikkoa laajemmat valinnat sille mit\u00e4 tietoa halutaan kopioida.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Kuva 5. Vasemmalla verisuonen keskilinjan luominen, oikealla hy\u00f6dyllinen copy-paste valikko joka mahdollistaa eri rakenteiden kopioimisen leikep\u00f6yd\u00e4n kautta.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Malli on nyt siirretty 3-Matic ohjelmaan ja vuorossa on jatkok\u00e4sittely. Siirretty malli on itseasiassa verisuonessa kuvantamisen aikana ollut veritilavuus, eli sen ymp\u00e4rille pit\u00e4\u00e4 rakentaa verisuonen sein\u00e4m\u00e4t. Tarvittavat muokkaukset t\u00e4m\u00e4n mallin osalta ovat seuraavat:<\/p>\n\n\n\n

    • Varmistetaan ja muokataan ohuempien verisuonien paksuus haluttujen mittojen mukaisiksi.<\/li>
    • Liit\u00e4nt\u00e4pintoja varten tehd\u00e4\u00e4n tasaiset m\u00e4\u00e4r\u00e4mittaiset p\u00e4\u00e4dyt verisuoniin<\/li>
    • Pinnan lopputasoittelu<\/li>
    • Rakennetaan verisuonen sein\u00e4m\u00e4 kolmesta kerroksesta:
      • sis\u00e4kerros: 1 mm<\/li><\/ul>
        • keskikerros: 3 mm<\/li><\/ul>
          • ulkokerros: 3mm<\/li><\/ul><\/li><\/ul>\n\n\n\n

            Verisuonet saadaan sopivan paksuiseksi k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 circular sweep \u2013komentoa ja keskilinjaa sit\u00e4 ohjaavana polkuna. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen luodaan jatko- ja leikkauspinnat polkujen p\u00e4ihin ja k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n niit\u00e4 leikkaamaan kappaleesta ylim\u00e4\u00e4r\u00e4iset pois. K\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 tasopintoja (plane) jotka ovat sidottu verisuonen keskilinjaan varmistutaan siit\u00e4, ett\u00e4 leikkauspinnoista tulee suorat keskilinjaan n\u00e4hden. Lopuksi luodaan verisuonten p\u00e4ihin oikealla halkaisijalla olevat liit\u00e4nt\u00e4palat. Seuraavassa kuvassa n\u00e4kyy kappale 3-matic ohjelmaan tuonnin j\u00e4lkeen, ja liit\u00e4nt\u00e4pintojen luomisen j\u00e4lkeen.<\/p>\n\n\n\n

            \"\"
            Kuva 6. 3D-malli siirrettyn\u00e4 3-matic ohjelmaan, verisuonten muokkaus ja liit\u00e4nt\u00e4pintojen rakentaminen.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

            Seuraavaksi vuorossa on verisuonen seimien, eli kuorikerrosten luominen. Ensimm\u00e4isen\u00e4 vuorossa on sis\u00e4kuoren luominen. joka tapahtuu 3-maticissa hieman nurinkurisesti komennolla \u201cHollow\u201d. Nimen ei kannata h\u00e4m\u00e4t\u00e4 koska (loogisesti?) kaiverruksen voi tehd\u00e4 my\u00f6s negatiivisesti, eli ulkopinnalle. Koska kyseess\u00e4 on verimassa jonka ymp\u00e4rille pit\u00e4\u00e4 rakentaa kuori, valitaan t\u00e4ss\u00e4 tapauksessa \u201coutside\u201d. T\u00e4t\u00e4 toistetaan keskimm\u00e4isen ja uloimman kuoren kanssa. Lopuksi leikataan liit\u00e4nt\u00e4pintojen p\u00e4\u00e4t auki, sill\u00e4 hollow \u2013komento pursottaa ne umpeen luodessaan uudet kerrokset. Seuraavassa kuvassa n\u00e4kyy kappaleen kolminkertainen rakenne.<\/p>\n\n\n\n

            \"\"
            Kuva 7. Vasemmalta oikealle: sis\u00e4kerros, v\u00e4likerros ja ulkokerros.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

            Lopuksi korjaillaan yhdistely- ja leikkausoperaatiossa mahdollisesti hajonneet pintarakenteet, sill\u00e4 Materialisen 3-matic on t\u00e4m\u00e4n osalta hyvin samankaltainen kuin muutkin pintamallinnusta tarjoavat ohjelmistot. Tietyt operaatiot kuten rakenteiden yhdistely (boolean union) ja leikkaukset saattavat \u201cr\u00e4j\u00e4ytt\u00e4\u00e4\u201d mallin pinnan pieniksi sirpaleiksi mit\u00e4 kummallisemmista paikoista. 3D-tulostusta varten on t\u00e4rke\u00e4\u00e4, ett\u00e4 pinnat ovat kunnossa, joten niiden yhten\u00e4isyys (vedenpit\u00e4vyys) on hyv\u00e4 varmistaa mallin lopuksi. Lis\u00e4ksi on hyv\u00e4 huomioida, ett\u00e4 ongelmia saattaa tapahtua my\u00f6s tallennusvaiheessa, sill\u00e4 STL \u2013formaatti on tunnettu siit\u00e4 ett\u00e4 monimuotoisten pintojen kanssa pintarakenteisiin voi tulla virheit\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

            Lopuksi malli tulostettiin Stratasys J735 3D-tulostimella multimateriaalitulosteena. Ensimm\u00e4inen versio tulostettiin kovista materiaaleista eri v\u00e4reill\u00e4, lopullisen version uloin pinta valmistetaan joustavana agilus \u2013materiaalina. Jos t\u00e4t\u00e4 lukiessa j\u00e4i mietitytt\u00e4m\u00e4\u00e4n miksi kappaleeseen rakennettiin kolme kerrosta, on syyn\u00e4 kaksi asiaa: pelk\u00e4st\u00e4\u00e4n joustavasta materiaalista valmistettuna kappale ei ole kovin kest\u00e4v\u00e4 vaan se hajoaa helposti. Aiemmin mainitussa julkaisussa oli k\u00e4ytetty kerrosmaista rakennetta, josta johtuen vastaavaa ratkaisua kokeillaan t\u00e4m\u00e4n tulosteen osalta. Seuraavassa kuvassa n\u00e4kyy valmis tuloste, jonka sis\u00e4kerroksen materiaali oli punainen l\u00e4pin\u00e4kyv\u00e4, keskimm\u00e4inen sinert\u00e4v\u00e4 l\u00e4pin\u00e4kyv\u00e4 ja uloin kerros kirkas l\u00e4pin\u00e4kyv\u00e4. Tulostus suoritettiin kiilt\u00e4v\u00e4n\u00e4 (glossy), joten tukirakenteita tuli vain kappaleen alapuolelle.<\/p>\n\n\n\n

            \"\"
            Kuva 8. Kappale tulostettuna. Kerrosmainen rakenne ei n\u00e4y valokuvissa kovin selv\u00e4sti l\u00e4pin\u00e4kyvien materiaalien k\u00e4ytt\u00e4misest\u00e4 johtuen.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

            K\u00e4ytt\u00f6kokemuksen perusteella Materialisen Mimics ohjelmistoratkaisu on toimiva ja k\u00e4tev\u00e4 tapa valmistaa anatomisia mallikappaleita DICOM \u2013datan perusteella. Ilmaisohjelmiin ja perinteisiin pintak\u00e4sittelyohjelmiin verrattuna ajans\u00e4\u00e4st\u00f6 tarkoitukseen r\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6idyll\u00e4 ratkaisulla on huomattava.<\/p>\n\n\n\n

            Perustoimintojen osalta alkuun p\u00e4\u00e4see pienell\u00e4kin ajank\u00e4yt\u00f6ll\u00e4 mutta monimutkaisempien operaatioiden toteuttaminen vaatii runsaasti perehtymist\u00e4 ohjelmistojen ominaisuuksiin. Kuten monen muunkin monimutkaisemman ohjelman kanssa, vaikuttaa k\u00e4ytt\u00f6tehokkuuteen olennaisesti paitsi k\u00e4ytetyn l\u00e4ht\u00f6tiedon (t\u00e4ss\u00e4 tapauksessa kuvantamisdatan) laatu, my\u00f6s k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4n kokemus\/osaaminen ohjelman k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n. Tehokas k\u00e4ytt\u00f6 edellytt\u00e4\u00e4 ohjelman s\u00e4\u00e4nn\u00f6llist\u00e4 ja jatkuvaa k\u00e4ytt\u00e4mist\u00e4. Toisaalta ohjelman lisenssi on sen verran arvokas, ett\u00e4 sit\u00e4 on tuskin varaa hankkia jatkuvaan k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n, mik\u00e4li ohjelmaa ei k\u00e4ytet\u00e4 aktiivisesti.<\/p>\n\n\n\n

            Ohjelmistojen osalta testausta jatketaan my\u00f6hemmin yhteisty\u00f6ss\u00e4 Kuopion Yliopistollisen Sairaalan Mikrokirurgiakeskuksen kanssa. Samalla testataan ja vertaillaan Medvison ohjelmistoa.<\/p>\n\n\n\n

            <\/p>\n\n\n\n

            Antti Alonen
            TKI-asiantuntija
            Savonia-ammattikorkeakoulu<\/p>\n\n\n\n

            \"\"<\/figure>\n\n\n\n

            <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

            3D-tulostuksen k\u00e4ytt\u00f6 l\u00e4\u00e4ketieteen ja terveydenhoidon sovelluksissa on yksi vanhimmista valmistusmenetelm\u00e4n k\u00e4ytt\u00f6kohteista. Syy t\u00e4h\u00e4n l\u00f6ytyy 3D-tulostuksen ominaispiirteist\u00e4 jotka tukevat hyvin terveysalan tarpeita: 3D-tulostus mahdollistaa yksil\u00f6llisten\/asiakasr\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6ityjen kappaleiden valmistamisen ilman merkitt\u00e4vi\u00e4 lis\u00e4kustannuksia valmistusvaiheessa. 3D-tulostus mahdollistaa geometrisesti monimuotoisten kappaleiden valmistuksen ilman lis\u00e4kustannuksia. Ihmiset ovat kaikki yksil\u00f6it\u00e4, joten tulostuksen yksil\u00f6llisyyden tarve on selv\u00e4. L\u00e4hes kaikki […]<\/p>\n","protected":false},"author":4267,"featured_media":759,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[5,38,65,67,33,37],"class_list":["post-758","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3dtik","tag-3d-tulostus","tag-dicom","tag-materialise","tag-mimics","tag-multimateriaalitulostus","tag-sairaala"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/758","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4267"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=758"}],"version-history":[{"count":16,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/758\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":874,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/758\/revisions\/874"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media\/759"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=758"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=758"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=758"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}