Техника загипсовки моделей в анатомическом артикуляторе

Далее переходят к загипсовке нижней модели. На стол наливают немного гипса и погружают в него нижнюю раму артикулятора; затем, добавив сверху еще некоторое количество гипса, опускают на него модель и смыкают артикулятор до соприкосновения вертикального штифта с резцовой площадкой. За плотным прилеганием вертикального штифта к резцовой площадке надо следить и при загипсовке верхней модели, так как иначе может измениться высота центральной окклюзии. Произвольное изменение высоты центральной окклюзии при постановке зубов как в артикуляторе, так и в окклюдаторе влечет за собой изменение артикуляции зубов в полости рта.

Для фиксации гипсовых моделей в положении центральной окклюзии их складывают по отпечаткам окклюзионной поверхности зубов на прикусных валиках и скрепляют друг с другом с помощью спичек воском. Модели устанавливают так, чтобы штифт высоты окклюдатора упирался в площадку. Штифт должен сохранять высоту прикуса, не препятствовать смыканию и размыканию окклюдатора, при этом центр модели должен совпадать с центром окклюдатора, проте-тическая плоскость должна быть параллельна рамам окклюдатора, т.е. ориентация моделей в окклюдаторе осуществляется с учетом треугольника Бонвиля. Боковой штифт дБ хорошо закручен,иначе может возникнуть боковая окклюзия.После ориентации моделей замешивается гипс, создается подлиток и в него погружается нижняя рама окклюдатора. Далее добавляется небольшой слой гипса сверху нижней рамы и на него помещаются скрепленные модели. Шпателем следует загладить гипс по всей окружности модели. В дальнейшем слой гипса накладывается на модель верхней челюсти и в него опускают верхнюю раму окклюдатора. При затвердении гипса излишки его убирают.

Вопросы фиксации спп.виды кламмеров.

Для изготовления частичного съёмного протеза независимо от протяжённости и топографии дефекта зубного ряда и его размеров необходимо получить модель всей челюсти. На модели должны быть отображены все участки протезного ложа, которые имеют значение для фиксации протеза.

Под фиксацией понимают устойчивость протеза в полости рта в спокойном состоянии, вне выполнения функции жевания.

Фиксация-сложная биомех-ая проблема,решая ее,необходимо:

1.Удержать СП от смещения в верт. и горизонт. направлениях.

2.Предотвратить вредное мех-ое воздействие протезов на опорные зубы и подлежащие ткани.

Для удержания протезов на челюсти взаимодей-ют 3 основных фактора:

1.физический(адгезия-сцепление и когезия-прилипаемость) двух хорошо отполированных пов-стей,смоченных жидкостью.

2.Биологическая или анатомическая ретенция.

3.Мех-ий –использование кламмеров и телескопических коронок.

Наибольшее распространение получила кламмерная фиксация.Кол-во и расположение кламмеров зависит от топографии и величины дефекта зубного ряда.Различают 3 вида крепления:точечное,линейное,плоскостное.

Точечное-в кач-ве опоры исп-ют 1 или 2 рядом стоящих зуба.

Линейное-исп-ют 2 зуба,нах-щиеся на некотором удалении друг от друга.

Плоскостное-исп-ют 3 или 4 зуба,при этом образуются различные фигуры(треугольник,прямоугольник) (самая надежная,но большее кол-во зубов травмируется)

Кламмерная линия-воображаемая линия,соединяющая опорные зубы,на которые фиксируется протез.Она может иметь различные направления:сагиттальное,трансверзальное(на нч),диагональное(на вч).

Кламера делятся:

I.По ф-ии:

-удерживающие

-опорные

Опорно-удерживающие

II.По расположению:

-назубные

-надесневые(пилоты)

-зубодесневые(кламера по кемени)

III.По типа соединения с базисом:

— жесткое

-подвижное

-полуподвижное

IV.По методу изготовлению:

-гнутые

-литые

-комбинированные

V.По конструкции:

-одноплечие

-двуплечие

-многозвеньевые

-перекидные

-кольцевые

VI.По мат-лу:

-стальные

-пластмассовые

VII.По профилю сечения:

-круглые

-полукруглые

-ленточные

Основные требования к кламмерам.

1.Должен иметь хорошие пружинищие св-ва.

2.Не оказывать вредного воздействия на тв.ткани и пародонт.

3.Не нарушать эстетику.

4.Хорошо удерживать протез в п.р.

5.Не мешать окклюз-ым соотношениям.

6.Не изменять своих св-ств в п.р.

Установка моделей в шарнирный окклюдатор

Презентация на тему: Артикуляторы. Окклюдаторы. Виды и преимущества. Лицевая дуга

1

Первый слайд презентации: Артикуляторы. Окклюдаторы. Виды и преимущества. Лицевая дуга

Выполнил: Бакши А рджун П арвеш К умар 504а Проверила: Северинова Светлана Константиновна Симферополь 2017

Изображение слайда

2

Слайд 2: П ЛАН

1. Артикуляторы, типы артикуляторов 2. Понятие окклюдатор 3. Методика применения аппаратов 4. Движения нижней челюсти в горизонтальной плоскости (движение Беннетта ) 5. Лицевая дуга

Изображение слайда

3

Слайд 3: Артикулятор

АРТИКУЛЯТОРЫ — это механические устройства которые предназначены для воспроизведения движения нижней челюсти относительно верхней челюсти. История развития и совершенствования артикуляторов тесно связана с возникновением тех или иных окклюзионных концепций. Более поздние концепции базируются частично на предыдущих, каждая из них вносит свой вклад в понимание основных принципов гнатологии как науки. В начале XIX в. преобладала теория чисто шарнирных движений в ВНЧС и в 1805 г. Гарио изобрел первый простейший шарнирный артикулятор, который до сих пор используется. А.Гизи считал, что сустав направляет движения нижней челюсти, поэтому сконструированные им артикуляторы получили название «суставных». Интересно отметить, что в таких артикуляторах был резцовый штифт, форма суставной головки и ямки полностью соответствовали анатомическим особенностям естественного сустава человека. В 1918 г. Холл высказал сомнение по поводу ведущей роли ВНЧС в нижнечелюстных движениях. Основными направляющими таких движений были признаны окклюзионные поверхности зубов. Эти работы легли в основу создания «скользящих», « несуставных » артикуляторов со свободной подвижной осью суставных головок. В 1920-х годах был популярен ар- тикулятор Монсона, созданный в соответствии с концепцией «сферического построения окклюзионной поверхности зубов»

Изображение слайда

4

Слайд 4

Артикулятор состоит из двух подвижных, сочлененных упругими пружинами рам — верхней и нижней. На каждой раме по три ответвления.Два ответвления на верхней раме имеют выступы, имитирующие перевернутые суставные головки, которые упираются в площадки нижней рамы, образуя как бы сочленения. Площадки нижней рамы имеют двоякорадиусное углубление, облегчающее перемещение выступа по переднему суставному пути в 33° и боковому суставному пути в 17°. Передний выступ нижней рамы имеет съемную резцовую площадку с наклонной плоскостью, обеспечивающую перемещение штифта до упора верхнейрамы, а следовательно, и всей рамы по переднему резцовому пути в 40°. При помощи переднего вертикального штифта фиксируют межальвеолярную высоту; используя имеющееся на штифте горизонтальное острие, определяют среднюю линию и место расположения резцовой точки, т. е. точки между медиальными углами центральных резцов нижній челюсти.Горизонтальный штифт (П-Ш) имитирует оси суставных головок,наклонные плоскости (У,, У2, У3) на нижней половине артикулятора предназначены для скольжения по ним штифтов (1,2, 3). При помощи этих штифтов возможны боковые движения, вперед и назад, вверх и вниз.

Изображение слайда

5

Слайд 5

Изображение слайда

6

Слайд 6: тИпы артикуляторов

простые шарнирные артикуляторы ; — среднеанатомические или линейно-плоскостные; — полурегулируемые ; — полностью регулируемые или универсальные.

Изображение слайда

7

Слайд 7

В простом шарнирном артикуляторе можно выполнить только шарнирное движения, а любые боковые движения исключены. Следовательно использовать такой артикулятор возможно лишь как наглядное пособие для студентов. В среднеанатомических артикуляторах значение суставного и резцового угла зафиксировано. Можно изменять взаимоотношения резцов, но нет возможности регулировать боковые смещения. Среднеанатомические артикуляторы можно использовать для изготовления одиночных коронок и при необходимости для изготовления полного сьемного протеза при беззубых челюстях. Полурегулируемые артикуляторы позволяют регулировать угол Беннетта и угол сагитального суставного пути. Межмыщелковое расстояние обычно составляет 110 мм. Полурегулируемые артикуляторы содержат механизмы воспроизводящие суставные и резцовые пути, которые можно настроить по усредненным данным, а также по индивидуальным углам этих путей, полученных у пациентов. Полурегулируемые артикуляторы системы Artex позволяют устанавливать индивидуальные параметры сагитального и трансверзального суставного пути.

Изображение слайда

8

Слайд 8: Окклюдатор

Аппараты, с помощью которых можно воспроизвести только вертикальные движения нижней челюсти (открывание и закрывание рта) Окклюдаторы состоят из двух сочлененных между собой рам, одна из которых идет горизонтально, имеет поперечную перемычку. В центре перемычки установлен вертикальный винт со стопорным устройством. Нижняя рама изогнута под углом 100-110° и имитирует нижнюю челюсть. В заднем отделе нижней рамы имеется площадка для упора штифта, удерживающего межальвеолярную высоту. В площадку упирается винт верхней рамы. Поворот винта позволяет менять расстояние между рамами, а стопорный винт — фиксировать это расстояние.

Изображение слайда

9

Слайд 9

Принцип их работы заключается в том, что внутрь аппарата помещают загипсованные модели челюстей, а затем он начинает воспроизводить вертикальные движения челюсти: открывание и закрывание рта. Классификация ортопедических устройств: по размеру – большие, средние и малые; по особенностям конструкции – проволочные и литые. Они состоят их двух проволочных рам, изогнутых под определенным углом и соединенных шарниром. Конструкция этого инструмента менее совершенная нежели у артикулятора, поэтому считается, что протезы, изготовленные с помощью него, уступают по качеству изготовленным после использования артикулятора.

Изображение слайда

10

Слайд 10

Преимущества окклюдатора : — используются при изготовлении любых ортопедических конструкций. — имеются широкое распространение из-за низкой стоимости и простоты работы с ним. Недостатки окклюдатора : — не отображаются формы окклюзионных поверхностей зубов и зубных дуг, соответствующего индивидуальному биомеханическому строению жевательного аппарата.

Изображение слайда

11

Слайд 11: Методика применения аппаратов

Артикуляторы в стоматологии применяются для : — выбора метода окклюзионной корекции ; — диагностического сошлифовывания зубов; — определения наличия супраконтактов на зубах; — современной и всесторонней диагностики окклюзии; — планирования всех видов стоматологического лечения; — лабораторных технических этапов изготовления сьемных и несьемных конструкций протезов; — определения стабильности центральной окклюзии, деформации окклюзионной поверхности и методов ее устранения.

Изображение слайда

12

Слайд 12: Техника загипсовки моделей в анатомическом артикуляторе

Верхнюю модель с восковым базисом кладут на стекло установочного прибора так, чтобы окклюзионный валик плот ноприлегал к стеклу, вестибулярный край валика находился на линии резцов и срединные линии на модели и на приборе совпадали. Установив таким образом модель, приклеивают валики к стеклу несколькими каплями расплавленного воска. После этого закрепляют прибор вместе с моделью на нижней раме артикулятора с помощью шпильки, удерживающей резцовую площадку. На верхнюю модель наливают немного гипса и, погрузив в него верхнюю раму артикулятора, заливают ее гипсом. Когда гипс затвердеет, поверхность его сглаживают, срезая излишки Прибор удаляют из артикулятора, присоединяют к верхней модели нижнюю и скрепляют валики обеих моделей между собой кусками размягченного воска. Далее переходят к загипсовке нижней модели. На стол наливают немного гипса и погружают в него нижнюю раму артикулятора ; затем, добавив сверху еще некоторое количество гипса, опускают на него модель и смыкают артикулятор до соприкосновения вертикального штифта с резцовой площадкой. За плотным прилеганием вертикального штифта к резцовой площадке надо следить и при загипсовке верхней модели, так как иначе может измениться высота центральной окклюзии. Произвольное изменение высоты центральной окклюзии при постановке зубов как в артикуляторе, так и в окклюдаторе влечет за собой изменение артикуляции зубов в полости рта. После затвердения гипса его окончательно обрабатывают и переходят к постановке зубов.

Изображение слайда

13

Слайд 13: ЗАГИПСОВКА МОДЕЛЕЙ В ОККЛЮДАТОР

После определения центральной окклюзии скрепленные между собой модели необходимо загипсовать в окклюдатор. Для этого модели с восковыми базисами и окклюзионными валиками вставляют в окклюдатор, следя за тем, чтобы штифт высоты окклюдатора упирался в площадку нижней рамы и между моделями и дугами окклюдатора осталось место для гипса. Если места нет, срезают излишки гипса с цоколей моделей; последние необходимо увлажнить для лучшего соединения с гипсом. Затем замешивают гипс, накладывают небольшое количество его на гладкую поверхность стола и погружают в него нижнюю раму окклюдатора. Накладывают еще небольшое количество гипса и на него помещают, центруя, скрепленные между собой модели. Шпателем покрывают цоколь нижней модели гипсом и заглаживают его со всех сторон. После этого слой гипса накладывают на модель верхней челюсти опускают верхнюю раму окклюдатора и заглаживают гипс так, чтобы он полностью покрывал наружную дугу рамы и цоколь модели (рис. 125). При этом следят, чтобы штифт высоты постоянно касался площадки и чтобы модели не сместились. После затвердевания гипса снимают деревянные палочки, скрепляющие модели. Осторожно, чтобы не сломать гипсовые зубы, открывают окклюдатор и снимают с моделей восковые базисы с окклюзионными валиками. Современные окклюдаторы имеют преимущество перед проволочными: высота прикуса до снятия восковых базисов с окклюзионными валиками может быть установлена в них при помощи винта. Однако все окклюдаторы имеют общий недостаток; они воспроизводят только вертикальные движения нижней челюсти. При использовании фарфоровых зубов необходима проверка постановки искусственных зубов также при сагиттальных и трансверсальных движениях, что возможно только в артикуляторе. Поэтому при замещении отсутствующих зубов в съемном протезе искусственными зубами из фарфора после определения центральной окклюзии модели должны быть загипсованы в артикуляторе. Техника загипсовки моделей для изготовления частичных съемных пластиночных протезов в артикулятор аналогична описанной технике загипсовки в окклюдатор.

Изображение слайда

14

Слайд 14: Фиксация моделей в окклюдаторе с помощью гипса

Изображение слайда

15

Слайд 15: Движения нижней челюсти в горизонтальной плоскости (движение Беннетта )

Особенность боковых движений нижней челюсти в том, что на рабочей и балансирующих сторонах происходят различные движения суставных головок. Из положения центральной окклюзии суставная головка на стороне смещения (сторона латеротрузии ) вращается вокруг своей вертикальной оси в соответствующей суставной ямке и совершает также движение Беннетта. Это боковое движение может сочетаться с небольшим перемещением головки вперед, назад, вверх или вниз. На противоположной, балансирующей стороне (сторона медиотрузии ) суставная головка смещаетая внутрь ( медиально ), т.е. в направлении к серединной линии, а также вперед и вниз. Угол между этим путем перемещения головки и сагиттальной плоскостью — угол Беннетта. Чем больше этот угол, тем больше амплитуда бокового смещения суставной головки балансирующей стороны. По А.Гизи, этот угол равен в среднем 18—20°, однако в настоящее время многие авторы считают, что он не более 10°. Поскольку суставная ямка не имеет правильной сферической формы, а между внутренним полюсом головки и внутренней стенкой ямки есть свободное пространство, в начале движения суставной головки балансирующей стороны возможно трансверсальное перемещение, которое обозначается как непосредственное боковое движение ( immediat side shift ).

Изображение слайда

16

Слайд 16

Боковой компонент движения Беннетта может быть слабо выражен («прогрессивное движение»), может быть выражен только в начале движения ( ealy side shift ), а может быть распределен равномерно на всем протяжении последнего ( distributed side shift ) [ Lotzmann U., 1998]. Индивидуально угол Беннетта и характер бокового смещения определяют с помощью аксиографии. В среднем iss равен 1 мм. Движение суставных головок оказывает значительное влияние на окклюзионные контакты зубов, что имеет большое значение для моделирования окклюзионной поверхности. Особенности бокового движения нижней челюсти в горизонтальной плоскости можно изучить с помощью внутриротовой регистрации «готического угла» — функциографии. На функциограмме вершина угла соответствует положению центрального соотношения. Стороны угла соответствуют траектории вращения срединной точки нижних резцов вокруг вертикальных осей суставных головок во время правого и левого боковых движений нижней челюсти. Запись готического угла используют для определения центрального соотношения челюстей и центральной окклюзии.

Изображение слайда

17

Слайд 17

Изображение слайда

18

Слайд 18

На характер движений нижней челюсти в значительной степени влияют изменения в зубных рядах и окклюзии. Так, например, отсутствие одного зуба ведет к нарушению симметричности движений вправо и влево, искривлению их траектории. И наоборот, характер окклюзионных контактов влияет на движение нижней челюсти

Изображение слайда

19

Слайд 19: Лицевая дуга

приспособление которое позволяет определить у пациента и перенести в артикулятор положение верхней челюсти относительно ориентиров черепа. Таким образом верхний зубной ряд ориентируют относительно шарнирной оси височно-нижнечелюстного сустава пациента.

Изображение слайда

20

Слайд 20: Части

-U-образная пластина -ушные или суставные упоры -носовые упоры -прикусная вилка

Изображение слайда

21

Слайд 21

срединно-сагитальная плоскость, окклюзионная плоскость, положение шарнирной оси головки височно-нижнечелюстного сустава  относительно Франкфуртской горизонтали или Камперовской плоскости. Главные ориентиры

Изображение слайда

22

Слайд 22: Камперовская горизонталь

носоушная линия, от середины козелка уха — наружного края крыла носа Протетическая плоскость — плоскость, проходящая по жевательной поверхности боковых зубов

Изображение слайда

23

Слайд 23

линия, проходящая от нижнего края орбиты до верхнего края наружного слухового прохода. Франкфуртскя горизонталь

Изображение слайда

24

Последний слайд презентации: Артикуляторы. Окклюдаторы. Виды и преимущества. Лицевая дуга: заключение

При изготовлении функционально полноценных зубных протезов важное место отводится правильной постановке искусственных зубов — созданию множественных контактов между ними при любых перемещениях нижней челюсти. Этим самым достигается наиболее полноценное пережевывание пищи, улучшается устойчивость протеза на челюсти и исключается функциональная перегрузка отдельных участков протезного ложа. Конструирование зубных рядов в протезах осуществляется в специальных аппаратах, воспроизводящих в той или иной мере движения нижней челюсти. Аппараты, с помощью которых можно воспроизвести только вертикальные движения нижней челюсти (открывание и закрывание рта), называются окклюдаторами Аппараты, позволяющие воспроизвести всевозможные движения нижней челюсти ( открывание, закрывание, движения в передне — заднем и боковых направлениях), называются артикуляторами

Изображение слайда

виды, цели и особенности применения

Информация носит справочный характер. Не занимайтесь самодиагностикой и самолечением. Обращайтесь ко врачу.

В ортопедической стоматологии важным лабораторным этапом является проверка изготовленной конструкции. Очень важно оценить ее смыкание и возможность осуществления всех видов окклюзионных движений. С этой целью используется зуботехнический окклюдатор.

Это специальный аппарат, применяющийся в процессе создания ортопедических конструкций. В нем располагают гипсовые модели челюстей и воспроизводят ряд жевательных движений.

Устройство включает в себя 2 дуги: верхнюю и нижнюю. Они соединяются между собой поперечным стержнем. При необходимости его можно снимать.

В окклюдатор происходит загипсовка готовых моделей. Верхняя модель, соответственно, фиксируется на верхнюю дугу, а нижняя – на нижнюю.

Применение данного аппарата показано при изготовлении все видов ортопедических конструкций. Он воспроизводит движения челюстей только в вертикальной плоскости. С помощью данного устройства определяется центральное соотношение челюстей и высота прикуса.

Классификация аппаратов

Все устройства отличаются по размеру. Они могут быть:

• большие;
• средние;
• малые.

Главная классификация основана на конструктивных особенностях. Выделяют окклюдаторы:

• проволочные;
• литые;
• универсальное устройство Васильева.

Устройство на шарнирах и литое

Обычный проволочный окклюдатор шарнирного типа состоит из 2 дуг. Одна их них, чаще всего это нижняя, изгибается под углом в 100-110 градусов.

Между дугами находится соединение шарнирного типа. Для регистрации расстояния между альвеолярными отростками в положении центральной окклюзии используется винт или стержень, имеющий вертикальное направление. В процессе использования аппарата важно не забывать об этой особенности. Рекомендуется плавное и мягкое смыкание моделей, чтобы не повлиять на определенную заранее высоту прикуса. Поворот стержня позволяет изменять его.

Иногда стержень не используют. Это происходит в тех ситуациях, когда у пациента сохранены зубы-антагонисты. Они способны сохранять необходимую высоту прикуса, которую не нужно определять заново.

Литые окклюдаторы отличаются тем, что их дуги выполнены не из проволоки, а полностью отлиты из металла.

Аппарат Васильева

Отдельно стоит выделить универсальный окклюдатор, который был модифицирован Васильевым. Так же, как и обычный шарнирный, он включает в себя верхнюю и нижнюю дуги. В данном случае они выполнены не из проволоки, а из металлических пластинок. К ним припаяны кольца овальной формы, имеющие отверстия для шпилек. Они отвечают за фиксацию загипсованных моделей.

В задней части нижней дуги располагаются стойки, имеющие отверстия для стержня. Именно он соединяет 2 дуги между собой.

На нижней дуге присутствуют углубления для штифта. Обнаружить их можно на передней части. Штифт отвечает за удерживание высоты в позиции центральной окклюзии.

На верхней дуге имеются петли для шарнирного стержня. В ее передней части располагается шарнир, с помощью которого прикрепляется штифт, вставляющийся в углубление на нижней дуге. Шарнирное соединение дуги и штифта позволяет отводить его вперед в случае необходимости.

Как это работает?

Методика использования:

• установка моделей в прибор с использованием гипса;
• перенос данных о высоте прикуса и положении челюстей в позиции центральной окклюзии;
• проверка вертикальных движений, при возникновении каких-либо нарушений проводится их корректировка.

Сравнение с артикулятором

Безусловно, окклюдатор гораздо проще в использовании, чем артикулятор. Однако, его основным недостатком является возможность воспроизведения только вертикальных движений. В свою очередь, артикулятор способен имитировать движения во всех направлениях.

Это имеет наибольшее значение при протезировании пациентов с полной потерей зубов. Невозможность оценки горизонтальных движений не позволяет проверить протезы во всех фазах перемещения нижней челюсти относительно верхней.

На врача ложится дополнительная нагрузка по проверке протеза при сдаче. Приходится заново проверять смыкание и стачивать бугры и режущие края искусственных зубов, которые мешают нормальным перемещениям челюстей.

Артикулятор позволяет более полноценно оценить качество протеза еще до окончательной обработки конструкции. У техника есть возможность увидеть недочеты в смыкании со всех сторон, что гораздо сложнее сделать в полости рта.

Практически все врачи и зубные техники уже отказались от использования окклюдатора. Его заменяют современные модели артикуляторов, которые позволяют создавать более качественные протезы.

Практически все конструкции должны проверяться еще на промежуточных этапах. Это невозможно сделать без полной и всесторонней оценки. Ее основным этапом является точное определение всех окклюзионных взаимоотношений челюстей.

используемых анатомических значений — стоматологические технологии: практические рекомендации, советы

• Горизонтальный наклон мыщелка
• Угол Беннета (дорожки Беннета)
• Треугольник Бонвилла, угол Балквилла и режущий край
• Взаимосвязь суставов и окклюзионного поля

Фиксатор (держатель окклюзии) — это устройство или гипсовый блок, на котором две модели устанавливаются в фиксированной окклюзионной ситуации (рис. 8-7). Модели можно разделить для работы в зуботехнической лаборатории. Фиксаторы в основном используются для фиксации ортодонтических моделей в соответствии с положением прикуса конструкции (рис. 8-8). Верхнечелюстные и нижнечелюстные модели фиксируются в сагиттальной, вертикальной и горизонтальной плоскостях на расстоянии, определяемом строительным прикусом, чтобы можно было изготовить челюстно-нижнечелюстные приспособления.С помощью фиксатора или гипсовой основы можно реконструировать окклюзионные поверхности или протез в соответствии с конечным окклюзионным положением. Движения нижней челюсти изначально не учитываются при этой технике; окклюзионные поверхности необходимо более или менее грубо переточить во рту пациента. Такие методы изготовления устарели и в настоящее время используются крайне редко. Для изготовления непрямых перебазировок используются различные фиксаторы, чтобы удерживать зубную дугу обрабатываемого протеза относительно модели.

Окклюдер — это простейшее устройство, с помощью которого можно воспроизвести центрическую окклюзию (рис. 8-9). Окклюдеры — это устройства, в которых модели верхней и нижней челюсти могут перемещаться друг относительно друга с помощью простого шарнирного соединения. Скользящие движения воспроизвести невозможно.

Различают окклюдеры с фиксацией окклюзионной высоты и без нее. Окклюдеры со стопорным винтом для окклюзионной высоты позволяют фиксировать расстояние по вертикали между челюстями. Окклюдеры без стопорного винта для окклюзионной высоты можно использовать только для зубчатых моделей, в которых окклюзионная высота определяется противоположными группами зубов.Окклюдеры совершенно не подходят для индивидуального моделирования окклюзионных поверхностей.

Черепные устройства среднего размера — это окклюдеры с механизмами для включения так называемых калот со средним значением (устройство для удержания пластины, на которой могут быть сформированы зубы). Этот свод среднего значения изогнут так же, как и кривые окклюзии, если бы ВНЧС имели средние наклоны и углы. Эти устройства не могут использоваться для имитации каких-либо движений суставов (боковых или выступающих), выполняемых TMJ.Однако после реконструкции окклюзионных поверхностей модели можно перемещать вперед и назад по этим окклюзионным поверхностям, пока верхний базовый держатель ослаблен. Тем не менее, это не настоящие движения челюсти, поскольку отсутствует важный направляющий элемент, а именно ВНЧС.

Предполагается, что движения нижней челюсти следуют определенным траекториям, направляемым ВНЧС, так что очень специфические кривые окклюзии и формы окклюзионных поверхностей развиваются или утрамбовываются. В этом состоянии нижняя челюсть больше не управляется одним ВНЧС, а в первую очередь по окклюзионному рисунку зубов.Изменения окклюзионных поверхностей, особенно у пожилых людей, повлекут за собой изменение височно-нижнечелюстного сустава, которое покажет признаки износа и больше не будет гарантировать точное ведение нижней челюсти. Вот почему кривые окклюзии строятся на основе калот, которые представляют собой средние значения наклона мыщелкового пути (рис. 8-10). Таким образом создается «жевательный путь», который направляет движения нижней челюсти и, следовательно, ВНЧС.

Этот метод, в котором предварительно устанавливаются кривые окклюзии, можно описать как создание окклюзионного поля на основе жевательной траектории.С помощью этих устройств создается жевательный путь, основанный на средних значениях, который обеспечивает движение нижней челюсти при контакте с зубами, но не обязательно совпадает с направлением ВНЧС. Естественные ВНЧС должны быть подогнаны под эти окклюзионные ориентиры (т. Е. Изменены).

Researchers 3-D Print Lifelike Models Heart Valve Models

2 сентября 2020 г. — Университет Миннесоты использует модели органов для конкретных пациентов, чтобы лучше подготовиться к минимально инвазивным процедурам и улучшить результаты. Их процесс включает в себя 3-мерный мягкий датчик массивы и изготавливаются с использованием специальных красок и индивидуального процесса трехмерной печати.Такие модели можно использовать для планирования транскатетерной замены аортального клапана (TAVR) и других структурных сердечных процедур с использованием катетера.

Исследователи из Университета Миннесоты при поддержке Medtronic разработали новаторский процесс трехмерной печати из нескольких материалов реалистичных моделей аортального клапана сердца и окружающих структур, которые имитируют внешний вид и ощущение реального пациента.

Эти модели органов для конкретных пациентов, которые включают в себя массивы мягких датчиков с трехмерной печатью, интегрированные в структуру, изготавливаются с использованием специальных чернил и индивидуального процесса трехмерной печати.Такие модели можно использовать при подготовке к минимально инвазивным процедурам для улучшения результатов у тысяч пациентов по всему миру.

Исследование опубликовано в Science Advances, рецензируемом научном журнале, изданном Американской ассоциацией содействия развитию науки (AAAS) . [1]

Исследователи распечатали трехмерную печать так называемого корня аорты, участка аорты, ближайшего к сердцу и прикрепленного к нему. Корень аорты состоит из аортального клапана и отверстий для коронарных артерий.Аортальный клапан состоит из трех створок, называемых створками, окруженных фиброзным кольцом. Модель также включала часть мышцы левого желудочка и восходящую аорту.

«Наша цель с этими трехмерными печатными моделями — снизить медицинские риски и осложнения, предоставляя инструменты для конкретных пациентов, чтобы помочь врачам понять точную анатомическую структуру и механические свойства сердца конкретного пациента», — сказал Майкл Макалпайн из Университета Профессор машиностроения из Миннесоты и старший научный сотрудник исследования.«Врачи могут проверить и опробовать клапанные имплантаты перед самой процедурой. Модели также могут помочь пациентам лучше понять свою анатомию и саму процедуру ».

Эта модель органа была специально разработана, чтобы помочь врачам подготовиться к процедуре, называемой транскатетерной заменой аортального клапана (TAVR), при которой новый клапан помещается в собственный аортальный клапан пациента. Эта процедура используется для лечения состояния, называемого стенозом аорты, которое возникает, когда аортальный клапан сердца сужается и препятствует полному открытию клапана, что снижает или блокирует кровоток из сердца в главную артерию.Стеноз аорты — одно из наиболее распространенных сердечно-сосудистых заболеваний у пожилых людей, которым страдают около 2,7 миллиона взрослых в возрасте старше 75 лет в Северной Америке. Процедура TAVR менее инвазивна, чем операция на открытом сердце для восстановления поврежденного клапана.

Модели корня аорты изготавливаются с помощью компьютерной томографии пациента для точного соответствия форме. Затем они печатаются в трехмерном формате с использованием специальных чернил на силиконовой основе, которые механически соответствуют ощущениям реальной сердечной ткани, полученным исследователями из лабораторий Visible Heart Laboratories Университета Миннесоты.Коммерческие принтеры, представленные в настоящее время на рынке, могут печатать трехмерную форму, но используют чернила, которые часто слишком жесткие, чтобы соответствовать мягкости реальной сердечной ткани.

С другой стороны, специализированные трехмерные принтеры в Университете Миннесоты смогли имитировать как компоненты мягких тканей модели, так и твердую кальцификацию на створках клапана, печатая чернила, подобные шпаклевочной пасте, используемой в строительство для ремонта гипсокартона и штукатурки.

Врачи могут использовать модели для определения размера и размещения клапанного устройства во время процедуры.Интегрированные датчики, которые напечатаны на 3D-принтере внутри модели, дают врачам электронную обратную связь по давлению, которую можно использовать для направления и оптимизации выбора и позиционирования клапана в пределах анатомии пациента.

Но McAlpine не видит в этом конца пути для 3D-печатных моделей.

«По мере того, как наши методы 3D-печати продолжают совершенствоваться, и мы открываем новые способы интеграции электроники для имитации функции органов, сами модели могут использоваться в качестве искусственных заменяющих органов», — сказал Макальпайн, занимающий должность профессора кафедры семьи Курмейер в Университете Департамент машиностроения Миннесоты.«Когда-нибудь, возможно, эти« бионические »органы станут такими же хорошими или лучше, чем их биологические аналоги».

Помимо Макалпайна, в команду входили исследователи из Университета Миннесоты Газале Хагиаштиани, соавтор и недавний доктор философии в области машиностроения. выпускник, который сейчас работает в Seagate; Кайян Цю, еще один соавтор и бывший научный сотрудник с докторской степенью в области машиностроения, ныне доцент Вашингтонского государственного университета; Хорхе Д. Жингре Санчес, бывший кандидат биомедицинской инженерии.D. студент, работавший в Лабораториях видимого сердца при Университете Миннесоты, в настоящее время старший инженер по исследованиям и разработкам в Medtronic; Закари Дж. Фуэннинг, аспирант по машиностроению; Пол А. Яиццо, профессор хирургии медицинского факультета и директор-основатель Лаборатории видимого сердца Университета М. Прия Наир, старший научный сотрудник Medtronic; и Сара Э. Альберг, директор по исследованиям и технологиям Medtronic.

Это исследование финансировалось Medtronic, Национальным институтом биомедицинской визуализации и биоинженерии Национального института здравоохранения и Инициативой Миннесотской экономики открытий, исследований и инноваций (MnDRIVE) через штат Миннесота.Дополнительная поддержка была оказана Междисциплинарной докторской стипендией Миннесотского университета и докторской диссертацией, присужденными Газале Хагиаштиани.

Дополнительная информация о трехмерной печати для кардиологии

Трехмерная печать и компьютерное проектирование для структурных вмешательств на сердце

Артикул:

1. Газале Хагиаштиани, Кайян Цю, Хорхе Д. Жингре Санчес и др. Напечатанные на 3D-принтере модели корня аорты для конкретных пациентов с внутренними датчиками для минимально инвазивных применений.Science Advances 28 августа 2020 г .: Vol. 6, вып. 35, eabb4641. DOI: 10.1126 / sciadv.abb4641.

Оборудование и материалы для стоматологов, ориентированных на окклюзию

В сентябрьском / октябрьском выпуске Dental Equipment & Materials (см. «Дебаты по поводу окклюзии») мы считали, что зубы и челюстные суставы не защищены от тех же законов физики, что и управлять всем остальным в природе. В этой второй статье мы рассмотрим некоторые стоматологические инструменты, которые мы можем использовать для исследования биомеханической системы вне полости рта и создания биомеханически правильного лечения.

Природа не всегда формирует физическую вселенную таким образом, чтобы наилучшим образом удовлетворить потребности человечества. Реки не всегда текут в правильном направлении, чтобы нести воду для орошения. Запасы нефти и природного газа часто захоронены в неудобных местах. Приюты часто приходится строить таким образом, чтобы противодействовать силам природы, таким как землетрясения или ураганы. Точно так же и в естественных зубных рядах часто возникают конфликты между зубами и челюстными суставами. Чтобы повысить качество жизни, люди всегда стремились улучшить то, что дает природа, надлежащим образом.Поскольку это связано с окклюзией, зубы и челюсти должны находиться в гармонии, чтобы свести к минимуму передачу деструктивных сил, обеспечить правильное функционирование и избежать отказа системы. Эта концепция баланса и гармонии является фундаментальной для любой природной системы.

Пока зубы страдали от разрушительного воздействия диеты и биомеханических перегрузок, наука могла предложить лечение. Самый ранний ремонт проводился непосредственно на зубах, пытаясь закрепить клин или проволоку непосредственно на них. Доказательства этих ранних стоматологических усилий — как восстановительных, так и «косметических» — были найдены в гробницах древнего Египта.Следующая крупная эволюция произошла, когда были разработаны прямые материалы, такие как цемент, для заполнения отверстий в зубах. Десятилетия спустя была разработана стоматологическая амальгама — хотя она всегда была спорным материалом — и имела то преимущество, что ее можно было смешивать вне рта, помещать непосредственно в полость и придавать ей форму, во многом напоминающую современные композитные стоматологические полимеры. В случае очень больших полостей или замены отсутствующих зубов часто необходимо изготовить реставрации вне рта, а затем транспортировать их внутрь ротовой полости для окончательной установки.

При изготовлении непрямых реставраций, чем больше у стоматолога знаний о гармонии зубов и челюстей и о последствиях новых реставраций, тем точнее будет ремонт и тем дольше он прослужит. Это похоже на строительство дома, в котором инженер должен указать типы материалов и опорную систему, чтобы максимизировать прочность и долговечность. Модели часто создаются как по форме, так и на компьютере для тщательного изучения и анализа нагрузок и распределения веса.В стоматологии у нас есть аналогичные требования, а также требуются специальные инструменты для анализа и непрямого изготовления перед установкой.

Ранние стоматологи осознавали, что понять или оценить внутриротовые силы в самой ротовой полости непросто. Они поняли, что необходимо построить «модели» или «симуляции» зубов и челюстных суставов, чтобы можно было изучить взаимоотношения вне рта, а затем применить извлеченные уроки. Первые инженеры-стоматологи (вероятно, лучше всего представленные предками гнатологов) придерживались механистической точки зрения и использовали свои таланты для создания инструментов, имитирующих естественные движения челюстей, как они их понимали.Рассказывают, что первый артикулятор был создан более века назад, когда стоматолог установил футляр на слегка измененную петлю двери сарая. Эти артикуляторы могли быть произведены еще в 1910 году (см. Фото ниже).

Стоматологический артикулятор используется для имитации положения и движений зубов относительно суставов челюстей вне полости рта для беспрепятственного изучения движений естественных зубов и челюстей. Эта информация используется для изготовления реставраций, гармонирующих с биомеханической системой.Чем больше у стоматолога и техника будет информации о зубах и челюстных суставах, тем точнее они смогут изготовить реставрацию. Преимущество более точного изготовления состоит в том, что требуется меньше изменений в полости рта. Изменение, о котором знают большинство стоматологов и пациентов, — это когда реставрация мешает естественному прикусу пациента и должна быть «притерта». Иногда такая шлифовка может привести к потере правильного контура и эстетики. Кроме того, удаление слишком большого количества материала может привести к обнажению или перфорации каркаса.Это может привести к косметическому повреждению или даже к разрушению конструкции, что потребует повторного изготовления реставрации с немалыми затратами для стоматолога и пациента. Более коварная проблема — если реставрация не подходит должным образом к противоположным зубам. Пациенту это может не «плохо», но неспособность реставрированного зуба нести свою справедливую долю окклюзионной нагрузки приведет к непредвиденным последствиям перегрузки других зубов, что может привести к преждевременному повреждению и / или будущей потере зуба. .

Прежде чем мы начнем рассматривать конкретный тип и особенности артикулятора, стоматолог может подумать, что важно понять, что артикуляторы во многом похожи на компьютеры — GI / GO, мусор на входе = мусор на выходе. Артикуляторы — это не волшебство. Они просто берут то, что мы им даем, а затем показывают это нам. По этой причине крайне важно, чтобы практикующий мог расслабить мышцы челюсти, отцентрировать челюстные суставы и записать точную запись прикуса для установки кейса.

Популярной техникой является Discluder Best-Bite Discluder, который настраивается путем нанесения на него материала для регистрации прикуса и установки на верхние центральные резцы пациента.Он полностью плоский из стороны в сторону и спереди назад, что позволяет беспрепятственно и плавно перемещать нижние резцы. Наклон окклюзионной стороны 8 градусов побуждает нижние резцы мягко двигаться назад и вверх, чтобы привести мыщелки в центральное положение и одновременно помочь расслабить мышцы. Запись прикуса для установки кейса фиксируется путем введения материала для регистрации прикуса между задними зубами в удобном положении, установленном Best-Bite. Затем футляр устанавливают на артикулятор с помощью Best-Bite и записи заднего прикуса.После установки кейса обязательно подтвердите первые контакты и рабочие и уравновешивающие помехи во рту и на установленных моделях с помощью маркировочной ленты, чтобы обеспечить точность записи прикуса и лабораторных процедур монтажа. Еще одно предложение для обеспечения точности монтажа — убедиться, что изнашиваемые фасетки моделей могут контактировать при боковом или выступающем перемещении артикулятора.

На протяжении многих лет было создано множество различных типов шарнирных систем. Решение о том, какой тип или концепция артикулятора нужен стоматологу, зависит от рассматриваемого случая и желаемого результата.

При выборе артикулятора основными вопросами являются:

1. Примет ли стоматолог текущее соотношение зубов и челюстных суставов или будут внесены изменения?
2. Какое количество и расположение зубов ремонтируются и / или заменяются?

Чемодан для образца 1

Дантист восстанавливает только один или два задних зуба (в данном примере один), и прикус считается стабильным и функциональным и не будет изменен. План состоит в том, чтобы просто восстановить функциональность поврежденного зуба в гармонии с остальной частью зубного ряда.

Требования к этому корпусу:

1. Артикулятор, который позволит использовать съемную матрицу для восковой модели и литья.
2. Достаточная стабильность, чтобы принять и удерживать положение максимального перекоса.
3. Осмотр, обеспечивающий одновременный контакт зуба с другими зубами в положении максимального взаимного контакта и не препятствующий экскурсионным движениям остальных зубов.

Если процедуры выполняются точно, должны присутствовать необходимые контакты и, самое большее, должны быть только незначительные изменения, требуемые для окончательной реставрации во рту.Вот пример простого артикулятора для этой цели. На рисунках 1–3 показано препарирование одного заднего прохода, поддерживающее окклюзию, для которого требуется простая артикуляция.

Чемодан с образцом 2

Дантист лечит случай значительного повреждения зубных рядов, когда необходимо изменить и восстановить основной прикус. В таком случае необходимо учитывать множество факторов, и, как следствие, для получения оптимальных результатов требуется более гибкий инструмент. Некоторые из основных факторов включают:

1. Возможность изменять вертикальный размер на той же дуге закрытия.
2. Возможность оценить и проверить положение мыщелков в ямке.
3. Возможность принимать контрольные регистрации выступов прикуса для имитации или моделирования угла возвышения, поскольку он влияет на перемещение мыщелков вниз и вперед, когда пациент открывает и выпячивает зубы, а также влияние, которое это оказывает на положение передние зубы.
4. Возможность создавать настраиваемую таблицу режущих направляющих для помощи в определении лингвальных контуров передних зубов.
5. Возможность иметь несколько наборов моделей для восковой модели, штампов, моделей мягких тканей и т. Д., Которые легко взаимозаменяемы.
6. Возможность для врача и техника легко перемещать модели туда и обратно и использовать собственные артикуляторы для нескольких случаев.

На рисунках 4 и 5 показана сложная реставрация с изменениями окклюзии, требующими более продвинутой артикуляции.

Выбор артикулятора

Эта статья в первую очередь предназначена для стоматологов общего профиля, которые недавно не модернизировали свои окклюзионные инструменты — возможно, со времен стоматологической школы — и хотят освоить новые методы и оборудование для лечения проблем прикуса.Каждый производитель стоматологических артикуляторов предлагает на выбор множество различных моделей, и все они имеют разную степень регулировки. Подробное описание всех функций каждой модели выходит за рамки данной статьи. Для получения более подробной информации свяжитесь напрямую с продавцом. Упоминание каждого производителя артикуляторов также выходит за рамки данной статьи, поэтому список ограничен основными производителями, которых автор использовал в своей собственной практике.

Общие характеристики, которые важны для любой шарнирной системы:

• Качество материалов и способность инструмента сохранять настройки, введенные в инструмент.
• Простые в использовании функции, такие как магнитные монтажные пластины, встроенные монтажные стойки, упрощенная лицевая дуга и простой и надежный центральный фиксирующий механизм
• Возможность принимать средние положения мыщелков из лицевой дуги
• Возможность принимать лицевую дугу оси шарнира записей
• Возможность перехода на дополнительные уровни сложности без полной замены артикулятора
• Конкретный набор функций и настроек, отвечающих вашим требованиям
• Способность работать с современными компьютеризированными инструментами (т.e., отслеживание нижней челюсти)

Panadent

Артикулятор Panadent 1701 с монтажной стойкой, показанный справа

Компания Panadent была основана доктором Робертом Ли, стоматологом-реставратором, а также инженером, о чем свидетельствует его конструкция артикулятора. Система Panadent обладает полным набором функций в линейке из трех артикуляторов (1701, 1801, 1901), которые стоят от 635 до 985 долларов в розницу. Некоторые из ключевых особенностей включают:

• Воспроизведение всех основных движений нижней челюсти с трехмерными изогнутыми аналогами движения мыщелкового пути, включая изогнутый путь Беннета, боковую границу и выступающие пути
• Метод контрольного прикуса для выбора и корректировки предварительно сформированного аналоги мыщелкового движения
• Уникальная система Dyna-Link для соединения верхней и нижней каркасов артикулятора во время эксцентрических движений
• Артикуляторы типа Arcon, которые открываются на 180 градусов для лабораторной восковой эпиляции и изготовления реставраций
• Взаимозаменяемость установленных слепков с одного Panadent “P »К любому другому артикулятору Panadent серии« P »
• Научно определенные фиксированные элементы мыщелковой оси, а не регулируемое« межмыщелковое »расстояние
• Артикуляторы, которые можно отрегулировать с помощью рекордера Panadent Axi-Path или межокклюзионного« контрольного прикуса » записей
• Артикуляторов, предназначенных для использования с как истинная ось шарнира, так и лицевые дуги произвольной оси
• Приспособление, которое позволяет устанавливать лицевую дугу на артикулятор без прикрепления лицевой дуги к артикулятору

Whip Mix

Показано справа, Whip Mix Articulator с InstaMount

Whip Mix — одна из лучших стоматологических компаний, предлагающая отличный ассортимент клинической продукции и лабораторных принадлежностей.Whip Mix включает в себя шесть различных моделей — серии 100, 1000, 2000, 3000, 4000 и 8500, основанные на исследованиях известного гнатолога доктора Чарльза Стюарта. Каждая модель имеет несколько вариаций и варьируется в розничной цене от 116 до 518 долларов.

Некоторые из ключевых артикуляторов и особенности линейки Whip Mix включают:

• Механическая система крепления InstaMount, разработанная для быстрой, аккуратной и точной установки верхних и нижних моделей на артикуляторы Whip Mix без гипса
• Регулируемый наклон мыщелков с изогнутым возвышение и немедленное боковое смещение
• Фиксированное межмыщелковое расстояние 110 мм
• Задний упор, который позволяет пользователю удалить режущий направляющий штифт
• Выдвижная передняя ножка для оптимального обзора стола
• Верхняя рама, которую можно легко установить на открытое положение для удобства во время лабораторных процедур
• Двусторонние резинки обеспечивают оптимальное ощущение во время экскурсионных движений и могут быть легко отсоединены для снятия верхней рамы
• Следящая ямка, которая позволяет верхней и нижней рамам оставаться вместе во время экскурсионных движений
• Крепление «Accumount» Система дает возможность обменять крепление ed выполняет отливки между артикуляторами Whip Mix без потери точности

KaVo

Артикулятор KaVo Protar Evo 7

, показанный справа, KaVo — один из лидеров в поставке оборудования для стоматологических кабинетов.Линия артикуляторов Protar Evo представляет собой высший уровень немецкой точности и мастерства. Линия из трех инструментов предлагает множество функций и варьируется от Protar Evo 3 до Protar Evo 7 с розничной ценой от 1069 до 2086 долларов.

Система артикуляторов KaVo Protar предназначена для охвата всего диапазона сложности и полезности, от относительно простой Protar 2 до электронной измерительной системы KaVo ARCUSdigma. Артикулятор KaVo PROTAR Evo отличается непревзойденной эффективностью и точностью.

• Элегантный дизайн KaVo PROTAR Evo представляет законченный протез на высшем уровне
• Оптимальная настройка данных пациента за счет использования большой шкалы регулировки
• Гладкие поверхности с заметно меньшими краями и углами обеспечивают первоклассное удаление таких материалов, как гипс, и значительно снижает проблемы обслуживания
• Современные материалы предлагают сверхлегкий вес
• Надежная фиксация верхней части артикулятора также предотвращает непреднамеренное разъединение артикулятора, даже если центральные фиксаторы открыты
• Движения артикулятора точно направляются пружинными элементами
• Регулируемый сагитальный мыщелковый путь от -10 до 90 градусов
• Регулируемый горизонтальный мыщелковый путь от 0 до 30 градусов
• Регулируемый выступ, ретрузия и отвлечение до 1.5 мм

WaterPik

Вот уже несколько десятилетий компания WaterPik продолжает традиции качества и точности систем шарнирного сочленения Denar и Hanau. Диапазон систем — от простой Combi до полностью регулируемой системы D5A. Предлагаемая розничная цена начинается с 695 долларов.

• Полурегулируемый модульный артикулятор типа Arcon и полностью регулируемые артикуляторы
• Сложные компьютерно-обработанные изгибы радиального смещения уже вырезаны в ямке
• Модульный артикулятор позволяет вам выбирать направляющие, которые помогут вам достичь оптимального бугорка / fossa harmony
• Изогнутая форма радиуса 19 мм (3/4 дюйма) имитирует средние анатомические движения
• Доступны два разных типа режущих направляющих: один для использования с быстро схватывающимся акрилом, а другой регулируется вперед / сзади и сбоку
• Прецизионная обработка позволяет переносить слепки с одного модульного артикулятора на другой
• Регулировки: угол выступа 0-60 градусов; немедленное боковое смещение 0-4 мм; прогрессивный боковой сдвиг 0-30 градусов; задняя стенка назад на 30 градусов; верхняя стенка на 30 градусов вверх, 30 градусов вниз; межмыщелковое расстояние 90-150 мм
• Медиальные и верхние настенные вставки — съемные для индивидуальной шлифовки, выбора кривизны
• Регулируемый режущий стол (Т3), режущий стол с индивидуальным шагом (Т2) и длинный центральный режущий штифт (P2). стандарт
• Языковая видимость позволяет легко просматривать и получать доступ к моделям с задней стороны инструмента.

Резюме

Использование артикулятора позволяет стоматологу выполнять многие очень важные дела.Во-первых, это позволяет стоматологам проводить моделирование и анализ того же типа, что и во всех других областях современной науки. То, как мы моделируем движения челюсти пациента и смотрим, как они влияют на зубы и суставы, концептуально аналогично тому, как метеорологи создают моделирование ураганов для прогнозирования и исследований, а архитекторы проектируют здания и мосты.

Во-вторых, это позволяет стоматологу сосредоточить внимание на типах износа и повреждений, которые можно легко пропустить при обычном клиническом осмотре.Это важно, потому что, улучшая видимость, мы также увеличиваем силу наблюдения и обнаруживаем вещи, которые всегда были там, но ускользали от внимания. Кроме того, навесные кейсы являются отличным средством обучения пациентов. Пациенты не могут видеть во рту, но многим интересно, когда мы предлагаем им подержать артикулятор в руках. Они замечают, как выстраиваются изношенные края, как зубы перемещаются и смещаются и выглядят «кривыми», что было трудно заметить во рту.Чем более заинтересованными и вовлеченными становятся пациенты, тем больше они принимают на себя ответственность за свои проблемы и тем больше становятся заинтересованными в их решении.

И, что самое главное, артикулятор позволяет стоматологу и лаборанту создать косметическую и функциональную реставрацию, которая будет гармонировать с лицом и суставами челюсти пациента. Чем ближе мы сможем подойти в зуботехнической лаборатории к окончательному случаю, тем меньше потребуется работы во рту пациента. Это экономит время стоматологического кресла, снижает нагрузку на стоматолога и пациента и обеспечивает более профессиональную презентацию.

Доктор Джерри Саймон был активным стоматологом в Стэмфорде, штат Коннектикут, более 30 лет, уделяя особое внимание нарушениям прикуса. Он также является автором книги «Остановить головную боль сейчас: избавьтесь от головной боли», более 30 статей в стоматологических / медицинских журналах и изобретателем Best-Bite Discluder. С ним можно связаться по адресу [email protected] или по телефону (888) 865-7335.

Архивы материализованной имитации — Идеальная нить для 3D-печати

Мы часто видели, как врачи используют 3D-печатные модели сердца, чтобы помочь во время операций, но группа исследователей из Китая опубликовала статью об их использовании в качестве альтернативы хирургическому вмешательству по восстановлению вторичного дефекта межпредсердной перегородки (ДМПП), редкого врожденного Дефект характеризуется отверстием в стенке между предсердиями.Их цель состояла в том, чтобы оценить, насколько возможно использование одного устройства для закрытия нескольких ASD, руководствуясь 3D-моделью сердца и трансторакальной эхокардиографией (TTE).

Из-за интерференции между устройствами и угрозы повторного вмешательства трудно использовать несколько устройств одновременно или при поэтапном закрытии устройства при чрескожном транскатетерном закрытии ДМПП. Но, используя негабаритное устройство, можно порвать межпредсердную перегородку. Таким образом, лучший план — использовать одно закрывающее устройство для пациентов с несколькими ДМПП, поскольку оно сохраняет анатомическую структуру.

«Однако эта стратегия технически сложна из-за невозможности определить целевой дефект для прохождения катетера и выбора окклюдера, что требует тщательного планирования вмешательства с исчерпывающей анатомической информацией для успешного закрытия устройства», — написала команда.

Вот где появляется 3D-модель сердца. Исследователи использовали стратегию использования одного устройства с помощью 3D-печати, чтобы выполнить закрытие нескольких ASD, и сравнили свои результаты «чрескожной эхокардиографии на основе 3D-печати и трансторакальной эхокардиографии (TTE). транскатетерное закрытие с традиционным закрытием под контролем рентгеноскопии.”

Простая схема работы у пациентов с несколькими ДМПП, от получения изображения до 3D-печати твердой и полой модели.

62 пациента, которым с помощью TTE был поставлен диагноз двух или более ДМПП диаметром 5 мм и более, были включены в их нерандомизированное исследование для анализа. 30 перед операцией прошли компьютерную томографическую ангиографию (КТА), чтобы получить данные для создания своих 3D-печатных моделей сердца. Изображения CTA были реконструированы и сохранены в формате DICOM перед импортированием в программное обеспечение Materialize Mimics.Кардиальные маски были созданы для трехмерных моделей, и программное обеспечение 3-matic использовалось для их создания. Файлы STL были напечатаны на 3D-принтере полым способом в масштабе 1: 1 на 3D-принтере ProJet MJP 2500 Plus из силикона.

3D-модель пациента с множественными ДМПП. (а) и (б) показаны модели с левой и правой сторон предсердия соответственно. Стрелки показывают положение ASD. (c) и (d) иллюстрируют состояние после развертывания окклюдера в модели.

Хирурги провели имитацию окклюзии in vitro с помощью моделей, напечатанных на 3D-принтере, в качестве предварительной оценки.Затем, в то время как другим 32 пациентам было выполнено закрытие ASD под рентгеноскопическим контролем, этой группе были выполнены процедуры закрытия под контролем TTE.

«Апикальный четырехкамерный вид и парастернальный вид по короткой оси использовались для руководства, а многоцелевой катетер был пропущен через целевой дефект, который был определен с помощью модели 3D-печати и интраоперационной TTE», — пояснили исследователи.

«Затем был вставлен одинарный перегородочный окклюдер для закрытия ДМПП под контролем TTE.Окклюдер ASD или окклюдер PFO был выбран на основе моделирования окклюзии in vitro в модели 3D-печати ».

После имплантации положение устройства оценивалось с помощью субкостальных, апикальных четырехкамерных и парастернальных изображений по короткой оси, а также выполнялась цветовая допплеровская оценка для выявления любых проблем, таких как возврат коронарного синуса или остаточное шунтирование. После того, как они определили, что окклюдер был имплантирован правильно, «он был освобожден путем вращения кабеля против часовой стрелки под контролем TTE», и затем была проведена повторная оценка в эхо-обзорах, представленных ниже.

Чрескожное закрытие нескольких ДМПП под контролем TTE. (а) Изображение нескольких ДМПП отображается в субреберной проекции. (b) Левый диск был освобожден (вид парастернальной короткой оси). (c) ДМПП были закрыты (четырехкамерный вид).

«В традиционной группе окклюзия множественных межпозвоночных дисков выполнялась под рентгеноскопическим контролем с использованием единственного устройства для окклюзии», — написали они. «На основании измерений TTE было выбрано одно устройство, размер которого на 4 мм больше основного дефекта [10].Согласно опыту [10, 20, 21], имплантировали устройство обычно в самый крупный дефект. Окклюдер заменяли, если эхография обнаружила более двух остаточных шунтов, остаточный шунт был> 5 мм в диаметре или если устройство сдавило митральный клапан ».

Сразу после операции и через 6 месяцев после закрытия устройства все 62 пациента были обследованы с помощью TTE и электрокардиограммы, при этом исследователи отметили наличие аритмии, остаточного шунта или дисфункции клапана.Анализ Брэнда-Альтмана использовался для оценки соответствия «между размером устройства 3D-печатной модели и традиционной оценкой», а данные были проанализированы с помощью программного обеспечения SPSS.

Анализ графика Бланда – Альтмана. График Бланда – Альтмана эмпирической оценки в сравнении с оценкой размера окклюдера с помощью 3D-модели.

Они обнаружили, что 26 пациентов в группе 3D-печати / TTE и 27 пациентов в традиционной группе достигли успешного транскатетерного закрытия с помощью одного устройства. Распространенность остаточных шунтов была ниже в первой группе сразу и через 6 месяцев после операции, и не было никаких осложнений ни в одной из групп во время процедуры или двух последующих наблюдений.

«Пол, возраст [18,8 ± 15,9 (3–51) лет в группе 3D-печати и TTE»; 14,0 ± 11,6 (3–50) лет в традиционной группе], среднее максимальное расстояние между дефектами, преобладание 3 дефектов предсердий и большое расстояние дефекта (определяемое как расстояние ≥7 мм), а также размер использованного окклюдера были одинаково распределены между группами », команда написала. «Тем не менее, в группе 3D-печати и TTE частота замены окклюдера была ниже (3,8% против 59,3%), преобладали небольшие остаточные шунты (определяемые как) и через 6 месяцев (7.7% против 29,6%) после процедуры и стоимости (32960,8 ± 2018,7 юаней против 41019,9 ± 13758,2 юаня) ».

Они действительно отметили, что окклюдер на 3D-печатной модели был «постоянно больше, чем в эмпирической оценке, но подобен окончательному клиническому отбору», что указывает на более высокий уровень точности. Результаты исследования показывают, что даже у пациентов с большим расстоянием дефекта «интервенционная терапия с одним окклюдером для нескольких ДМПП возможна», особенно потому, что технические трудности и сложная анатомия затрудняют успешное закрытие одного устройства.Важно помнить, что точность анатомической модели, напечатанной на 3D-принтере, имеет первостепенное значение для закрытия одного устройства у пациентов с несколькими ДМПП.

«Размеры окклюдеров, предварительно оцененные с помощью 3D-печатной модели, были аналогичны размеру, фактически используемому для пациентов, и больше, чем размер, полученный при обычной эмпирической оценке. Эти результаты показывают, что предварительная оценка с использованием 3D-печатной модели может избежать ненужных вмешательств, возможности увеличения ДМПП путем замены окклюдеров и финансовых затрат на замену окклюдеров », — пояснили они.

В конечном итоге исследователи определили возможность использования 3D-печатной модели для успешного закрытия устройства для пациентов с множественными ДМПП с расстоянием дефекта ≥7 мм. Модель также может помочь в скрининге пациентов, которые могут не подходить для способа закрытия, и вместо этого должны обратиться за прямым хирургическим вмешательством.

«Комбинация технологии 3D-печати и интервенционной процедуры под контролем ультразвука обеспечивает новый подход к индивидуальной терапевтической стратегии структурных заболеваний сердца и, в частности, надежный терапевтический метод для множественных ДМПП, особенно для сложных случаев с большим размером дефекта», — заключили они. .

Обсудите это исследование и другие темы 3D-печати на 3DPrintBoard.com или поделитесь своими мыслями ниже.

Сообщение «Исследователи оценивают возможность закрытия множественных дефектов межпредсердной перегородки на основе 3D-печатной модели» впервые появилось на 3DPrint.com | Голос 3D-печати / Аддитивного производства.

INABIS ’98 — Экстремальная принудительная моторная терапия оказывает неблагоприятное воздействие на исход в модели церебральной ишемии, но имеет положительный эффект в модели паркинсонизма

Традиционные взгляды на восстановление функции после травмы головного мозга сосредоточены на влиянии нейропластических событий на поведенческий исход.Ранее мы показали, что верно и обратное. Манипулирование двигательным поведением после травмы головного мозга может изменять механизмы, связанные с нейропластичностью, а также с нейродегенерацией и функциональным исходом. Экстремальная принудительная двигательная терапия пораженной передней конечности, но не непораженной передней конечности, в ранний критический период приводит к сильному преувеличению исходного нейронального повреждения, а также к замедлению функционального восстановления после очаговых односторонних электролитических поражений (Kozlowski et al., 1996) и жидкостное перкуссионное повреждение (Kozlowski et al., 1996) сенсомоторной коры у крыс.

Хотя было продемонстрировано, что зависимое от употребления обострение травмы происходит на моделях повреждений, включающих механические повреждения, включая деафферентацию при электролитических поражениях, а также сдвиг и сжатие при травмах перкуссией жидкостью, неизвестно, произойдет ли это на животных моделях ишемический инсульт или болезнь Паркинсона, оба из которых связаны с повреждением нейронов с участием сложных биохимических каскадов при отсутствии механического повреждения.Инсульт — основная причина инвалидности взрослых в США. Ишемический каскад начинается со снижения выработки АТФ в результате потери энергетических субстратов и последующего нарушения нормального мембранного потенциала (Siesjo, 1984). Деполяризация мембраны запускает изменения в гомеостазе кальция посредством множества механизмов, включая активацию рецептора NMDA (Choi, 1992). Экспериментальная окклюзия средней мозговой артерии (MCAO) у крыс имитирует один из наиболее распространенных ишемических инсультов, возникающих у людей, и преимущественно повреждает ткани в корковых областях, включая сенсомоторную и первичную моторную кору.Болезнь Паркинсона является третьим по частоте неврологическим заболеванием и характеризуется потерей дофаминергических нейронов в базальных ганглиях, сопровождающейся акинезией, ригидностью и тремором покоя (Conford, Chang & Miller, 1995). Введение 6-OHDA в черную субстанцию ​​крыс преимущественно разрушает дофаминергические нейроны и приводит к паркинсоноподобному дефициту у крыс. В настоящих исследованиях изучали влияние принудительной моторной терапии с помощью гипса с одним рукавом (Jones & Schallert, 1994) на анатомические и функциональные результаты после инфузии MCAO и 6-OHDA у крыс.

Препараты для животных

Использовали взрослых самцов крыс Long-Evans. Животных лишали пищи в течение 12 часов до операции и поддерживали при температуре 37 ° для всех хирургических процедур.

90 мин 2 Окклюзия сосуда (2VO)

Животных анестезировали хлоралгидратом (49 мг / кг IP). Левая средняя мозговая артерия (СМА) была обнажена путем просверливания плоской височной кости на полпути между правым глазом и ухом.После разреза твердой мозговой оболочки проволочный окклюдер (0,005) был введен под MCA, осторожно приподнят и повернут на 90 °. Прерывание кровотока подтверждали с помощью лазерного доплеровского расходомера (ЛДФ). Ипсилатеральная общая сонная артерия (ОСА), которая была изолирована через разрез на шее, была окклюзирована с помощью зажимов для атравматической аневризмы. В конце 90-минутного периода ишемии кровоток был восстановлен и подтвержден с помощью ЛДФ. Животные были отобраны:

3 дня и принесены в жертву через 3 дня 14 дней и принесены в жертву в 28 дней

30 мин 3 Окклюзия сосуда (3VO)

Анестезия и операции были выполнены как в течение 90 минут 2VO, но левая СМА и обе ОСА были окклюзированы.Кровоток восстановился в конце 30-минутного периода ишемии и подтвержден ЛДФ. Животных забивали на 10 дней и умерщвляли через 32 дня.

Настой 6-OHDA

Животных анестезировали Эквитезином (0,035 мл / кг). 10 мкг 6-OHDA (2,5 мкг / мл в 0,1% аскорбиновой кислоте) вводили через канюлю в медиальный пучок переднего мозга, используя координаты Паксиноса и Ватсона: A / P -3,3; L / M +/- 1,7; Д / В-9. Животных забивали на 7 дней и умерщвляли через 60 дней.

Порядок литья

Перед выходом из наркоза животным либо надевали гипсовые повязки с одним рукавом, как показано на рисунке 1, либо оставляли без гипса. Верхняя часть туловища была обернута мягким войлоком, а ипсилатеральная передняя конечность была обернута войлоком и размещена в естественном втянутом положении напротив грудины животного. Затем на неподвижную конечность и верхнюю часть туловища наматывали пластырь из парижских полосок.

Фиг.1: Крысам накладывали гипсовый слепок с одним рукавом.

Поведенческие тесты

Размещение передних конечностей

Каждое животное держалось за туловище, передние конечности свободно свисали. Контралатеральное и ипсилатеральное размещение индуцировали путем 10-кратного легкого прикосновения к соответствующим вибриссам по краю столешницы. Контралатеральные результаты показаны (ипсилатеральное размещение было 100% для всех групп) как процент успешного размещения (правильное число x 10).

Разлом

Каждое животное помещали на приподнятую решетку на 2 мин. Каждый раз, когда лапа проскальзывала через сетку, по мере того, как животное исследовало, засчитывалось нарушение лапы. Также было подсчитано общее количество шагов. Индекс сбоев стопы рассчитывался как (ипсилатеральные разломы — контралатеральные разломы) / (общее количество шагов). Оценка 0 = отсутствие асимметрии.

Асимметрия использования конечностей

Каждое животное помещали в прозрачный стеклянный цилиндр на 5 мин и записывали на видео.Видеозаписи анализировали в замедленном движении и оценивали положение передних лап напротив боковой стороны цилиндра, когда животное встало на дыбы. Подсчитывали ипсилатеральное, контралатеральное и одновременное размещение. Индекс использования конечностей рассчитывался как (ипсилатеральный — контралатеральный) / общий. Оценка 0 = отсутствие асимметрии.

Апоморфиновое вращение

Апоморфин (0,25 мг / кг в 0,1% аскорбиновой кислоте) вводили подкожно. Животных возвращали в их домашние клетки и подсчитывали контрлатеральные повороты в течение 90 минут.

Гистология

Животных в 90-минутном эксперименте 2VO умерщвляли через 3 или 28 дней после операции путем внутрисердечной перфузии 0,9% физиологического раствора. Мозг удаляли, разрезали на семь срезов по 2 мм и окрашивали 2% хлоридом трифенлитетразолия (TTC).

Животных в эксперименте с 6-OHDA умерщвляли через 60 дней передозировкой пентобарбитала натрия. Мозг удаляли, полосатое тело и черную субстанцию ​​вскрывали и быстро замораживали для последующего количественного определения тирозингидроксилазы.

Вернуться к началу.

Принудительная моторная терапия привела к увеличению объема инфаркта через 90 минут 2VO, как можно увидеть на рисунке 2. Объемы инфаркта были больше у крыс, подвергнутых гипсовой повязке в течение 3 дней и умерщвленных через 3 дня (A), и у крыс, подвергнутых литью в течение 14 дней и умерщвленных. в 28 дней (B).

Рис. 2: Объем инфаркта через 3 дня и 28 дней через 90 минут 2VO.

Принудительная двигательная терапия привела к усиленному поведенческому дефициту после 30 минут 3VO, как это видно на рисунке 3.Крысы, которые были подвергнуты забросу, имели больше нарушений в постановке передних конечностей (вверху) и повреждении стопы (внизу), чем у крыс без забросов или имитаций.

Рис. 3: Постановка передних конечностей и баллы по ошибкам стопы после 30 минут 3VO.

Принудительная моторная терапия привела к меньшему количеству апоморфин-индуцированных противоположных вращений у крыс, получавших 6-OHDA, как видно на рисунке 4.

Рис. 4: Ротация апоморфина у крыс, получавших 6-OHDA.

Принудительная двигательная терапия привела к уменьшению асимметрии спонтанного использования конечностей у крыс, получавших 6-OHDA, как можно видеть на Фигуре 5. Крысы, которым была проведена гипсовая повязка, были аналогичны имитации контроля.

Рис. 5: Асимметрия использования конечностей у крыс, получавших 6-OHDA.

Как можно видеть на Фигуре 6, у крыс, получавших 6-OHDA, наблюдалась значимая взаимосвязь между показателями асимметрии спонтанного использования конечностей и истощением дофамина, определяемым по уровням тирозингидроксилазы.

Рис. 6. Асимметрия использования конечностей и истощение дофамина у крыс, получавших 6-OHDA.

Вернуться к началу.

Вынужденная чрезмерная зависимость от поврежденной передней конечности ранее была показано, что она усиливает повреждение нейронов после электролитического поражения коры головного мозга (Kozlowski et al., 1996). Результаты настоящего исследования показывают, что функциональный результат после принудительного использования поврежденной передней конечности зависит от изучаемой модели.Если принудительное применение следует за очаговой церебральной ишемией, объем инфаркта увеличивается, а исход поведения ухудшается. Напротив, принудительное употребление, по-видимому, приносит пользу после поражения 6-OHDA дофамином медиального пучка переднего мозга (MFB), повышая уровень дофамина в полосатом теле по сравнению с пораженными животными, не вынужденными использовать поврежденную переднюю конечность, и резко снижает поведенческий дефицит.

Разница в эффектах принудительной двигательной реабилитации: вероятно, из-за различий между этими двумя моделями нейральной дегенерации.Тандемная окклюзия левой СМА в сочетании с окклюзией левой ОСА привела к ишемическому повреждению коры головного мозга. Принудительная моторная терапия, направленная на противоположную переднюю конечность, была начата после того, как первичное нейрональное повреждение уже произошло, что, возможно, преувеличивает каскад нейродегенеративных событий, ведущих к вторичному повреждению, таким образом увеличивая объем инфаркта и ухудшая поведенческий дефицит. Напротив, инъекция 6-OHDA в MFB вызывает медленную дегенерацию дофаминовых окончаний в полосатом теле.В этом случае принудительная реабилитация контралатеральной конечности произошла во время дегенерации полосатого тела и, возможно, сохранилась дофаминергические терминалы, тем самым уменьшая функциональный дефицит, который обычно возникает в результате поражения 6-OHDA.

Выводы:

Принудительная моторная терапия увеличивает объем инфаркта после очаговой ишемии головного мозга Принудительная моторная терапия преувеличивает постишемические поведенческие расстройства Дофаминергические терминалы могут быть сохранены путем принудительной реабилитации Поведенческий дефицит, который обычно возникает в результате поражения 6-OHDA, резко сокращается принудительной моторной терапией.

Вернуться к началу.

1. Choi DW. (1992). Эксайтотоксическая гибель клеток. Журнал нейробиологии. 23 (9): 1261-76.
2. Конфорд, Чанг и Миллер (1995). Невропатология паркинсонизма: обзор. Мозг и познание 28, 321-341.
3. Джонс, Т.А. И Шаллерт Т. (1994). Зависимый от использования рост пирамидных нейронов после повреждения неокортекса. J. Neurosci., 14, 2140-2152.
4. Козловски Д.А., Джеймс Д.К. и Шаллерт Т.(1996). Зависимое от использования преувеличение повреждения нейронов после односторонних повреждений сенсомоторной коры. J. Neurosci, 16: 4776-86.
5. Siesjo BK. (1984) Повреждение клеток в головном мозге: умозрительный синтез. Acta Psychiatrica Scandinavica, Дополнение. 313: 57-91.

   Вернуться к началу.
   

   ---

   | Обсуждение платы | Предыдущая страница | Ваш симпозиум |

   ---

Изготовление произвольных трехмерных компонентов в кардиохирургии: от макро-, микро- и наноразмеров

Изготовление тканевых / органоподобных структур произвольной геометрии путем имитации свойств сложного материала представляет огромный интерес для исследований и клинического применения при сердечно-сосудистых заболеваниях.Индивидуальные для пациента, прочные и реалистичные трехмерные (3D) модели сердца для анатомического рассмотрения были разработаны для обучения, планирования операций и руководства во время операции. В инженерии сердечной ткани (TE) технология 3D-печати является наиболее удобным и эффективным методом микротехнологии для создания биомиметической сердечно-сосудистой ткани для потенциальной имплантации in vivo . Хотя эта технология быстро развивается, она все еще находится в зачаточном состоянии. Здесь мы делаем акцент на применении этой технологии в клинической практике, при изготовлении микро- и наноразмеров с помощью кардиологического TE.Сначала мы дадим обзор методов изготовления, которые можно использовать для синтеза произвольных трехмерных компонентов с контролируемыми функциями, а затем выделим текущие ограничения и будущую перспективу трехмерной печати, используемой для сердечно-сосудистых заболеваний.

Аддитивное производство (AM), часто называемое трехмерной (3D) печатью, представляет собой очень привлекательный технологический подход для послойного изготовления сложных структур [1, 2]. Эта стратегия предлагает множество преимуществ, таких как простота использования, экономичность, надежность и применимость к различным совместимым материалам, что позволяет использовать 3D-печать в различных областях науки и техники [3].Чаще перевод 3D-печати в биопечать / 3D-биопечать достигается за счет создания 3D-структур с высоким разрешением, размазывающих биологические материалы, в частности, которые имитируют механизмы роста [4]. Однако AM отличается от биопроизводства из-за необходимости соблюдения физиологических условий во время обработки, что ограничивает применимость других подходящих технологий AM. С этой целью 3D-биопечать возвестила быстрый и экстенсивный рост медицины за счет изготовления материалов и клеток для создания реалистичных тканевых, а также органоподобных структур [2, 5–7].

В последние годы 3D-печать вызвала огромный интерес хирургов и исследователей к приложениям, связанным с кардиохирургией, таким как хирургическое обучение, предоперационное планирование, интраоперационное руководство и инженерные ткани сердца (ЭСТ) для имплантации [ 7, 8]. В этом контексте различные трехмерные произвольные компоненты (рис. 1), включая модель всего сердца, сердечные ткани, клапаны и кровеносные сосуды, были успешно разработаны с помощью различных подходов к тканевой инженерии (TE) на основе трехмерной печати [9].Несколько недавних перспектив, связанных с этими проблемами, были сосредоточены на сердечных терапевтических приложениях [10, 11]. Тем не менее, в этом обзоре подчеркивается применение технологии 3D-печати для производства различных компонентов сердечно-сосудистой системы произвольного калибра, от макро-, микро- и наноуровня, чтобы помочь хирургической практике при различных сердечных осложнениях, таких как инфаркт миокарда ( MI) и другие (рисунок 2).

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1. Графическое изображение, показывающее применимость и размер произвольных трехмерных макро-, микро- и наноразмерных компонентов в тканевой инженерии сердца противоположным образом (слева). Иллюстрация, показывающая потенциальное применение соответствующих компонентов, напечатанных на 3D-принтере (справа).

Загрузить рисунок:

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Схематическое изображение изготовленных 3D-компонентов или моделей произвольного размера в диапазоне от макро- (модель сердца, митральное кольцо (MA)), микро- (сердечные пятна и клапаны) до наномасштаба (например, углеродные нанотрубки и др.) Для сердечных заболеваний. хирургия. Модель сердца воспроизведена из [12], авторское право 2016 г., с разрешения Elsevier.

Загрузить рисунок:

3D-печать, пожалуй, одна из наиболее широко используемых до сих пор технологий для получения подходящих физических моделей произвольных размеров с точной геометрией для различных приложений.В целом эта технология работает на основе преобразования структур автоматизированного проектирования (САПР) в желаемую модель [9, 13]. Наиболее часто используемые подходы при разработке моделей 3D-печати включают избирательное лазерное спекание (SLS), моделирование методом наплавления (FDM), струйную печать (IJP), многоструйное моделирование (MJM), подход на основе экструзии и стереолитографию на основе лазера. (SL) [3, 9, 13–15].

В процессе SLS для спекания / плавления порошкообразного материала используется мощный лазер (такой как лазер на диоксиде углерода), т.е.е., более мелкие частицы пластмассового, металлического или керамического порошка в твердый сложный трехмерный объект в соответствии с определенным заранее разработанным шаблоном файла САПР (рис. 3 (а)) [13]. Существенным преимуществом процесса SLS является то, что не видно никаких признаков засорения, поскольку этот процесс лишен сопел и позволяет печатать на широком спектре материалов [15]. Процесс SLS дает продукты с большой гибкостью и высокой геометрической точностью, но его применение ограничено из-за использования относительно дорогих высокомощных лазеров.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 3. Схематическое изображение, показывающее различные методы изготовления на основе быстрого прототипирования. (a) процесс SLS, (b) FDM, (c) IJP / MJM, (d) печать на основе экструзии и (e) лазерная печать SL.

Загрузить рисунок:

FDM — это еще одна технология AM, в которой в качестве подложки используется пластиковая нить (например, акрилонитрил-бутадиен-стирольный (ABS) полимер), которая проталкивается через нагретое экструзионное сопло, расплавляется и осаждается непосредственно на водорастворимом материале в качестве временной основы, как руководствуясь шаблоном САПР (рисунок 3 (б)) [3].Процесс FDM позволяет получать продукты с превосходной геометрической точностью, поскольку в нем используются прочные материалы, такие как пластик и металлы, а конечные продукты можно стерилизовать. Единственным недостатком FDM является то, что подготовка 3D-моделей и снятие опорных конструкций требует много времени [16].

IJP — еще один важный подход технологии AM, который позволяет создавать произвольные структуры путем нанесения небольших капель материалов (например, чернил) с помощью струи на поддерживающую подложку (рис. 3 (c)).Чаще всего он позволяет печатать микроструктуры с плоскими или тонкими трехмерными элементами. IJP — недорогой процесс с более высокой производительностью по сравнению с другими методами AM и использовался для изготовления устройств для различных приложений [3]. В зависимости от потока чернил эти принтеры были разделены на два типа, один из которых является непрерывным, а другой — капельным по запросу [14]. Модель с непрерывной печатью имеет высокоскоростные возможности и позволяет печатать модели с крупномасштабными областями.В то время как модель типа drop-on-demand предпочтительнее для создания рентабельных моделей с высокой точностью [9].

Как правило, принцип работы процесса MJM почти аналогичен стандартному процессу IJP, но оказывается благоприятным в трехмерном пространстве путем печати клея на водной основе в желаемой форме каждого поперечного сечения, как определено файлом CAD. . MJM — это самый быстрый метод AM, поскольку осажденные слои быстро затвердевают, и процесс продолжается до тех пор, пока модель не будет завершена.Этот подход также может включать печать тонированных прототипов для лучшей визуализации различных фрагментов модели. Несмотря на свои преимущества, подход MJM имеет определенные недостатки, например, он создает модели с меньшей геометрической точностью, полностью непрозрачными и не такими механически прочными по сравнению с продуктами, полученными с помощью других подходов AM [13].

Экструзионный подход — еще один важный и экономичный метод AM, который очень удобен для печати на самых разных материалах [9, 15, 17], таких как высоковязкие гидрогели с клетками и другие биоматериалы [9, 15 ].Этот подход основан на контролируемом компьютером нанесении / экструзии красок, что позволяет создавать трехмерные микроструктуры с помощью последовательности построения слой за слоем без использования каких-либо сложных инструментов (рисунок 3 (d)). Единственным незначительным недостатком этого подхода является то, что высокая вязкость материалов и кластеров нанонаполнителя может засорить сопло [18].

В настоящее время SL является наиболее широко используемой технологией AM, которая создает трехмерные компоненты путем отверждения осажденных слоев светочувствительной смолы (рис. 3 (e)) [13, 19].Управляемый компьютером луч УФ-лазера мгновенно полимеризует смолу по заданному образцу и в конечном итоге приводит к ее затвердеванию. Установка инструмента с подвижной платформой обеспечивает пространство для мгновенного формирования нового слоя, и процесс продолжается до тех пор, пока модель не будет завершена. Этот метод имеет преимущество перед другими подходами AM при создании трехмерных компонентов с высокой геометрической точностью. Однако его применение ограничено из-за длительных сроков изготовления и высокой стоимости.Также этот метод позволяет создавать прозрачные модели [13].

3D-печать позволяет создавать реалистичные анатомические модели, используя набор данных изображений пациента, полученных с помощью различных методов, таких как компьютерная томография (КТ), ультразвук и другие [20, 21]. Чаще всего эти макетные модели (таблица 1) позволяют хирургу напрямую 3D-визуализировать анатомию сердца для предоперационной подготовки, что облегчает планирование устройства и установку канюли при сложных врожденных и других поражениях [22].Принтеры могут создавать 3D-модели, которые могут широко варьироваться в зависимости от размера печати (объема сборки), материала, используемого для печати, разрешения слоя и растворимости материала подложки. Дополнительные придатки также могут быть напечатаны для защиты любых выступающих частей от смятия перед застыванием, и лишь немногие из них могут воспроизводить придатки разного цвета в рамках одной и той же модели, например, печатая опухоли в миокарде [12]. На каждом этапе изготовления, включая получение изображений, обработку данных и производство, кардиохирурги должны общаться с технологами, чтобы получить реалистичную модель для конкретного пациента для лучшей хирургической процедуры [23, 24].

Печать модели для хирургии врожденных пороков сердца (ВПС)

Несмотря на успех хирургического лечения и неонатального скрининга, количество пациентов с ВПС во взрослом возрасте все еще быстро растет. Неоднородность и сложные анатомические характеристики сердца делают их незаменимыми для персонализированного и ценного наблюдения, тем самым расширяя широкое применение 3D-печати в лечении ИБС. Подход к созданию индивидуальных для пациента 3D-печатных моделей сердца (желудочковые вспомогательные устройства (VAD) (рисунок 4 (a)), безусловно, сократит разрыв между пациентами с ИБС и без них, которым предлагаются эти потенциально продлевающие жизнь методы лечения ( рисунок 4 (б)) [22, 23, 25].Кроме того, применение 3D-печатных моделей у педиатрических пациентов с ИБС включает визуализацию внутрисердечной пространственной анатомии для восстановления дефектов межжелудочковой перегородки (ДМЖП), двойного выхода правого желудочка и тетралогии Фалло с основными аортопульмональными коллатеральными артериями (рисунок 4 (c)) [26]. 3D-прототипы уродливых сердец всех возрастных групп были подготовлены и использовались по разным причинам, в частности, для изучения пространственных отношений для лучшего понимания во время предоперационной подготовки [24].

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Различные 3D-модели макро-размера для хирургии, (a) задний аспект соответствующей печатной модели, отражающий сердце 37-летнего пациента с атрезией трикуспидального клапана D-транспонированные магистральные сосуды s / p процедура Фонтана с стойким асцитом, и предсердные аритмии, и могут использоваться для планирования размещения VAD. Воспроизведено из [25], авторское право 2016, с разрешения Elsevier.(b) Модель сердца, напечатанная на 3D-принтере FDM для лечения ИБС. Воспроизведено из [23]. CC BY 4.0. (c) 3D-модель, демонстрирующая внутрисердечные анатомические особенности. Воспроизведено из [26] 2016 г. © Springer Science + Business Media New York 2015 г. С разрешения Springer. (d) 3D-модель дуги аорты после процедуры замороженного хобота слона (FET), показывающая протезы, заменяющие восходящую аорту (+) и надаортальные сосуды (*), стрелки указывают на стент. Воспроизведено из [27], авторское право 2014 г., с разрешения Elsevier.(e) 3D-модель, используемая в торакальной хирургии для опухоли верхней борозды (Панкоста) (черный). Воспроизведено из [12], авторское право 2016, с разрешения Elsevier. (f) Один разрез 3D-модели, позволяющий рассмотреть внутрисердечные анатомические особенности. Воспроизведено из [29], авторское право 2008 г., с разрешения Elsevier. (Сокращения: Ao-аорта, ASD-дефект межпредсердной перегородки, LA-левое предсердие, LAD-левая передняя нисходящая коронарная артерия, LPA-левая легочная артерия, LV-левый желудочек, MV-митральный клапан, MVA-кольцо митрального клапана, PA- легочная артерия, PM-сосочковые мышцы, RA-правый желудочек, RAA-ушка правого предсердия, RPA-правая легочная артерия, SVC-верхняя полая вена, TV-трикуспидальный клапан, VS-межжелудочковая перегородка, VSD-дефект межжелудочковой перегородки.)

Загрузить рисунок:

Печать моделей для других операций на сердце

Модели, напечатанные на 3D-принтере, можно использовать для планирования хирургического лечения пациентов с заболеваниями аорты (рисунок 4 (d)), заболеваниями сердечных клапанов, опухолями сердца (рисунок 4 (e)) [12], и у взрослых с митральной вальвулопатией [27, 28], чтобы оценить точный механизм регургитации. В процессе предоперационного планирования выводящий тракт левого желудочка может быть распечатан для пациентов со стенозом аорты и кандидатов на транскатетерную замену аортального клапана (TAVR).В проспективном исследовании сообщается, что у двух пациентов были диагностированы большие и сложные опухоли сердца, при этом технология 3D-печати использовалась для более точного анализа размера опухоли, ее местоположения и распространения, что также позволило провести предоперационное планирование и принять решения. [27, 28]. В другом исследовании, призванном облегчить планирование и выполнение кардиохирургических процедур, Якобс и др. создали анатомическую 3D-модель сердца и его компонентов с измененной геометрией, включая опухоль правого желудочка, а также аневризму левого желудочка. для раннего выявления рисков у пациентов с тяжелыми осложнениями.Однако этой модели RPT не хватает соответствующей проверки, и ее можно улучшить по сравнению с предоперационным планированием [21]. Биологические трехмерные пластиковые модели здоровых (рис. 4 (f)) [29] и патологических колец митрального клапана, напоминающих МА по текстуре и гибкости, были созданы для оценки клинической осуществимости с использованием эхокардиографических данных в помощь хирургическому обучению [30]. Точно так же Bury и др. подготовили новое устройство для исключения ушка левого предсердия (LAA) с помощью процесса SLS, чтобы преодолеть такие факторы риска, как фибрилляция предсердий (AF) и инсульт во время операции.Этот придаток безопасен и применим для животных, однако клинически еще предстоит доказать [31].

В случае, 3D-печать облегчила хирургическое планирование чрезвычайно редкой доброкачественной сердечной шванномы, возникшей из сердечного сплетения, разрешив резекцию опухоли при искусственном кровообращении. Эта резекция привела к энуклеации опухоли и способствовала оптимизации хирургического доступа [32]. Интересно, что Sodian и соавторы исследовали эффект RPT, выполнив замену аортального клапана (AVR) посредством повторной стернотомии из-за симптоматического стеноза аортального клапана у пациентов с ранее перенесенным коронарным шунтированием (CABG).Кроме того, изготовленные трехмерные модели сердца использовались при хирургическом планировании кардиохирургии как у детей, так и у взрослых в течение определенного периода времени в качестве единого центра опыта и были нацелены на разработку моделей для индивидуальной терапии и нестандартных процедур [9 , 28, 33].

TE имеет большие перспективы в создании тканевых конструкций микронного размера (от микрона до миллиметра), которые могут воссоздать структуру и функцию поврежденных тканей [34]. Эти микроволокнистые структуры (таблица 2) должным образом интегрируются с клетками и, как было показано, предоставляют клеткам инструкции для правильного фенотипа.Для создания биомиметических тканевых конструкций были применены многочисленные стратегии микротехнологии [35].

Создание простых 2D или полых органов возможно с помощью ячеек и поддерживающих каркасов определенного типа путем их формования в заранее спроектированный слепок. Однако изготовление на основе формования даже затруднительно для размещения нескольких типов клеток вместе с внеклеточным матриксом (ЕСМ) в трехмерном пространстве для достижения имитирующих ткань структур и соответствующего пространственного разрешения. Тем не менее создание трехмерной архитектуры пластыря сердечной ткани, клапана и сосуда также целесообразно в кардиохирургии [36].

Ткань миокарда

MI — это летальное сердечное осложнение, которое вдохновило TE на создание трехмерных печатных конструкций сердечной ткани. Патофизиология ИМ утверждает, что сердце неадекватно перекачивает кровь в поврежденной сердечной ткани из-за неравномерности сократительной способности сердечной мышцы (в первую очередь кардиомиоцитов), и, таким образом, приводит к образованию толстого рубца (из-за активированных фибробластов). Снижение сердечного выброса часто приводит к ишемии и смерти.Чаще всего используют клеточную терапию для восстановления поврежденного сердца путем имплантации клеток в место повреждения [11]. Однако способность клеток выживать, правильно интегрироваться с кардиомиоцитами во время имплантации и повышать сердечный выброс свидетельствует об эффективности этой терапии. Таким образом, одна только клеточная терапия сталкивается с трудностями в достижении желаемого восстановления и регенерации ткани. Одним из ключевых мотивов, связанных с самой низкой выживаемостью имплантированных клеток, является жесткое микроокружение в сердце [36, 37].Чтобы преодолеть эти ограничения, исследуются различные стратегии TE и их комбинации. 3D-печать — одна из них, которая уловила потенциальный интерес исследователей и хирургов, позволив изготавливать плотные 3D-конструкции с определенной геометрией произвольной сложности, обладающие однородно распределенными клетками. Йонг и др., создали трехмерные структуры различной геометрии (от микронного до миллиметрового масштаба), используя технику SLS. Технология SLS, оснащенная лазером CO ₂ , спекает определенный узор и создает послойную структуру трехмерных конструкций на основе предварительно разработанных моделей САПР [38].В этом исследовании поликапролактон (PCL) дал ~ 89% деформационно-спеченных структур с шероховатостью поверхности ~ 34 мкм, мкм, пористостью ~ 48% и жесткостью при растяжении в диапазоне ~ 0,43 МПа. Жизнеспособные миобласты были обнаружены в многоядерных мышечных трубках, и дальнейшее определение характеристик этой конструкции для терапевтических целей еще предстоит сделать. Этот метод AM не подходит для печати ячеек напрямую из-за требований высокой температуры для процесса спекания [11].

В другом исследовании Gaetani и др. сконструировали модель, содержащую клетки-предшественники миоцитов человека (hCMPC) и модифицированный пептидом RGD альгинат натрия в качестве ECM (рисунок 5 (a)) путем трехмерной экструзии под давлением [36 ].Эта тканевая конструкция способствовала дифференцировке in vitro и жизнеспособных hCMPC в кардиомиоцитоподобные клетки и впоследствии позволяла миграцию hCMPC из конструкции. hCMPCs в этой тканевой конструкции очень выгодны, потому что они уже преданы сердечному клону и могут определенно дифференцировать и пролиферировать in vitro . Производительность клеток, то есть дифференцировка и миграция, улучшилась в большей степени в конструкции с 3D-биопринтом, чем в 2D-структурах с последующей активацией факторов транскрипции (гомеопротеин (Nkx-2.5), (фактор транскрипции MADS-бокса (Mef-2c), фактор транскрипции, содержащий цинковые пальцы (GATA-4) и саркомерный белок TroponinT (TnT)), что свидетельствует о терапевтическом потенциале этой клеточной популяции, которая может при имплантации интегрируются с поврежденной тканью сердца. Тем не менее, hCMPCs не обнаруживают полосатого фенотипа кардиомиоцитов, что означает, что другие факторы, такие как механические и химические сигналы, необходимы для дифференцировки клеток in vitro и [36, 37]. Точно так же кардиальный пластырь на основе полиуретанмочевины был приготовлен с использованием метода печати клеток с лазерным индуцированным переносом (LIFT) с применением эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVEC) и мезенхимальных стволовых клеток человека (hMSC) по определенному шаблону (рисунок 5 (b)). )), которые способствовали значительному функциональному восстановлению после инфаркта миокарда, вызывая регенерацию сердца за счет увеличения образования сосудов, т.е.е., ангиогенез на краю инфаркта [39].

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 5. Различные сердечные конструкции в диапазоне от микрона до миллиметра. (а) Напечатанные hCMPC в 10% альгинате с использованием технологии тканевой печати. Воспроизведено из [36], авторское право 2012 г., с разрешения Elsevier. (b) In vivo имплантация кардиального пластыря, полученного с использованием технологии печати клеток LIFT hMSC и HUVEC с определенным рисунком на полиуретанмочевине.Воспроизведено из [39], авторское право 2011, с разрешения Elsevier. (c) 3D-печать сердечной ткани с использованием биочернил hdECM (масштабная полоса: 5 мм) и реологическое поведение предварительного геля, и (d) репрезентативные микроскопические изображения конструкции hdECM (масштабная линейка: 400 мкм м) . Печатается с разрешения Macmillan Publishers Ltd: Nat. Commun [40], авторское право 2014.

Загрузить рисунок:

Новой возможностью трехмерной биопечати от группы Чо стала печать на основе экструзии с использованием биочернил для производства ДЭХМ целых органов (рис. 5 (c)) [40].Было показано, что этот dECM дает клеткам инструкции для правильного фенотипа. Точно так же био-чернила были созданы из различных тканей, включая сердце, хрящи и жир, для печати пористых тканеподобных структур. В этом случае клетки миобластов крысы рассматривались для приготовления биочернил, полученных из сердца, из-за ограниченной доступности кардиомиоцитов человека (рис. 5 (d)). В конце концов, эти биочернила увеличивали экспрессию in vitro и кардиоспецифичных генов (Actn1 и Myh6) и тяжелой цепи сердечного миозина ( β -MHC) более стойко, чем клетки в других конструкциях, таких как коллаген.Однако применение этого нисходящего подхода ограничено из-за сложности формирования множества ячеек.

Бесспорно, 3D-печать является наиболее выгодным и удобным способом создания пористых материалов для поддержания жизнеспособности клеток. Несмотря на успех и преимущества, 3D-печать миокарда все же имеет несколько существенных ограничений. Один из них — неподходящий источник сердечных клеток человека для имплантации, а другой — ограниченное разрешение печати для построения сложных структур.Использование кардиальных клеток-предшественников и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток) является более перспективным для решения первой проблемы. Кроме того, платформа TE на основе 3D-печати решила другой недостаток, построив каркас с высоким разрешением, подобный нативному, с использованием 3D-печати с многофотонным возбуждением, что значительно улучшило восстановление после ишемического повреждения миокарда [41].

Сердечные клапаны

Обычно операция по замене сердечного клапана выполняется путем установки биологического или протезного сердечного клапана.Чаще биологические клапаны для операции по замене изготавливают либо из аллографического, либо из ксенографического источника ткани [11, 42]. С другой стороны, протезные клапаны механически прочны и имеют более длительный срок службы, чем биологический клапан. Однако применение этого клапана ограничено, поскольку пациенты должны полагаться на прием антикоагулянтов. Пациенты с биологической заменой клапана не обязаны принимать антикоагулянты в течение длительного периода времени, но должны принимать их в течение значительно более короткого периода времени, т.е.на 10–20 лет меньше по сравнению с протезами клапанов [42]. Для преодоления этих ограничений сердечные клапаны на основе ТЕ были признаны эффективной альтернативой и являются более перспективными из-за использования соответствующих клеток пациента для подготовки клапана, чтобы избежать нежелательных иммуногенных реакций, отсутствия хронического использования лекарств, улучшенной гемосовместимости, способности к самовосстановлению, и даже взрослеют / стареют вместе с пациентом (выгодно для более молодых пациентов). Желаемые качества любого сердечного клапана включают поддержание минимальной регургитации крови выше по течению, что приводит к минимальному тромбогенному ответу, имеет низкий градиент трансклапанного давления и благодаря высокой способности восстанавливать повреждения [11].

TE на основе технологии 3D-печати улучшила результаты сердечных клапанов, изготовив их с индивидуальной геометрией, учитывая их пространственную неоднородность механических свойств клапана [20]. Здесь мы представляем несколько интересных отчетов, связанных с созданием сердечных клапанов и их компонентов с помощью 3D-печати. Недавно Бланкштейн и его коллеги использовали метод 3D-печати с предоперационной компьютерной томографией сердца для лучшего изготовления сердечного клапана. Они напечатали отдельные компоненты комплекса корня аорты, обладающие лучшими механическими свойствами для TAVR и способными прогнозировать параваклапанную аортальную регургитацию (PAR).В конце концов, получившаяся 3D-печатная модель сердечного клапана стала исключением и ориентирована на пациента, демонстрируя простоту оценки взаимодействия имплантированных клапанов и корня аорты (рисунки 6 (a) и (b)) [20].

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 6. (a) 3D-печатные модели, изображающие морфологию для демонстрации анатомических особенностей комплекса аортального клапана, и (b) воспроизводящие геометрию фиброзного кольца после изображения КТ сердца.Воспроизведено из [20], авторское право 2016, с разрешения Elsevier. (c) Напечатанный на 3D-принтере канал аортального клапана, изготовленный с использованием аортального SMC и VIC в составе альгинатно-желатинового гидрогеля. Воспроизведено из [42], John Wiley & Sons. © 2012 WILEY PERIODICALS, INC. (D) Напечатанный на 3D-принтере трубопровод сердечного клапана с инкапсулированием HAVIC в листовках для обеспечения функциональной замены живого клапана de novo, воспроизведено из [43], авторское право 2014 г., с разрешения Elsevier. (Сокращения: ПКА — правая коронарная артерия.LM-левая главная артерия.)

Загрузить рисунок:

Бутчер и его коллеги разработали 3D-принтер на основе экструзии для создания искусственного клапана на основе фото-сшиваемого гидрогеля с измененной текстурой, то есть жесткого (~ 75 кПа) гидрогеля для корня, а другой — мягкого (~ 5 кПа). гидрогель для листовок [44]. Произвольная геометрия трехмерного искусственного клапана была легко напечатана в диапазоне от 12 мм (средний размер сердечного клапана у детей) до 22 мм (средний размер сердечного клапана взрослого человека) в течение 45 минут с высокой (93%) точностью.Одновременно возможность печатать на двух материалах с различными механическими свойствами позволила изготавливать сердечные клапаны, имитирующие измененную жесткость собственных сердечных клапанов между створками и корнем. Эта работа еще не проходила функциональную проверку, но это изготовление было подтверждением принципа. Кроме того, засеянные интерстициальными клетками аортального клапана свиньи (PAVIC) каркасы сердечного клапана, напечатанные на 3D-принтере, сохранялись до трех недель, демонстрируя, что изготовление анатомических гетерогенных трубопроводов клапана облегчает приживление клеток.Точно так же сердечный клапан был непосредственно изготовлен из двух типов клеток, а именно из гладкомышечных клеток синуса корня аорты (SMC) и интерстициальных клеток створок аорты (VIC), инкапсулированных в их области корня и створки (рисунок 6 (c)) [42 ]. Смесь альгината / желатина с клетками проявляла лучшие механические свойства, такие как модуль, прочность и пиковая деформация, более высокие по сравнению с бесклеточным сердечным клапаном. В другом исследовании 3D-печать HAVIC суспендированных гидрогелей метакрилата (смесь желатина и гиалуроновой кислоты (HA)) (рис. 6 (d)) [43] была реконструирована путем внесения внеклеточного матрикса, содержащего гликозаминогликаны и коллаген.Более того, эти напечатанные гидрогели будут испытывать изменения в своей жесткости в гидрогеле на основе фенотипа, где более мягкие гидрогели индуцируют фибробластическое поведение клеток.

Примечательно, что Филипп и др. создали упрощенную новую in-silico 3D-модель человеческого сердца методом RPT для трансапикальной AVR во время хирургических тренировочных процедур. Это было реализовано, полупрозрачная установка в натуральную величину для обучения, трансапикальной установки стента с клапаном [45]. Кроме того, новый подход к изготовлению индивидуального сердечного клапана с использованием 3D-принтера на основе SLS из резорбируемых полимеров с характерными особенностями, демонстрирующий, что этот подход может быть реализован как для печати, так и для процесса посева клеток, что достаточно для поддержки полной функциональности [46].

Приведенные выше факты демонстрируют, что 3D-печать преимущественно подходит для разработки сердечных клапанов из-за простоты решения таких проблем, как сложная геометрия, неоднородность жесткости за счет включения нескольких печатающих головок и относительно более низкий вклад клеточной активности. Кроме того, этот метод не включает сложные пути дифференцировки и высокоупорядоченные сосудистые сети для развития сердечного клапана. Однако еще предстоит провести всестороннее тестирование сердечных клапанов, напечатанных на 3D-принтере, для улучшения их функциональности.

Коронарные артерии

Число случаев поражения коронарных артерий возросло до более чем 16 миллионов взрослых в Соединенных Штатах (США), что составляет одну треть смертей ежегодно, независимо от улучшения различных терапевтических стратегий »[11]. Симптомы такого нарушения управляются с учетом фазы серьезности, следования, измененного режима дня, терапевтического подхода и, в конечном итоге, операции АКШ [47]. АКШ рекомендуется клинически (0,4 миллиона случаев ежегодно в США) при сложной многососудистой ишемической болезни сердца, включающей отведение крови вокруг поврежденной артерии с использованием собранных альтернативных трансплантатов.Обычно берут один или несколько каналов от внутренних грудных артерий, лучевых артерий или подкожных вен для дополнительного источника кровоснабжения дистальных коронарных артерий, перегруженных стенозом. АКШ значительно улучшает ухудшение состояния пациента для выживаемости. Однако примерно каждый третий пациент не соответствует критериям из-за отсутствия соответствующих аутологичных сосудов. Несмотря на доступность участка для хирургического вмешательства, АКШ все еще сталкивается с рядом недостатков, таких как плохая долгосрочная проходимость, случайное повреждение во время сбора урожая и болезнь донорского участка после операции [11, 33, 48].

Искусственные коронарные шунты вызвали интерес исследователей и, как ожидается, удовлетворят неудовлетворенные потребности АКШ, упомянутые выше. Типичный искусственный сосудистый трансплантат в идеале должен быть биосовместимым, прочным и антитромбогенным по своей природе, обладать такой же эластичностью и плотностью, что и нативные сосуды [33, 49]. Вначале расширенный политетрафторэтилен (ePTFE (Gortex)) и тканый полиэтилентерефталат (PET (Dacron)) использовались для успешного синтеза искусственных коронарных трансплантатов для аорты и периферических сосудистых территорий, однако им не удалось создать трансплантаты с низким потоком с узким диаметром.Плохой результат этих трансплантатов связан с их нежелательными биохимическими свойствами, вызывающими сильные активированные воспалительные реакции, вызывающие плохую проходимость из-за тромбообразования и неправильные механические характеристики, такие как отсутствие гибкости полимеров, чтобы оставаться в непосредственной близости от сердца, что приводит к сложной геометрии и циклической деформации. [33, 49, 50].

Кроме того, развитие искусственных трансплантатов было исследовано с использованием различных полимерных конструкций, таких как полиуретановые сосудистые трансплантаты на основе ТЕ, для преодоления вышеупомянутых ограничений.Несмотря на улучшение механических свойств, полиуретановые сосудистые трансплантаты приводят к более высокому уровню тромбозов, инфекций и образования аневризм [50, 51]. Сосудистый TE надеялся получить нетромбогенные эндотелиализированные искусственные коронарные шунты, обладающие сопоставимыми биомеханическими свойствами собственного сердца с живыми проводниками для восстановления гемодинамической функции. Эти искусственные трансплантаты TE, имитирующие кровеносные сосуды, могут быть созданы двумя способами, один из них представляет собой трансплантат на основе клеточного листа, который включает культивированные клетки, сформованные в лист, который приводит к трубчатому каналу, имитирующему среду и адвентицию артерии.Другой подход представляет собой трансплантат на основе каркаса, то есть с использованием природных синтетических биоматериалов или децеллюляризованного матрикса в качестве каркасов для поддержки прикрепления клеток и их пролиферации in vitro во время развития ткани. Несмотря на усилия по созданию искусственных коронарных шунтов, немногие из них могут сравниться с долгосрочными характеристиками аутологичных трансплантатов. Однако ни один из них еще не коммерчески доступен для клинического использования [47].

Техника 3D-печати стала эффективной альтернативой для выполнения клинических требований по использованию биосовместимых 3D-печатных гидрогелей с использованием фибробластов, дифференцированных эндотелиальных клеток и SMC, или гематопоэтических и MSC.Этот подход TE также позволил одобрить трансплантаты с индивидуальной геометрией пациента и распечатать их с использованием различных биоматериалов. Однако конкретные трансплантаты коронарного шунтирования еще не были напечатаны напрямую с помощью этой техники. В настоящее время исследования в основном сосредоточены на создании различных сосудистых моделей in vitro и внутренней выстилке эндотелиальных клеток для формирования микрососудистой сети с целью изучения микроокружения сконструированной ткани [33, 48].

В последнее время большая часть исследований была сосредоточена на изготовлении сосудов, напечатанных на 3D-принтере, с помощью метода жертвенного шаблона.Khademhosseini с соавторами [52] сообщили об использовании микроволокон агарозы с биопечатью в качестве матриц для создания полых сосудистых сетей в гидрогелевых конструкциях из метакрилоил-желатина (GelMA), способных к фотосшивке (рисунки 7 (a) и (b)). Эти микроволокна агарозы с биопечатью легко экстрагировались из сшитых гидрогелей вручную или с использованием мягкого вакуума. Следовательно, приобретенные перфузионные сосудистые сети были дополнительно покрыты слоем эндотелиальных клеток, при этом различные эксперименты продемонстрировали, что эти сети приобрели функциональные возможности в улучшении массопереноса, жизнеспособности клеток и их дифференциации в нагруженных клетками тканевых конструкциях.Недавно аналогичная группа сообщила о стратегии, которая позволяет создавать структуры высокоорганизованных перфузионных сосудов [35] с использованием простой одностадийной техники печати, основанной на многослойной коаксиальной системе сопел. Смесь HUVEC, MSC, альгината, GelMA и поли (этиленгликоль) тетраакрилата (PEGTA) (рис. 7 (c)) использовалась в качестве функциональных биочернил, предназначенных для протекания во внешней игле мульти- слой-печать, в то время как раствор хлорида кальция протекал внутри внутренней иглы, а также окружающий пар, чтобы сшить экструдированные трубчатые структуры [35].Сосудистые клетки, доставленные из внешней иглы, постепенно росли в течение 21 дня, чтобы сформировать сливной слой эндотелия в полой стенке микроволокон, что привело к образованию биологически релевантных, высокоорганизованных, перфузионных сосудов. В другом исследовании Льюис и его коллеги разработали водные летучие чернила, состоящие из Pluronic F127, для печати многослойных микроволоконных сетей, которые впоследствии внедряются в матрицы гидрогелей. Затем все конструкции охлаждали до 4 ° C для разжижения напечатанных полимерных микроволокон, что привело к образованию микроканалов внутри матриц (рисунки 7 (d) и (e)) [53].

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 7. (a) 3D-биопечать разветвлений агарозных матриц (зеленый), встроенных в гидрогелевую конструкцию из метакрилоил-желатина (GelMA), и (b) полученная трехмерная разветвленная сеть, микроканалы, перфузированные суспензией флуоресцентных микрогранул (розовый) (шкала: 3 мм, диаметр микроканалов 500 мкм м). Воспроизведено из [52], авторское право 2014 г., с разрешения Королевского химического общества.(c) Флуоресцентные микрофотографии трубчатых конструкций с биопечатью, состоящих из 10 слоев с использованием специально разработанных реагирующих на клетки биочернил, состоящих из GelMA, альгината натрия и 4-лучевого PEGTA, с помощью многослойной коаксиальной экструзионной системы (масштабная линейка: 2 мм) . Воспроизведено из [35], авторское право 2016, с разрешения Elsevier. (d) Изображение под микроскопом в светлом поле напечатанного на 3D-принтере GelMA с фибробластами 10T1 / 2, беглого организма и зеленого флуоресцентного белка (GFP), нагруженного человеческими неонатальными дермальными фибробластами (HNDF), GelMA, конструкция чернил (масштабная линейка: 500 мкм m) и (e) изображение, полученное во время удаления летучих чернил (шкала: 5 мм).Воспроизведено из [53] John Wiley & Sons. © 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Загрузить рисунок:

Интересно, что важные результаты различных исследований продемонстрировали потенциал создания трубчатых конструкций небольшого размера с использованием метода 3D-печати. Тем не менее, еще остается несколько проблем, связанных с выполнением микрососудистой 3D-печати для подготовки идеального искусственного коронарного шунтирования. Действительно, сложно напечатать каркас и последующий посев клеток для имитации таких слоистых структур аутологичных кровеносных сосудов, содержащих различные клеточные компоненты с превосходными механическими свойствами, такими как жесткость.3D-печать микрососудистой сети на основе TE также остается неясной в отношении посева клеток в напечатанные трубчатые каркасы. В конце концов, создание физиологических условий, имитирующих окружающую среду для клеток в трансплантате коронарного обхода, является сложной задачей. Следовательно, будущие сосудистые трансплантаты на основе ТЕ могут решить вышеупомянутые проблемы, создавая как микро-, так и макрососудистые структуры, одновременно обеспечивая физиологическую среду, имитирующую условия, подобные Vasa vasorum [1, 54].

Интеграция нанотехнологий в метод изготовления, такой как 3D-печать, предлагает огромный потенциал и огромные возможности для функционального улучшения и структурного восстановления ЭСТ и его эффективных терапевтических подходов. В естественной сердечной ткани волокна Пуркинье обладают проводимостью во всем сердце, что может распространять электрическую связь между соседними клетками. Однако нынешнему ЭСТ не хватает проводимости. Современное состояние производства методологий для синтеза наноконструкций и их уникальных особенностей, включая преимущества, ограничения, разрешения, наряду с технологическими ограничениями, может способствовать функциональному созреванию и кардиогенезу [55].

В последнее время внимание исследователей привлекли ЭСТ, которые улучшают электрические сигналы для повышения клеточной возбудимости как кардиомиоцитов, так и нейронов. Эта проводимость подтверждает серию шагов, связанных с дифференцировкой клеток и их долгосрочным выживанием. Эти передовые биоматериалы сыграли решающую роль в эффективности тканевых конструкций и бионических устройств (например, кардиостимуляторов) при лечении различных сердечных заболеваний. Следовательно, эти электрически активные компоненты можно продвигать как объекты, напечатанные на 3D-принтере, которые имитируют электрофизиологическую среду нативного миокарда [56].Соответствующий прогресс в технологиях и используемых материалах необходим для исследования возможностей 3D-печати многофункциональных нанокомпозитов [3]. Точно так же будущие материалы, основанные на этих стратегиях, продолжают способствовать развитию лечения заболеваний, нацеливаясь на кардиозащитные препараты, ТЕ для замены дефектных клапанов, пластыри для поврежденной сердечной мышцы и визуализацию. Нанокомпозиты на основе ТЕ и их внедрение в гидрогели оказались успешными, но они выходят за рамки настоящего обзора и поэтому здесь не обсуждаются.Несколько обзорных статей были сосредоточены на применении сердечной TE [57–61]. Здесь мы представляем краткий обзор наноконструкций, таких как углеродные нанотрубки (CNT), наночастицы золота (GNP), оксид графена (GO), мезопористые наночастицы кремнезема (MSN) и полимерные носители (PC), а также другие, необходимые для сердечной TE и регенеративная медицина. Использование наноматериалов в 3D-печати может создать возможности для развития области, которая может революционизировать варианты лечения пациентов на конечной стадии сердечной недостаточности, чтобы повысить жизнеспособность и функцию кардиомиоцитов в борьбе с сердечной недостаточностью.

УНТ являются одними из самых популярных ТЕ-материалов, которые эффективно продвигают кардиогенез за счет эффективного распространения электрических сигналов [62]. УНТ и их функционализированные наноконструкции [63] были на переднем крае как идеальные материалы для реформирования регенеративной медицины, а также вызвали увлекательный интерес исследователей к развитию многих устройств со значительными свойствами, такими как биосовместимость и другие [64]. Использование УНТ привело к улучшению электрического поведения и взаимодействия миоцитов, а также к изменениям морфологии, пролиферации и созревания каркаса.Взаимодействие УНТ с кардиомиоцитами позволяет значительно увеличить электрическую проводимость при использовании в качестве полимерных устройств на основе наночастиц, поддерживающих пролиферацию и дифференцировку клеток [65]. Синхронизированная электрическая активность напрямую представляет собой практические стратегии восстановления сердца [64, 66]. Юн и Ким, коллеги, изготовили структуры для 3D-печати композитных каркасов PCL-CNT, которые показали потенциал в сердечной TE. Выравнивание CNT усиливает полимерные цепи, что приводит к увеличению кристалличности матрицы PCL [67].Дисперсные CNT также участвовали в индукции сайленсинга генов для восстановления сердца, то есть путем увеличения экспрессии коннексина-43 с использованием негенной инженерной методологии [66].

ЗНЧ способны эффективно способствовать организации клеток и улучшению сердечной функции [68]. Как правило, трехмерная архитектура пластырей сердечной ткани направлена ​​на улучшение уникальной микросреды, состоящей из элементов различного размера, имитирующих естественную сердечную матрицу, для быстрой передачи электрической волны.В некоторых случаях отсутствует электрическая связь между соседними клетками, что делает лечение уязвимым. Двир и др. обратились к этому ограничению, депонируя ЗНЧ на децеллюляризованный тканевый матрикс, чтобы выполнить сконструированное функциональное приготовление кардиального пластыря для лечения инфаркта миокарда. Эти гибридные пятна привели к превосходной функции, лучшему удлинению и сильной силе сокращения с использованием организованных белков электрического связывания коннексина-43 [55]. Точно так же свернутые в спираль электроспряденные волокна включали ЗНЧ, напоминающие свернутые перимизиальные волокна нативного сердца, улучшая способность сокращения и расслабления сердечной мышцы, способствуя электрическому взаимодействию [69, 70].

GO, еще один многообещающий класс кандидатов на основе углерода, который был увлекательно использован для сердечной TE. Присущие графену свойства влияют на живые клетки, а также на эффективную электрическую стимуляцию, имитирующую высокоорганизованную трехмерную сложную архитектуру кардиального ECM [71]. В дополнение к инновационным наноматериалам, обсужденным выше, другие материалы, такие как MSN [72, 73], PC [74], использовались по разным причинам в сердечной TE для индукции / регулирования дифференцировки кардиомиоцитов.

Послеоперационные процедуры, включающие различные способы введения лекарств, имеют решающее значение при сердечных заболеваниях. В последнее время 3D-печать вызвала интерес исследователей к разработке различных систем доставки, управляемых с помощью различных процедур. Джонатан и др. составили приложение процесса 3D-печати для приготовления различных лекарственных форм, предназначенных для лечения различных заболеваний [75]. Интересно, что препарат Polypill для лечения сердечно-сосудистых заболеваний был разработан методом экструзионной печати с использованием осмотического насоса для обеспечения характеристик длительного высвобождения лекарственного средства.Такой подход позволил исключить сложные режимы дозирования [76]. Однако комплаентность пациента ограничивает его процедуру введения, а также сложно уменьшить размер таблетки.

Многочисленные многофункциональные средства доставки лекарств, подходящие для регенерации сердца и улучшения электропроводности, были разработаны для потенциальных терапевтов. Хотя обсуждение этого раздела выходит за рамки статьи, мы даем краткое замечание о доставке сердечных лекарств с использованием других подходов, основанных на наночастицах.Прогресс в доставке сердечных лекарств свидетельствует о разработке различных инновационных носителей для доставки лекарств. Один из важных классов доставки включает использование биоразлагаемых полимерных микро- и наносфер для доставки различных кардиозащитных препаратов (таких как карведилол) и факторов роста (таких как VEGF) с более высокой клинической эффективностью [74, 77]. С другой стороны, полимерные гидрогели (полиэтиленгликоль) -опосредованные и самособирающиеся пептидные носители, такие как микрочастицы VEGF для доставки клеток и факторов роста, были разработаны для улучшения механических свойств или придания специфических функций [78, 79].Другие подходы включают использование одного из наиболее полезных неорганических наноносителей для систем с контролируемым высвобождением, т.е. MSN для доставки 5-азацитидина и аскорбиновой кислоты для регуляции дифференцировки кардиомиоцитов во время регенерации [72, 73]. Потенциальные носители для доставки на основе наночастиц в основном вводятся различными путями системного / инъекционного введения, однако для достижения локализованной доставки с минимальными побочными эффектами идеальным вариантом является прямая интрамиокардиальная инъекция [79].Эти многофункциональные системы направлены на излечение и ускорение восстановления сердечной деятельности.

Таблица 1. Изготовление макрокомпонентов сердечно-сосудистой системы с использованием технологий 3D-печати.

Сокращения: акрилонитрил-бутадиенстирол (ABS), замороженный хобот слона (FET), моделирование методом плавленного осаждения (FDM), струйная печать (IJP), лазерная стереолитография (SL), отросток левого предсердия (LAA), параклапанная регургитация аорты (PAR ), полидиметилсилоксан (PDMS), селективное лазерное спекание (SLS), стереолитография (STL), транскатетерная замена аортального клапана (TAVR), дефект межжелудочковой перегородки (VSD).(‘-‘ означает не определено.)

Таблица 2. Изготовление микрокомпонентов сердечно-сосудистой системы с использованием технологий 3D-печати.

Сокращения: акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), децеллюляризованный внеклеточный матрикс (dECM), интерстициальные клетки клапанов аорты человека (HAVIC), клетки-предшественники кардиомиоцитов человека (hCMPC), эндотелиальные клетки пупочной вены человека (HUVECs). (SL), метакрилированный желатин (GelMA), метакрилированная гиалуроновая кислота (Me-HA), полиакриловая кислота (PAA), поликапролактон (PCL), поли (этиленгликоль) -диакрилат (PEG-DA), поли- (этилен) гликоль) диметакрилат (PEGDMA), полиэтиленгликоль-тетраакрилат (PEGTA), полиэтиленоксид (PEO), полигликолевая кислота (PGA), полимолочная кислота (PLA), поли- (пропиленоксид) ( PPO), селективное лазерное спекание (SLS), звездчатый полиэтиленгликоль-лактид) акрилат (SPELA), стереолитография (STL).

Хирургические модели для биопечати очень ценятся и помогают при выполнении таких сложных процедур. Однако клиническое руководство на основе модели, напечатанной на 3D-принтере, требует дальнейшего улучшения разрешения, скорости и модуляции. Ожидается, что будущий потенциал изготовления 3D-компонентов будет включать использование динамического руководства на каждом этапе, начиная с подготовки к работе, во время эксплуатации и заканчивая послеоперационными процедурами. Таким образом, мы можем получить обширную информацию о патологии, чтобы судить о хирургических осложнениях.Несмотря на все плюсы и минусы, современные 3D-принтеры, несомненно, будут продвигаться вперед в своем подходе к разработке и печати. Бордюры сердечного TE не влияют на изготовление 3D-модели. Однако они ограничивают процессинг во время развития стволовых клеток человека для эффективного кондиционирования сердечных тканей. Трехмерная печать гидрогелей, пропитанных различными наночастицами, несомненно, окажет значительное влияние на сердечно-сосудистые заболевания. Точно так же превосходные материалы продолжают способствовать совершенствованию кардиозащитной терапии путем нацеливания лекарств, ТЕ для замены дефектных клапанов, пластырей для поврежденной сердечной мышцы и визуализации и других.Тем не менее, прогресс во всех областях исследований с участием биологов, хирургов, инженеров, а также ученых-материаловедов и сотрудничество между ними будет синергетически ускорить развитие всей области 3D-печати.

AZC выражает признательность за финансовую поддержку Национальному фонду естественных наук Китая (U1605225, 31570974 и 31470927), проектам фондов общественных исследований в области науки и технологий океана (201505029) и Программе продвижения молодых и средних учителей в исследованиях науки и технологий Университета Хуацяо. (ZQN-PY107).РКК благодарит за финансовую поддержку Университета Хуацяо (Проект № 16BS803). KZ благодарит Национальный фонд естественных наук Китая (81301312), проект «Чен Гуан», финансируемый Шанхайской муниципальной комиссией по образованию и Шанхайским фондом развития образования (проект № 14CG06), а также Шанхайскую программу Пуцзян (проект № 17PJ1401500).

Авторы заявляют, что в содержании статьи отсутствует конфликт интересов.

Плагин Unity для VIVE 3DSP Audio SDK — VIVE 3DSP Audio SDK v 1.2.4 документация

Руководство по подключаемому модулю Unity для VIVE 3DSP Audio SDK

Импортировать последний пакет в новый проект

1. Загрузите последнюю версию VIVE 3DSP Audio Plugin на веб-сайте.

2. Создайте новый 3D-проект в Unity.

3. Щелкните Assets> Import> Custom Package .

4. Выберите последнюю версию файла Vive3DSP .unitypackage и щелкните Импорт .

Обновление до последнего пакета

1. Закройте проект Unity, если он открыт.

2. В проекте Unity перейдите в папку Assets и удалите папку Vive3DSP .

3. Откройте проект и импортируйте последнюю версию VIVE 3DSP Audio Plugin (выполните шаги 3 и 4 из раздела «Импортировать последний пакет в новый проект»).

Комплект заглушки спаэализатора

Выберите VIVE 3DSP Spatializer в подключаемом модуле Spatializer .

1. Щелкните Edit> Project Settings> Audio .

2. Отметьте опцию AudioManager в окне Inspector .

3. Выберите VIVE 3DSP Spatializer в подключаемом модуле Spatializer .

Примечание

VIVE 3DSP поддерживает амбисонику 3-го порядка для спейслайзера.

Установить плагин Ambisonic Decoder

Выберите VIVE 3DSP Spatializer в подключаемом модуле Ambisonic Decoder .

1. Щелкните Edit> Project Settings> Audio .

2. Отметьте опцию AudioManager в окне Inspector .

3. Выберите VIVE 3DSP Spatializer в подключаемом модуле Ambisonic Decoder .

Примечание

VIVE 3DSP поддерживает Ambisonic 1-го порядка для декодера.

1. Поместите аудиофайл формата AmbiX в папку Unity Assets.

2. Найдите файл в окне Project и щелкните его.

3. Выберите Ambisonic в окне Inspector и нажмите Применить .

Примечание

Убедитесь, что Spatialize в Audio Source не выбран.

Настройки источника звука

Установить объект как источник звука

1. Выполните одно из следующих действий:

   1. Прикрепите компонент «Источник звука VIVE 3DSP» к объекту источника звука Unity.Щелкните Добавить компонент> VIVE> 3DSP_AudioSource .

   2. Присоедините компонент VIVE 3DSP Audio Source к объекту, который содержит компонент Unity Audio Source.

2. Добавьте аудиоклип в источник звука Unity.

В объекте «Источник звука» есть множество функций Unity по умолчанию. Компонент VIVE 3DSP Audio Source предлагает дополнительные функции для эффекта пространственного звучания:

• Усиление (дБ): Этот параметр устанавливает уровень громкости аудиоклипа (в дБ).

• Обход слабого сигнала: В этой функции VIVE 3DSP не будет обрабатывать входной сигнал, если его уровень ниже заданного значения (в дБ).

Примечание

Громкость всех слышимых звуков должна быть выше значения Gain , установленного в Bypass Small Signal (т.е. все звуки должны быть обработаны ).

• Отключить звук на большом расстоянии от источника: Эта функция устанавливает диапазон слышимости источника звука.Источник звука будет молчать, если расстояние от источника звука до слушателя больше значения настройки в этом элементе. Ползунок Radius регулируется для настройки максимального слышимого расстояния.

• DRC: Этот параметр предотвращает обрезание звука аудиосигнала.

• Звуковой эффект 3D: Этот параметр включает или выключает эффект трехмерного звука, который включает в себя ощущение направленного звука и свойства затухания звука.

• Эффект комнаты: Опция включает или выключает аудиоприложение комнаты.

• Room Reverb Mode: В этом режиме есть два варианта: Mono и Binaural . Моно означает, что для обоих ушей генерируются одинаковые выходы реверберации. Бинауральный означает, что пространственный эффект отраженного звука учитывается в звуковой реверберации. Звуковые ощущения обоих ушей различны. Когда выбран бинауральный режим, можно выбрать два бинауральных двигателя:

  1. Ускорение: Рассмотрен метод численного упрощения и затраты на вычисления минимальны.

  2. Noraml: Это теоретически точный метод расчета бинаурального выхода. Теоретически точность требует больших вычислительных мощностей.

• Эффект окклюзии: Этот параметр включает или выключает приложение звуковой окклюзии.

• Механизм эффектов окклюзии: Можно выбрать два типа механизмов окклюзии.

  1. Частотно-зависимый: Различный материал соответствует разным частотным характеристикам звука во время передачи звука.Затухание звука, вызванное объектами, зависит от частоты. В этом приложении моделируется реальный отклик материала.

  2. Frequency Free: Влияние затухания звука препятствием моделируется только затуханием громкости, а вычислительные затраты минимальны.

• Спад громкости перезаписи: Если эта функция выбрана, встроенный эффект спада громкости Unity будет отключен, и вместо него будет использоваться эффект затухания звука VIVE 3DSP.Можно выбрать несколько типов Sound Decay Effect :

  1. Затухание в реальном мире: Это эффект затухания звука, основанный на базе данных реальных измерений.

  2. Затухание точечного источника: Это эффект затухания звука, основанный на законе обратных квадратов. Он ведет себя как точечный источник, где коэффициент уменьшения звуковой энергии зависит от площади распространения (квадрата расстояния распространения).

  3. Затухание линейного источника: Это эффект затухания звука, основанный на обратном законе. Он ведет себя как линейный источник, где коэффициент уменьшения звуковой энергии зависит от расстояния распространения.

  4. Linear Decay: Это настраиваемый эффект затухания звука. Спад громкости линейно пропорционален расстоянию между источником и слушателем. Эти параметры можно регулировать.

     • Минимальное расстояние (M): Когда расстояние меньше минимального расстояния, скорость уменьшения объема равна 1.0.

     • Максимальное расстояние (М): Скорость затухания громкости будет Минимальная громкость затухания (дБ) , если расстояние больше, чем Максимальное расстояние .

  5. Без затухания: Эффект затухания звука не применяется к этому источнику звука.

Примечание

• При выборе Overwrite Volume Roll-off для кривой расстояния Unity по умолчанию будет установлено постоянное значение 1.0.

• Минимальный уровень затухания (дБ) можно установить в этом приложении.

• Графический эквалайзер: Графический эквалайзер — удобный инструмент для настройки звука. В VIVE 3DSP Audio Source имеется 20 полос графического эквалайзера. Полоса уровня каждой полосы находится в диапазоне от -12 дБ до 12 дБ . Кнопка Set to default устанавливает все полосы уровня на 0 дБ .

• Параметрический эквалайзер: Опция устанавливает частоты среза и настраивает усиление и полосу пропускания для применения ожидаемых звуковых эффектов.Полочные фильтры Low / High эффективны на частотах ниже / выше, чем определяемая пользователем частота среза. Пиковые фильтры усиливают / срезают частотную кривую на основе частот, заданных пользователем. Эти параметры определены как:

  1. Frequency: Этот параметр определяет центральную частоту для пикового фильтра и частоту среза для полочного фильтра Low / High . Он колеблется от 20 Гц до 20 кГц.

  2. Gain: Этот параметр определяет величину в дБ, на которую частотная кривая повышается или понижается. Он колеблется от -12 дБ до 12 дБ.

  3. Q: Q означает добротность эквалайзера. Эта опция контролирует резкость частотной кривой фильтра пиковых значений . Большее значение Q соответствует более резкой кривой частот. Он колеблется от 0,2 до 5.

• Экспорт аудиофайла: Эта функция экспортирует определенный аудиоисточник, прикрепленный с эффектами VIVE 3DSP, в виде аудиофайла.Здесь эффекты включают усиление, графический эквалайзер и параметрический эквалайзер.

Примечание

Для этой функции выбранный аудиоклип в источнике звука Unity должен быть в аудиоформате WAV.

Настройки аудио комнаты

В VIVE 3DSP Audio Room реверберации могут быть представлены через определенные звуковые эффекты комнаты. На все источники звука внутри объекта VIVE 3DSP Audio Room влияют такие свойства комнаты, как размер, материалы и т. Д.

В частности, в VIVE 3DSP Audio Room предусмотрено несколько часто используемых предварительных настроек помещения. Более того, если выбран User Define , список материалов и звуковых свойств может быть настроен для стен. Этот компонент можно выбрать через Добавить компонент> VIVE> 3DSP_AudioRoom .

• Эффект комнаты: Этот параметр можно включить, чтобы применить эффект реверберации комнаты.

• Материал поверхности комнаты: Этот параметр показывает материал стен.Это изменит состав отраженного звука. Для каждой стены есть предустановленные предустановки материалов. Индивидуальный материал можно выбрать с помощью User Define , а параметр звукоотражающей способности стены можно установить с помощью Reflection Rate .

• Уровень отражения: Этот параметр устанавливает силу ранних отражений в диапазоне от -30 дБ до 10 дБ.

• Уровень реверберации: Этот параметр устанавливает силу поздней реверберации в диапазоне от -30 дБ до 10 дБ.

• Фоновый звук: Фоновый звук представляет собой звуковой эффект окружающих звуков в окружающей среде. В параметре фонового звука есть несколько типов по умолчанию. Предпочтительный аудиофайл можно выбрать в User Define .

Примечание

Фоновый звук считается одним источником звука в Unity. Ограничение количества аудиоисточников в Unity регулируется в настройках AudioManager. Максимальное значение — 255 (настройка в Max Real Voices ).

• Громкость фона: Этот параметр устанавливает мощность фонового звука в диапазоне от -40 дБ до 96 дБ.

• Размер комнаты: Этот параметр означает размер комнаты в метрах. Здесь учитывается коэффициент Масштаб в «Преобразовании» прикрепленного объекта.

Настройки звуковой окклюзии

Чтобы получить эффект окклюзии, необходимо настроить среду как в источнике звука VIVE 3DSP, так и в прослушивателе звука VIVE 3DSP.В объектах источника звука необходимо добавить компонент VIVE 3DSP Audio Occlusion, чтобы установить эффекты звуковой окклюзии. В VIVE 3DSP есть два типа компонентов окклюзии: Geometric Occlusion и Raycast Occlusion .

Геометрическая окклюзия

Компонент геометрической окклюзии VIVE 3DSP должен быть прикреплен вместе с объектом, чтобы включить эффект окклюзии. Этот компонент можно выбрать через Добавить компонент> VIVE> 3DSP_AudioOcclusion> Geometric .

• Эффект окклюзии: Этот параметр включает или выключает эффект окклюзии на присоединенном объекте.

• Материал окклюзии: Здесь можно изменить материал окклюдера. В VIVE 3DSP есть несколько предустановок материалов. Пользовательский материал может быть создан с помощью User Define, установив High Freq. Затухание (дБ) и Low Freq. Коэффициент затухания .

• Интенсивность окклюзии: Этот параметр показывает силу эффекта окклюзии.Чем выше значение, тем больше применяется эффект окклюзии.

• Геометрия окклюзии: Здесь можно установить различные формы объекта окклюзии. Для расчета эффекта окклюзии необходима геометрическая информация окклюдера. Необходимо ввести значения для центра окклюзии, размера и радиуса.

• Режим вычисления окклюзии: Он разработан специально для геометрической окклюзии прямоугольного типа.Он предлагает возможность выбора различных режимов вычислений, чтобы сбалансировать разрешение покрытия и вычислительную нагрузку.

  1. Очень легкий: В этом режиме требуется минимум вычислений для геометрической окклюзии. Из источника в слушатель излучается только один луч, который затем оценивает, столкнулся ли луч с объектом преграды или нет.

  2. Простой: В этом режиме от источника к слушателю излучается 6 различных лучей.Коэффициент окклюзии оценивается по количеству лучей, которые сталкиваются с объектом окклюзии.

  3. Нормальный: В этом режиме от источника к слушателю излучается 11 различных лучей. Коэффициент окклюзии оценивается по количеству лучей, которые сталкиваются с объектом окклюзии.

  4. Детально: Это наиболее точный режим для расчета покрытия окклюзии. Также при определении степени окклюзии учитываются легкие движения объекта окклюзии.

• Центр окклюзии: Этот параметр означает координаты центра относительно прикрепленного объекта.

• Размер окклюзии: Этот параметр означает размер области окклюзии в метрах. Здесь учитывается коэффициент Масштаб в «Преобразовании» прикрепленного объекта.

Примечание

У Geometric Occlusion есть собственный калькулятор коллайдера.Компонент коллайдера Unity добавлять не нужно.

Raycast Окклюзия

Компонент VIVE 3DSP Raycast Occlusion должен быть прикреплен вместе с объектом, чтобы включить эффект окклюзии. Этот компонент можно выбрать через Добавить компонент> VIVE> 3DSP_AudioOcclusion> Raycast .

• Эффект окклюзии: Этот параметр включает или выключает эффект окклюзии на присоединенном объекте.

• Материал окклюзии: Здесь можно изменить материал окклюдера.В VIVE 3DSP есть несколько предустановок материалов. Пользовательский материал может быть создан с помощью User Define, установив High Freq. Затухание (дБ) и Low Freq. Коэффициент затухания .

• Интенсивность окклюзии: Этот параметр показывает силу эффекта окклюзии. Чем выше значение, тем больше применяется эффект окклюзии.

• Raycast Количество: Эта функция представляет количество лучей, используемых в эффекте окклюзии.Чем больше количество, тем лучше качество эффекта окклюзии. Он колеблется от 1 до 30.

Примечание

Raycast Occlusion работает только тогда, когда компонент коллайдера Unity присоединен и включен.

Настройки аудиослушателя

Компонент VIVE 3DSP Audio Listener должен быть присоединен вместе с Unity Audio Listener, чтобы включить некоторые звуковые эффекты 3D. Этот компонент можно выбрать через Добавить компонент> VIVE> 3DSP_AudioListener .

• Global Gain: Этот параметр устанавливает общие изменения громкости звука на выходе из VIVE 3DSP Audio Listener. Диапазон составляет от -24 дБ от до 24 дБ .

• Режим окклюзии: Можно выбрать два типа режимов окклюзии. Если выбрано Mono Occlusion , одинаковый эффект окклюзии будет применяться к обоим ушам; в противном случае движок будет рендерить эффект окклюзии отдельно.

• Модель гарнитуры: Опция управляет целевой моделью гарнитуры.Для наилучшего качества звука реализована оптимизация звука для определенных моделей гарнитур.

  1. Generic: Опция подходит для обычных устройств и наушников.

  2. VIVE Pro: Локализация звука настроена и оптимизирована для встроенных наушников VIVE Pro.

• Записать прослушиватель звука: Этот параметр выбран для записи того, что слушатель слышит в сцене, и экспорта его в виде аудиофайла. Установить путь применяется для установки местоположения файла. Если параметр Record Audio Listener отключен в режиме воспроизведения или режим воспроизведения остановлен, аудиофайл будет экспортирован в аудиоформат WAV.

Устранение неполадок

Проблема с редактором Unity в серии Unity версии 2018. Если был выбран игровой объект с источником звука Unity в сцене и сцена была показана в редакторе Unity, использование памяти Unity иногда будет продолжать увеличиваться.Это происходит потому, что если объект сферы показан в сцене Unity, он продолжает генерировать фиктивные сетки. Эту проблему можно решить, перезапустив Unity, чтобы удалить фиктивные сетки. Unity выйдет из строя или, скорее всего, произойдут обрезки аудио, если использование памяти слишком велико.

Unity предоставляет эффект Доплера, который можно найти в объекте источника звука. Однако этот встроенный эффект может искажать аудиопоток, если объект источника звука движется очень быстро.Например, на четверти скорости звука аудиопоток может иногда быть жестким, поэтому происходит отсечение звука.