May 13, 2022 2:50:37 PM | Tecnología3D Simpleware: Segmentación de modelos anatómicos.

La base de una buena impresión 3D recae en el diseño. Desde una pieza enfocada a la manufactura, jigs and fixtures o un modelo anatómico, se necesita contar con un modelo 3D de calidad, para asegurar que el resultado sea el esperado.

En el caso de la creación de modelos para visualización, planeación y práctica prequirúrgica, el modelo 3D se origina en las imágenes médicas obtenidas de estudios de Tomografía axial computarizada (TAC), o resonancia magnética (MRI).

Estos archivos, con formato DICOM, deben ser introducidos en un software especializado para poder segmentarse, es decir, seleccionar las estructuras de interés para nuestro modelo, separarlas del resto de la anatomía mostrada en los estudios y afinar detalles para poder hacer una impresión 3D exitosa, que sirva al especialista médico en el tratamiento de alguna patología o el estudio de ella.

Actualmente en el mercado existen diversas opciones para realizar esta labor, van desde los de uso libre como 3D Slicer, hasta los de paga como Mimics de Materialise o Osirix.

En este blog me gustaría platicarles del software más reciente con el que estoy trabajando: Simpleware de Synopsys.

Este es un software especializado para la visualización de imágenes médicas en 3D, así como la generación de modelos, esto a partir de la segmentación de estructuras anatómicas; ofrece la opción de realizar mediciones, estadísticas y exportar el resultado con una gran calidad para poder ser impreso en 3D.

De igual forma, también posee módulos especializados de segmentación automática para ciertas estructuras en específico y herramientas para agregar detalles que deben ser considerados en la etapa de impresión 3D, los cuales nos ayudan a acelerar el proceso y optimizar tiempos.

Este también posee soluciones para el área de manufactura industrial, pero hablaremos de eso en otra ocasión.

Dentro de su interfaz general, nuestro espacio de trabajo cuenta con ventanas para ver el corte axal, sagital y coronal de nuestro estudio de imagen, así como una para ver el modelo 3D que vamos generando.

En un menú a la izquierda podemos acceder a la configuración de las herramientas y ver las mascaras o capas que vamos creando conforme vamos creando el modelo.

Posee un módulo para “transformación”, en el cual podemos modificar la imagen base de nuestro modelo (las imágenes DICOM de TAC y MRI), para poder cortar el área de trabajo excluyendo las estructuras que no son de interés, escalarlas, aumentarlas o alinearlas con otros estudios de imagen.

Se pueden combinar archivos DICOM para obtener más información a la hora de realizar nuestra segmentación, utilizando diferentes estudios se pueden crear segmentaciones más completas, tener estructuras más definidas y obtener mejores resultados.

Esta unión de archivos DICOM se hace por medio de la colocación de marcadores de registro, que permiten empalmar las imágenes y asegurar que están coincidan entre ellas.

El módulo de “segmentación” es el que nos da las herramientas principales para crear el modelo. Se comienza con la herramienta Threshold para seleccionar el rango dentro de la escala de grises en el cual se encuentran las partes anatómicas que queremos, posteriormente se pueden afinar detalles con herramientas como Paint o Paint with threshold, y utilizando operaciones booleanas podemos extraer, unir, invertir o hacer intersecciones en las diferentes capas de nuestra segmentación.

Además, cuenta con herramientas para cerrar los huecos internos en los diferentes cortes, dilatar o erosionar la capa en la que estamos trabajando, suavizar los bordes para tener un mejor acabado y remover “islas” que se encuentran flotando y que no son parte de la segmentación.

La ventaja de las diferentes máscaras que podemos crear es el dividir el modelo por secciones para trabajar de forma individual con ellas. Este software posee herramientas para poder hacer esto de manera más automatizada. En lo personal es una de mis herramientas favoritas, ya que permite mejorar los detalles y obtener segmentos más precisos.

Recientemente he trabajado con algunos modelos complejos, como un caso de escoliosis severo del cual les contaré más en otro blog, el cual incluye las vértebras, médula espinal, costillas, pulmones y un segmento de instrumentación de una cirugía previa del paciente.

Este software, con las diversas herramientas y la facilidad de su interfaz, me ayudó a crear un modelo preciso, haciendo que la complejidad de la anatomía del paciente fuera más sencilla de trabajar.

El módulo de impresión 3D es uno de los que más utilizó. Actualmente trabajo con la tecnología de impresión 3D Polyjet de Stratasys, la cual es a base de resinas que se pueden combinar para generar diferentes colores, texturas y acabados para crear modelos más realistas en los que el especialista pueda trabajar de forma certera.

Este software se encuentra certificado para ser usado con este sistema de impresión, por lo que se obtienen mejores resultados y facilita el flujo de trabajo para el proceso de impresión.

Como les mencioné anteriormente, existen muchos softwares para segmentación en el mercado. He tenido la oportunidad de trabajar con varios y actualmente con simpleware he encontrado un flujo de trabajo sencillo, práctico y con muy buenos resultados.

Si estás incursionando en el mundo de la segmentación de modelos anatómicos, mi recomendación es adquirir una versión de prueba de simpleware, conocer las herramientas que ofrece y ver el flujo de trabajo facilitado que ofrecen sus herramientas.