Mechanical and functional validation of a perfused, robot-assisted partial nephrectomy simulation platform using a combination of 3D printing and hydrogel casting.

التحقق الميكانيكي والوظيفي من منصة محاكاة مُرَوَّاة لاستئصال الكلية الجزئي بمساعدة الروبوت باستخدام مزيج من الطباعة ثلاثية الأبعاد وصبّ الهيدروجيل.

Clicks: 503
ID: 81148
2019
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Emerging

Ranked #2 of 39 articles by views in World journal of urology

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
There is a scarcity of high-fidelity, life-like, standardized and anatomically correct polymer-based kidney models for robot-assisted partial nephrectomy (RAPN) simulation training. The purpose of this technical report is to present mechanical and functional testing data as evidence for utilizing a perfused hydrogel kidney model created utilizing 3D printed injection casts for RAPN simulation and training.Anatomically correct, tumor-laden kidney models were created from 3D-printed casts designed from a patient's CT scan and injected with poly-vinyl alcohol (PVA). A variety of testing methods quantified Young's modulus in addition to comparing the functional effects of bleeding and suturing among fresh porcine kidneys and various formulations of PVA kidneys.7% PVA at three freeze-thaw cycles (7%-3FT) was found to be the formula that best replicates the mechanical properties of fresh porcine kidney tissue, where mean(± SD) values of Young's modulus of porcine tissue vs 7%-3FT samples were calculated to be 85.97(± 35) kPa vs 80.97(± 9.05) kPa, 15.7(± 1.6) kPa vs 74.56(± 10) kPa and 87.46(± 2.97) kPa vs 83.4(± 0.7) kPa for unconfined compression, indentation and elastography testing, respectively. No significant difference was seen in mean suture tension during renorrhaphy necessary to achieve observable hemostasis and capsular violation during a simulated perfusion at 120 mmHg.This is the first study to utilize extensive material testing analyses to determine the mechanical and functional properties of a perfused, inanimate simulation platform for RAPN, fabricated using a combination of image segmentation, 3D printing and PVA casting.
ثمة ندرة في نماذج الكلى البوليمرية عالية الدقة والمحاكية للواقع والمعيارية والصحيحة تشريحياً لأغراض التدريب على محاكاة استئصال الكلية الجزئي بمساعدة الروبوت (RAPN). يتمثل الغرض من هذا التقرير التقني في تقديم بيانات الاختبارات الميكانيكية والوظيفية كدليل يثبت جدوى استخدام نموذج كلية هيدروجيل مُروّى، تم تصنيعه بالاعتماد على قوالب حقن مطبوعة ثلاثية الأبعاد لمحاكاة استئصال الكلية الجزئي بمساعدة الروبوت والتدريب عليه. تم إنشاء نماذج كلى صحيحة تشريحياً ومحملة بالأورام من قوالب مطبوعة ثلاثية الأبعاد صُممت بناءً على تصوير مقطعي محوسب (CT) لمريض وحُقنت بكحول البولي فينيل (PVA). حَدّدت مجموعة متنوعة من طرق الاختبار معامل يونغ كمياً، بالإضافة إلى مقارنة التأثيرات الوظيفية للنزيف والخياطة بين كلى الخنازير الطازجة وتركيبات مختلفة من كلى كحول البولي فينيل. وتبين أن تركيبة كحول البولي فينيل بنسبة 7% مع ثلاث دورات تجميد وإذابة (7%-3FT) هي الصيغة الأكثر محاكاة للخصائص الميكانيكية لأنسجة كلى الخنازير الطازجة؛ حيث بلغت قيم متوسط (± الانحراف المعياري) معامل يونغ للأنسجة الخنزيرية مقابل عينات (7%-3FT) ما مقداره 85.97 (± 35) كيلو باسكال مقابل 80.97 (± 9.05) كيلو باسكال لاختبار الضغط غير المحصور، و15.7 (± 1.6) كيلو باسكال مقابل 74.56 (± 10) كيلو باسكال لاختبار التثليم (الغرز)، و87.46 (± 2.97) كيلو باسكال مقابل 83.4 (± 0.7) كيلو باسكال لاختبار تخطيط المرونة، على التوالي. ولم يُلاحظ وجود فرق ذي دلالة إحصائية في متوسط شد الخياطة أثناء رَفْو الكلية اللازم لتحقيق إرقاء ملحوظ وتفادي خرق المحفظة أثناء تروية محاكاة عند ضغط 120 ملم زئبق. تُعد هذه الدراسة الأولى التي توظف تحليلات مكثفة لاختبار المواد لتحديد الخصائص الميكانيكية والوظيفية لمنصة محاكاة غير حية ومُروّاة لعمليات استئصال الكلية الجزئي بمساعدة الروبوت، والمُصنعة باستخدام مزيج من تجزئة الصور الطبية، والطباعة ثلاثية الأبعاد، وصب كحول البولي فينيل.
Reference Key
melnyk2019mechanicalworld Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Melnyk, Rachel;Ezzat, Bahie;Belfast, Elizabeth;Saba, Patrick;Farooq, Shamroz;Campbell, Timothy;McAleavey, Stephen;Buckley, Mark;Ghazi, Ahmed;
Journal World journal of urology
Year 2019
DOI
10.1007/s00345-019-02989-z
URL
Keywords
3d printing Simulation mechanical testing high fidelity inanimate model partial nephrectomy perfused kidney model

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.