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醫(yī)療激光新聞

奧地利研究人員發(fā)布一款可3D打印顱骨植入物的自動化設(shè)計軟件

星之球科技 來源:網(wǎng)易2021-12-06 我要評論(0 )   

近日據(jù)外媒報道,奧地利研究人員發(fā)布了一款免費的自動化設(shè)計軟件,據(jù)悉它可以3D打印顱骨植入物,這無疑是醫(yī)療史上的一大進(jìn)步。顱骨缺損通常指的是頭部外傷,一般是顱骨...

近日據(jù)外媒報道,奧地利研究人員發(fā)布了一款免費的自動化設(shè)計軟件,據(jù)悉它可以3D打印顱骨植入物,這無疑是醫(yī)療史上的一大進(jìn)步。


顱骨缺損通常指的是頭部外傷,一般是顱骨畸形矯正或腦瘤切除術(shù)相關(guān)的外科手術(shù)所致,在此期間,外科醫(yī)生需要切除一部分顱骨才能進(jìn)入大腦。為了修復(fù)這種損害,通常會使用鈦或生物相容性聚合物來制造合成替代物,這是因為原始的骨骼結(jié)構(gòu)過于受損或受污染而無法重復(fù)使用。

當(dāng)前顱骨成形術(shù)的生產(chǎn)過程主要依賴于高質(zhì)量的植入物設(shè)計和專業(yè)公司制造的顱骨植入物,既昂貴又耗時,執(zhí)行該過程所需的高級專業(yè)知識,加上對其進(jìn)行優(yōu)化所需的商業(yè)軟件,將使成本更高。另外如果想完成植入的手術(shù),患者至少需要進(jìn)行兩項手術(shù):顱骨切開術(shù)和顱骨成形術(shù),這使他們遭受更多痛苦。


目前奧地利研究人員已經(jīng)把該程序集成到TU Graz的Studierfenster基于云的平臺中,可實現(xiàn)使用深度學(xué)習(xí)算法自動恢復(fù)頭骨的缺失部分,通過從已完成的頭骨中減去有缺陷的頭骨,生成針對患者特定植入物的STL文件。此過程允許在現(xiàn)場進(jìn)行3D打印植入物,大大減短了醫(yī)療植入物的交付周期,此外還減輕了患者的痛苦和不適感。

盡管3D生物打印技術(shù)的進(jìn)步加速了醫(yī)療植入設(shè)備的制造,但仍然還沒有找到更快速、低成本的替代產(chǎn)品。例如,一名西班牙患者在等待使用植入物,但想實現(xiàn)它必須使用多種軟件進(jìn)行設(shè)計并在英國制造,然后才能進(jìn)行手術(shù)。


而目前降低生產(chǎn)過程中的成本和交貨時間的其中一種方法是開發(fā)用于顱骨植入物設(shè)計的臨時免費CAD軟件,不過這需要設(shè)計和操作的高水平專業(yè)知識,因此低成本的全自動現(xiàn)場設(shè)計和制造軟件是才是解決根本問題的理想方案。

設(shè)計自動化仍然是一個挑戰(zhàn),3D打印的植入物需要精確地適合頭骨的缺損區(qū)域,并對大腦進(jìn)行保護(hù)。如果不能完美地重建植入物的邊界、厚度和形狀一致性,則該部件可能會使患者容易受到輕傷。


就在研究人員焦頭爛額之際,兩名格拉茨大學(xué)的學(xué)生啟動了Studierfenster網(wǎng)站。一個基于云的開放科學(xué)平臺,可用于醫(yī)學(xué)圖像處理。自最初發(fā)布以來,該平臺已添加了許多功能,例如從2D圖像重建3D面部、修復(fù)和修復(fù)主動脈夾層、自動主動脈界標(biāo)檢測和自動顱骨植入物設(shè)計。這些交互式功能背后的大多數(shù)算法都在服務(wù)器上運行,并且可以使用通用的瀏覽器界面輕松訪問它們,從而使該平臺可以在計算能力較低的小型設(shè)備上使用。

從其早期開發(fā)階段開始,Studierfenster的自動顱骨植入物設(shè)計系統(tǒng)就已納入該軟件,并從那時起經(jīng)過迭代優(yōu)化。該程序通過在開顱手術(shù)前后將患者的CT掃描上傳到軟件中來工作,該軟件通過計算兩個頭骨之間的差異來生成植入物。這將產(chǎn)生一個表面模型,在醫(yī)院現(xiàn)場自動進(jìn)行3D打印,從而消除了額外的交貨時間和外部制造成本。另外,這款程序還具有從重建的顱骨體積中減去有缺陷的顱骨的能力,使得該過程能夠自動進(jìn)行。


他們的用于自動顱骨植入物設(shè)計的在線系統(tǒng)可以大大改善當(dāng)前顱骨成形術(shù)的臨床常規(guī),不過平臺也有缺點,它的有效性在某種程度上仍然取決于硬件和互聯(lián)網(wǎng),而將顱骨體積轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格的速度可能很慢。盡管如此,研究人員仍然相信它有可能在未來的臨床環(huán)境中使用。


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