Phần mềm tự động hóa miễn phí để thiết kế cấy ghép hộp sọ có thể in 3D

Ngày tạo: 28/09/2020 11:52:21 SA

Việc sửa chữa các khiếm khuyết của hộp sọ bằng phương pháp cấy ghép sọ tùy chỉnh, hay còn gọi là phương pháp tạo hình sọ, rất tốn kém và mất nhiều thời gian, vì quy trình hiện tại thường dẫn đến tắc nghẽn do thời gian chờ đợi lâu để thiết kế, sản xuất và vận chuyển mô cấy. Trong khi việc in 3D, cấy ghép có thể giúp giải quyết những vấn đề này, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Graz và Đại học Y Graz ở Áo đã xuất bản một bài báo, “Nền tảng trực tuyến để phục hồi khiếm khuyết hộp sọ tự động và thiết kế cấy ghép sọ”, về một thiết bị tự động hệ thống thiết kế cấy ghép sọ mà họ đã nghĩ ra có thể làm tốt hơn nữa.

Các nhà nghiên cứu viết: “Do các yêu cầu cao đối với thiết kế cấy ghép sọ, chẳng hạn như kinh nghiệm chuyên môn và phần mềm thương mại, việc cấy ghép sọ có thể dẫn đến một hoạt động tốn kém cho hệ thống chăm sóc sức khỏe. “Trên hết, quy trình hiện tại là nguyên nhân gây thêm đau đớn cho bệnh nhân, vì tối thiểu phải thực hiện hai hoạt động phẫu thuật: phẫu thuật cắt xương sọ, trong đó cấu trúc xương được loại bỏ và phẫu thuật tạo hình xương, trong đó khiếm khuyết được phục hồi bằng cách sử dụng thiết kế cấy ghép. Khi mô cấy ghép sọ được thiết kế bên ngoài bởi nhà sản xuất bên thứ ba, quá trình này có thể mất vài ngày, khiến bệnh nhân có hộp sọ không hoàn chỉnh ”.

Trong trường hợp nghiên cứu mà họ đã trích dẫn ở trên, các nhà nghiên cứu giải thích rằng một trung tâm thiết kế chuyên nghiệp ở Anh đã thiết kế mô cấy ghép sọ cho một bệnh nhân sống ở Tây Ban Nha. Ảnh chụp CT phải được chuyển từ bệnh viện ở Tây Ban Nha đến trung tâm thiết kế của Vương quốc Anh, và sau đó một công ty riêng của Anh đã in 3D bộ phận cấy ghép titan, được chuyển về Tây Ban Nha.

Họ nói: "Do đó, với thiết kế cấy ghép là điểm nghẽn chính, việc tối ưu hóa quy trình làm việc tạo hình sọ hiện tại vẫn là một vấn đề còn bỏ ngỏ."

 

Một lựa chọn là phát triển phần mềm CAD miễn phí đặc biệt để thiết kế cấy ghép sọ, nhưng quá trình thiết kế vẫn đòi hỏi chuyên môn và thời gian chờ đợi kéo dài.

“Trong nghiên cứu này, chúng tôi giới thiệu một hệ thống thiết kế cấy ghép sọ nhanh chóng và hoàn toàn tự động. Hệ thống được tích hợp trong một nền tảng trực tuyến có thể truy cập miễn phí, ”nhóm giải thích. “Hơn nữa, chúng tôi thảo luận về cách một hệ thống như vậy, kết hợp với AM, có thể được đưa vào thực hành phẫu thuật tạo hình sọ để tối ưu hóa đáng kể quy trình lâm sàng hiện tại.”

Hệ thống mà họ phát triển đã được tích hợp trong Studierfenster, một nền tảng xử lý hình ảnh y tế mở, dựa trên đám mây, với sự trợ giúp của các thuật toán học sâu, sẽ tự động khôi phục phần bị thiếu của hộp sọ. Sau đó, nền tảng này sẽ tạo tệp STL cho mô cấy dành riêng cho bệnh nhân bằng cách trừ hộp sọ bị lỗi khỏi hộp đã hoàn thành và nó có thể được in 3D tại chỗ.

 

Các nhà nghiên cứu viết: “Hơn nữa, nhờ định dạng chuẩn, người dùng sau đó có thể tải mô hình vào một ứng dụng khác để xử lý hậu kỳ bất cứ khi nào cần thiết. “Nhiều tính năng bổ sung đã được tích hợp vào nền tảng kể từ lần phát hành đầu tiên, chẳng hạn như tái tạo khuôn mặt 3D từ hình ảnh 2D, sơn và phục hồi các vết mổ hở động mạch chủ (AD) [4], phát hiện mốc động mạch chủ tự động và thiết kế cấy ghép sọ tự động. Hầu hết các thuật toán đằng sau các tính năng tương tác này chạy ở phía máy chủ và máy khách có thể dễ dàng truy cập bằng giao diện trình duyệt chung. Các tính toán phía máy chủ cho phép sử dụng nền tảng từ xa cũng trên các thiết bị nhỏ hơn có khả năng tính toán thấp hơn ”.

Việc in 3D các mô cấy làm cho quá trình nhanh hơn và việc kết hợp nó với các giải pháp thiết kế cấy ghép tự động giúp đẩy nhanh tiến độ hơn nữa. Các nhà nghiên cứu đã giải thích cách quy trình làm việc được tối ưu hóa của họ có thể diễn ra như thế nào:

“Sau khi một phần hộp sọ được bác sĩ phẫu thuật cắt bỏ, phần khuyết sọ được tái tạo lại bằng một phần mềm được đưa vào làm đầu vào cho CT đầu sau phẫu thuật của bệnh nhân. Phần mềm tạo ra mô cấy bằng cách lấy sự khác biệt giữa hai hộp sọ. Sau đó, mô hình bề mặt của mô cấy được trích xuất và gửi đến máy in 3D trong phòng phẫu thuật để in 3D. Do đó, cấy ghép có thể được sản xuất tại loco. Toàn bộ quá trình thiết kế và chế tạo mô cấy được thực hiện hoàn toàn tự động và trong phòng mổ ”.

Chi phí giảm do không cần đến chuyên gia và thời gian chờ đợi cũng giảm nhờ phần mềm thiết kế implant tự động và in 3D tại chỗ. Sự đau khổ của bệnh nhân cũng sẽ giảm đi, vì phẫu thuật tạo hình sọ có thể được thực hiện ngay sau khi cắt bỏ khối u.

 

Thuật toán của nhóm, xử lý khối lượng chứ không phải mô hình lưới 3D, có thể xử lý trực tiếp dữ liệu hình ảnh chiều cao, người dùng có thể truy cập và dễ sử dụng thông qua Studierfenster. Một thuật toán khác ở phía máy chủ của hệ thống chuyển đổi thể tích của hộp sọ đã hoàn chỉnh, bị lỗi và bộ phận cấy ghép thành mô hình lưới bề mặt 3D. Khi chúng được hiển thị, người dùng có thể kiểm tra các mô hình có thể tải xuống trong cửa sổ trình duyệt.

 

Các nhà nghiên cứu kết luận: “Hệ thống hiện chỉ dành cho mục đích giáo dục và nghiên cứu, nhưng đại diện cho xu hướng phát triển công nghệ trong lĩnh vực này”. “Vì hệ thống được tích hợp trong nền tảng mở Studierfenster nên hiệu suất của nó phụ thuộc đáng kể vào phần cứng / kiến trúc của nền tảng. Việc chuyển đổi thể tích hộp sọ sang dạng lưới có thể chậm, vì mắt lưới thường rất dày đặc (ví dụ: hàng triệu điểm). Điều này sẽ được cải thiện bằng cách giới thiệu phần cứng tốt hơn ở phía máy chủ. Một yếu tố hạn chế khác là kiến trúc dựa trên máy khách / máy chủ của nền tảng. Lưới lớn phải được chuyển từ phía máy chủ sang phía trình duyệt để được hiển thị trực quan. Quá trình này có thể chậm, tùy thuộc vào chất lượng kết nối internet của người dùng.”

Nguồn: 3dprint

Data Design Việt Nam

https://datadesign.vn/

 

---

Tags: data design data design viet nam ddv CAM Software rhinocam rhino cad cam rhinocam price rhinocam for rhino 6 mecsoft rhinocam