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人工智能驅(qū)動的3D打印助力手術(shù)準備

時間:2024-10-03 11:06 來源:南極熊 作者:admin 閱讀:
       2024年10月,華盛頓州立大學(WSU)的研究團隊成功開發(fā)了一種基于人工智能的3D打印工藝,能夠制作出高度精細的人體器官復制品。這項創(chuàng)新技術(shù)旨在幫助外科醫(yī)生進行復雜的手術(shù)演練,提供更準確、更適合患者的實踐工具,從而提高手術(shù)成功率和患者的安全性。



技術(shù)亮點
人工智能算法經(jīng)過大量腎臟、前列腺等人體器官的圖像和關(guān)鍵屬性的訓練,能夠優(yōu)化3D打印機的設(shè)置,以平衡模型的精度、重量和打印速度。具體來說,噴嘴尺寸、材料壓力和打印層高等關(guān)鍵參數(shù)會根據(jù)具體需求自動調(diào)整。這使得在顯著縮短的時間內(nèi)制作出精確的器官模型成為可能,極大地提高了手術(shù)準備的效率。

華盛頓州立大學機械與材料工程系助理教授Kaiyan Qiu表示:“人工智能驅(qū)動的流程可以快速生成高保真模型,有助于手術(shù)演練。實際上,外科醫(yī)生可以在早上接受患者的MRI(磁共振成像)檢查,半小時內(nèi)打印出模型,然后用剩余的時間準備手術(shù)。這一過程不僅節(jié)省了時間,還提高了手術(shù)的精確度和安全性。“

技術(shù)創(chuàng)新
WSU團隊采用了多目標貝葉斯優(yōu)化(BO)方法來設(shè)計AI,以提高3D打印過程的精度。BO算法通過概率建模來優(yōu)化打印設(shè)置,確保每次打印都能達到最佳效果。這種方法可以不斷提高模型的質(zhì)量和打印效率,幫助根據(jù)每項手術(shù)的獨特需求定制輸出。

WSU的系統(tǒng)使用NVIDIA A40 GPU和NeRF技術(shù)來創(chuàng)建3D打印器官的精確網(wǎng)格模型,確保結(jié)構(gòu)和功能的保真度。NeRF技術(shù)通過神經(jīng)輻射場(Neural Radiance Fields)生成高質(zhì)量的3D模型,使得打印出來的器官模型在細節(jié)和功能上都非常接近真實器官。同樣的AI流程還可應用于醫(yī)療設(shè)備原型的制作,例如起搏器或支架,并具有更廣泛的工業(yè)應用潛力。



應用前景
機器學習輔助的3D打印方法是一個四步遞歸過程,確保每個環(huán)節(jié)的優(yōu)化。首先,通過MRI或CT掃描獲取患者的器官圖像;其次,AI算法分析圖像并優(yōu)化3D打印設(shè)置;第三,3D打印機根據(jù)優(yōu)化后的設(shè)置打印器官模型;最后,醫(yī)生使用模型進行手術(shù)演練。這一過程不僅在醫(yī)療領(lǐng)域有巨大的應用潛力,還可以擴展到其他工業(yè)領(lǐng)域,提高生產(chǎn)和設(shè)計的效率。

行業(yè)動態(tài)
     在Rapid+TCT 2024會議上,nTop首席執(zhí)行官布Bradley Rothenberg討論了AI如何優(yōu)化材料使用并提高打印質(zhì)量,從而更輕松地設(shè)計和測試針對特定患者的醫(yī)療設(shè)備。AI工具現(xiàn)已廣泛集成,以提高設(shè)計流程的效率,特別是在醫(yī)療保健領(lǐng)域。通過AI的輔助,3D打印技術(shù)不僅能夠制作出更精確的醫(yī)療設(shè)備,還能大幅降低生產(chǎn)成本和時間。

      通過整合人工智能和3D打印技術(shù)的最新進展,醫(yī)療和工業(yè)用途的定制化、快速生產(chǎn)的未來似乎將繼續(xù)發(fā)展。AI不僅將提高醫(yī)療手術(shù)的精確度和安全性,還將推動相關(guān)行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷成熟和應用范圍的擴大,我們有理由相信,未來的醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀嗟淖兏锖屯黄啤?/span>

(責任編輯:admin)

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