Искусственный интеллект и 3D-сканирование автоматизируют и ускоряют кастомизацию протезов

13 сентября 202313 сен 2023

6 мин

Оглавление

Оцифровка конструкции протеза
Автоматизируйте сканирование с помощью искусственного интеллекта
Итак, как программное обеспечение научилось это делать? Вот тут-то и вступило в игру 3D-сканирование Artec.

3D-сканеры плюс искусственный интеллект предоставляют больше возможностей для ухода за пациентами в широком спектре медицинских приложений.

3DMART студия - услуги 3D печати, изготовление запасных частей, заказ образцов, 3D моделирование, разработка корпусов РЭА, 3D формы для настенной плитки.

Традиционное гипсовое литье по-прежнему является основным способом протезирования пациентов. Она включает в себя измерение отдельных частей конечностей вручную, нанесение слоев гипса и ожидание его высыхания. Во многих случаях результирующие слепки не сохраняются, а это означает, что измерения, которые все еще могут быть полезны в дальнейшем, теряются. Штукатурка просто превращается в отходы.

3D-сканеры могут сделать настройку протезов гораздо менее инвазивной и более простой для клиницистов. А в сочетании с программным обеспечением искусственного интеллекта пациенты могут быстрее получать более совершенные устройства.

Таковы результаты исследования, проведенного Университетом прикладных наук Томаса Мора в Бельгии и компанией Orthobroker, которая разрабатывает и производит ортезы для конкретных пациентов с использованием технологии 3D-печати.

Оцифровка конструкции протеза

Работая на своей базе в бельгийском городе Гил, команда университетской лаборатории Mobilab & Care работает над улучшением качества жизни тех, кто нуждается в уходе или поддержке. За последние 16 лет они исследовали способы взаимодействия ортопедов и пациентов, чтобы найти новые подходы к созданию более адаптированных устройств.

Используя передовые технологии, включая 3D-сканирование и 3D-печать, команда оцифровывает процесс изготовления протезов, гнезд и конечностей для пациентов, что позволяет создавать их с большей творческой свободой и изготавливать гораздо быстрее.

Команда Mobilab & Care смогла наладить множество партнерских отношений с ортопедическими фирмами, больницами и академическими институтами, чтобы проверить свои идеи на практике. До сих пор эти проекты осуществлялись как в клинических, так и в научных учреждениях, и исследователи работали с клиницистами и пациентами над разработкой индивидуальных протезов и ортезов для кистей, запястий и других пораженных конечностей.

На раннем этапе реализации этих инициатив Том Сэй, исследователь Mobilab & Care и бизнес-разработчик, говорит, что они выявили разрыв на рынке между 3D-сканерами, наиболее часто применяемыми клиницистами, и тем, что им действительно было нужно.

“Мы заметили, что в индустрии ортопедии уже некоторое время используются 3D-сканеры, только не для 3D-печати ортезов, а для изготовления положительных моделей”, - говорит Сэй. “Но в то время большинство используемых сканеров продавались поставщиками этих фрезерных систем и прилагаемого к ним программного обеспечения. Мы также рассмотрели эти сканеры, но вскоре столкнулись с ограничениями”.

Основываясь на своих выводах, Сэй и его коллеги искали более подходящую альтернативу. Сначала его команда добилась успеха в сканировании конечностей с помощью Artec Eva, но, по словам Сэя, было ясно, что беспроводное решение принесет больше преимуществ. Затем они перешли на беспроводной Artec Leo на базе искусственного интеллекта со встроенным дисплеем.

“Когда мы использовали проводные сканеры со студентами, мы заметили, что смотреть на экран компьютера во время сканирования становится затруднительно”, - говорит Сэй. “Для многих людей это большой недостаток. Кроме того, если вы сканируете пациентов и вам нужно передвигаться вокруг них, это всегда легче сделать, когда у вас нет проводов. Это две основные причины, по которым мы усыновили Лео”.

Преимущество использования сканера для проведения точных измерений заключается в том, что вообще нет необходимости прикасаться к пациенту. Бесконтактный характер 3D-сканирования делает его идеальным для перехода от неаккуратного литья к цифровым измерениям.

Автоматизируйте сканирование с помощью искусственного интеллекта

После внедрения Artec Leo команда Mobilab & Care начала работать с Orthobroker над разработкой прогностической модели для проектирования протезов нижних конечностей. По словам Сэя, в настоящее время эти устройства необходимо каждый раз “проектировать с нуля”, что требует “большого количества операций с программным обеспечением САПР” и ручных исправлений.

Однако, поскольку подавляющее большинство этих изменений у многих пациентов одинаковы, говорят, что разработанный исследователями алгоритм искусственного интеллекта способен автоматически прогнозировать и вносить изменения.

Итак, как программное обеспечение научилось это делать? Вот тут-то и вступило в игру 3D-сканирование Artec.

С помощью сканеров Eva и Leo команда смогла точно запечатлеть тела большой группы людей с ампутированными конечностями. Затем они экспортировали полученные 3D-сетки в Rhino 3D, САПР-программу, наиболее известную своими инструментами моделирования произвольной формы. После импорта ключевые характеристики моделей были извлечены и использованы для обучения их прогнозирующей модели кастомизации протезов.

Хотя Orthobroker все еще проводит исследования и разработки, говорят, что после завершения алгоритм будет интегрирован в платформу, которая может быть использована для ускорения проектирования гнезда протеза.

“Что обычно делают клиницисты, так это вносят коррективы в слепок, прежде чем использовать его для изготовления окончательного протеза. Но 95% коррекций, которые они делают, одинаковы у многих пациентов”, - говорит Сэй. “Мы намеревались предсказать это только на основе сканирования культи пациента и некоторых других параметров. Таким образом, мы можем избежать традиционной необходимости проводить часы перед компьютером, и они по-прежнему могут самостоятельно вносить небольшие изменения, учитывающие особенности пациента”.

В то время как Orthobroker продолжает совершенствовать эту прогностическую модель, основанную на искусственном интеллекте, команда Mobilab & Care возобновила поиски дальнейших способов улучшения жизни людей с ампутированными конечностями во всем мире. Когда дело доходит до 3D-сканирования, Сэй утверждает, что технология играет в этом важную роль, но он говорит, что устройства должны быть быстрыми, точными и простыми в использовании, чтобы найти широкое применение.

Продвигаясь вперед, Сэй считает, что 3D-сканеры обладают высокой репутацией в качестве инструмента настройки протезов, поскольку они могут измерять тела пациентов с такой скоростью и точностью, которые не имеют себе равных среди устройств, используемых клиницистами в настоящее время.

“Что мы видим в этом секторе, так это то, что многие компании ищут более дешевые альтернативы, но им нужно знать их недостатки, потому что вы не можете ожидать от них такого же высококачественного сканирования”, - говорит Сэй. “Если вам нужна точность, важно использовать достойный сканер, потому что если вы собираетесь печатать устройства 3D, но начинаете с плохого сканирования, ваш результат также будет плохим. Поэтому я думаю, что взвешивание этого является важным первым шагом”.