AI駆動型3Dプリントが手術準備に役立つ

AI駆動型3Dプリントが手術準備に役立つ
2024年10月、アンタークティックベアは、ワシントン州立大学(WSU)の研究チームが、人間の臓器の非常に詳細なレプリカを作成できるAIベースの3Dプリントプロセスの開発に成功したことを知りました。この革新的な技術は、外科医が複雑な外科手術を行うのを支援するように設計されており、より正確で患者に合わせた練習ツールを提供することで、手術の成功率と患者の安全性を向上させます。



技術的なハイライト<br /> 腎臓や前立腺など人体の臓器の大量の画像と主要な特性に基づいてトレーニングされた AI アルゴリズムは、3D プリンターの設定を最適化して、モデルの精度、重量、印刷速度のバランスをとることができます。具体的には、ノズルのサイズ、材料の圧力、印刷層の高さなどの主要なパラメータが、特定のニーズに応じて自動的に調整されます。これにより、大幅に短い時間で正確な臓器モデルを作成することが可能になり、手術準備の効率が大幅に向上します。

「AI 駆動型のプロセスでは、手術のリハーサルに役立つ高忠実度モデルを迅速に生成できます」と、ワシントン州立大学機械材料工学部の助教授である Kaiyan Qiu 氏は言います。「実際、外科医は午前中に患者の MRI (磁気共鳴画像) を撮影し、30 分でモデルを印刷し、残りの一日を手術の準備に費やすことができます。このプロセスは時間を節約するだけでなく、手術の精度と安全性も向上させます。」

技術革新
WSU チームは、多目的ベイズ最適化 (BO) アプローチを採用して、 3D 印刷プロセスの精度を向上させるAI を設計しました。 BO アルゴリズムは、確率的モデリングを通じて印刷設定を最適化し、印刷するたびに最良の結果が得られるようにします。このアプローチにより、モデルの品質と印刷効率が継続的に向上し、各手術の固有のニーズに合わせて出力を調整できるようになります。

WSU のシステムは、NVIDIA A40 GPU と NeRF テクノロジを使用して、3D プリントされた臓器の正確なメッシュ モデルを作成し、構造的および機能的な忠実性を保証します。 NeRF テクノロジーは、神経放射場を通じて高品質の 3D モデルを生成し、印刷された臓器モデルを詳細と機能の点で実際の臓器に非常に近いものにします。同じ AI プロセスは、ペースメーカーやステントなどの医療機器の試作にも適用でき、より幅広い産業用途に応用できる可能性があります。



応募の見通し<br /> 機械学習を活用した 3D 印刷方法は、各ステップで最適化を保証する 4 ステップの再帰プロセスです。まず、MRI または CT スキャンを通じて患者の臓器の画像を取得します。次に、AI アルゴリズムが画像を分析し、3D 印刷設定を最適化します。最後に、3D プリンターが最適化された設定に基づいて臓器モデルを印刷します。最後に、医師がそのモデルを使用して手術のリハーサルを行います。このプロセスは医療分野で大きな応用可能性を秘めているだけでなく、他の産業分野にも拡張して生産と設計の効率を向上させることもできます。

業界ニュース<br /> Rapid+TCT 2024 カンファレンスで、nTop の CEO である Bradley Rothenberg 氏は、AI によって材料の使用を最適化し、印刷品質を向上させて、患者固有の医療機器の設計とテストを容易にする方法について説明しました。 AI ツールは現在、特にヘルスケア分野で設計プロセスをより効率的にするために広く統合されています。 AIの支援により、3Dプリント技術はより精密な医療機器を生産できるだけでなく、生産コストと時間を大幅に削減することもできます。

人工知能と 3D 印刷技術の最新の進歩を統合することで、医療および産業用途のカスタマイズされた迅速な生産の未来は進化し続けると思われます。 AIは医療業務の精度や安全性を向上させるだけでなく、関連産業の革新と発展を促進します。テクノロジーが成熟し、その適用範囲が拡大するにつれ、医療分野や産業分野では将来さらなる変化と進歩が起こると確信しています。

このトピックは、Polar Bear によって 2024-10-3 21:39 に追加されました。

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