Австрийские исследователи выпускают бесплатное ПО для автоматизированного проектирования 3D-печатаемых черепных имплантатов

Программа, интегрированная в облачную платформу TU Graz Studierfenster, использует алгоритмы глубокого обучения для автоматического восстановления недостающей части черепа. Файл STL для имплантата, предназначенного для конкретного пациента, может быть сгенерирован путем вычитания модели поврежденного черепа из целого. Такой подход позволяет распечатывать 3D-имплантаты на месте, значительно сокращает время их изготовления, а также снижает дискомфорт и уменьшает страдания пациента.

Травмы головы, операции по коррекции деформации черепа, операции по удалению опухолей мозга часто приводят к необходимости проведения краниопластики, для которой необходимо создать титановый или полимерный заменитель части черепа.

Современный производственный процесс создания подобных имплантатов первую очередь опирается на высококачественное проектирование и изготовление профессиональными компаниями, что может быть очень дорогостоящим и трудоемким. Высокий уровень экспертизы, необходимый для выполнения процедуры, в сочетании с коммерческим программным обеспечением, необходимым для ее оптимизации, приводят к еще большему росту этих расходов. Кроме того, при текущих процессах пациенту требуется как минимум две операции: краниотомия и краниопластика, что вызывает у него дополнительные страдания. Их проведение может занять несколько дней, во время которых у пациента будет неполный череп.

Одним из методов снижения затрат и сроков производственного процесса является разработка специального автоматизированного бесплатного ПО для проектирования черепных имплантатов и последующего их производства на месте. Самым сложным элементом в этом подходе была автоматизация проектирования - имплантат должен был точно вписываться в дефектную область черепа и обеспечивать тот же уровень защиты мозга, который был ранее. Если границы, толщина и форма имплантата не будут воссозданы идеально, пациент может оказаться уязвимым для травм в будущем.

Система автоматического проектирования черепных имплантатов доступна на сайте Studierfenster, который был запущен двумя студентами TU Graz. С момента первого релиза платформы, в нее было добавлено множество функций, таких как 3D-реконструкция лица по 2D-изображению и автоматическое проектирование черепных имплантатов.

Система автоматического проектирования черепных имплантатов использует данные компьютерной томографии пациента до и после краниотомии. В результате вычисления разницы получается модель поверхности имплантата, которая может быть автоматически распечатана на месте в больнице, что устраняет дополнительные сроки и затраты на внешнее производство.

Хотя в настоящее время это программное обеспечение используется в образовательных и исследовательских целях, в будущем оно может применяться в настоящих клинических условиях, верят исследователи.