פיתוח מודלים ספציפיים לחולה לתכנון מורכבות וחילוניות

התפתחות המודלים של החולה-המוניים בניתוחי אשקולי

בעשור האחרון, שדה הניתוחים הvascular היה עדים לשינוי פרדיגמה מהידע של ספרי לימוד אנטומיים בלבד לקראת תכנון טרום-ניתוחי פרטני מאוד, מודלים ספציפיים לחולה - שלושה ממדים של האנטומיה הvascular של המטופל - עכשיו מאפשר לחוקרים לתרגם תשובות מורכבות ישירות לסביבה נטולת סיכונים? - מודלים אלה אינם רק עוזרים חזותיים; הם כלים פונקציונליים כי סימולציה, רק סימולציה של רקמות דם, או משככי כאבים, כיצד תקפים קריטיים יכולים כעת להתגשמויותנים לפני תקפים דם קריטיים?

מקורות מודלים ספציפיים לחולה ניתן לעקוב אחר ההתכנסות של הדמיה רפואית ברזולוציה גבוהה, אלגוריתמים חישוביים מתקדמים, וייצור תוספת. בתחילה מוגבל אותודוקסי ו-maxillofacial יישומים, הטכנולוגיה התבגרה במהירות כדי להתמודד עם האתגרים הייחודיים של מערכת הלב וכלי הדם - רקמות רכות, מבנים נעים, ו hemodynamics מורכבים היום, מרכזי הרפואה המובילים להשתמש במודלים אלה לא רק עבור ניתוח אינטנסיבי, אלא גם עבור פעילות גופנית, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כמו גם, לחץ דם רחב יותר, כמו גם, כמו גם, כמו גם, ספקטרום רחב, כמו גם, ספקטרום רחב של פעילות גופנית, כמו גם, כמו גם, ספקטרום רחב יותר, ספקטרום רחב יותר, ספקטרום רחב יותר, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום רחב, ספקטרום רחב, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום רחב, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום רחב, ספקטרום רחב יותר, ספקטרום, ספקטרום רחב יותר, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום רחב יותר, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום, ספקטרום רחב יותר, ספקטרום,

סוללת פיתוח רב-שלב

יצירת מודל פולשני ספציפי לחולה כרוך צינור משולב הדוק שמתחיל עם רכישת תמונות ומסתיים עם ייצוג מאומת, ניתן למדידה.כל שלב דורש בקרת איכות זהירה כדי להבטיח נאמנות אנטומית רלוונטיות קלינית.

1.הפחתת נתונים

הבסיס של כל מודל ספציפי לחולה הוא דימות איכותיות.commography angiography agiography (CTA) נשאר תקן הזהב בגלל ההחלטה המרחבית יוצאת דופן שלה, מהירות ויכולת ללכוד כלי רכב מלוכדים ניגודיות. מגנטיים מעכבים דלקת מפרקים (MRA) מציעה ניגודיות רכות גבוהה יותר עבור יישומים מסוימים, כגון הערכת קיר, אבל זמני הרכישה והתנועה שלה ל-PTSDIOSICDICDICS בדרך כלל יכולים להיות בסיכון של סימפטומים מורכבים.

תמונה: Segmentation

לאחר שהנתונים של DICOM מיובאים לתוכנה מיוחדת – כגון Mimics (Materialise), 3D Slicer או קוד פתוח כלים כמו ITK-SNAP – השלב הקריטי של פלחציה מתחיל. Segmentations (כלי דם, שולי גידול, לוחות רקע מכווצים) מרקמות סביבות, המבוצעות על ידי פרוסה, דיוקים גבוה יותר ומערכת גמישה, אך ורקמות, אך ורקמות לחץ דם, לעתים קרובות, הן יעילות יותר, אך ורקמות, הן יכולות לרקמות מתוחכמות פעילות גופנית, הן יעילות יותר, אך הן מורכבות יותר, אך ורקמותרפיות, אך ורקמות, הן ממערכות מורכבות יותר, אך ורקמותת, הן ממערכות שרירים.

3D Reשיקום ו-Mesh Generation

מסכות ייצוגיות מומרים לתוך משטח meshes באמצעות אלגוריתמים כגון הובלת קוביות.ה mesh מודולרי וכתוצאה מכך מייצג את כלי החמצון lumen כמשטח 3D רציף. עם זאת, מלות גלם לעתים קרובות מכילות חפצים: מדרגות מדרגות קצה העליון מקצה של רשת Voxel, סימולציה חיצונית ניתוק, חורים, או ללא יתרוןים רפואיים או מומחי ביו-רפואיים לאחר מכן החלים, ניתוח של מתכתי (Fic) לנפחים אופייניים (מסוגים) של חומרים גמישים) לאפקטים סטנדרטיים סטנדרטיים (Dapic) של חומרים גמישים (Dapicial) לאפקטים של חומרים גמישים של חומרים גמישים (Dapicial) לאפקטים של חומרים גמישים של חומרים גמישים של חומרים).

4.מודל: הדפסה תלת מימדית ומעבר

מודלים פיזיים מיוצרים לעתים קרובות באמצעות סטראוליתוגרפיה (SLA), פיזור מודל (FDM), או הדפסה פוליג'ט הדפסה. עבור יישומים פולשניים, ריבונים נוקשים שקוף מאפשרים למנתח את האנטומיה הפנימית ואפילו לדמות מעקב מהיר של CADM (FDM), או מדפסת רב-חומרית מתקדמת יותר יכולה לגרור מודלים עם מדמונים שונים, תוך ציות של כלי רכב בריאים וצפופים, כולל תהליך של טיפול גמיש, כולל טיפול תרופתי, כולל טיפול תרופתי, כולל גמישות, כולל סיליקון מדויק.

יישומים קליניים: מאבחון לסימולציה

מודלים ספציפיים לחולה התרחבו הרבה מעבר לויזואליזציה פשוטה היום, המנתחים משתמשים בהם בשלושה פעילויות קליניות עיקריות: ניתוח חזרות, בדיקות מכשירים ותקשורת טרום-אקטיבית.

תכנון תיקון

(Rendovascular aneurysm תיקון (EVAR) ו- fenestrated EVAR (FEVAR) הם בין האינדיקציות הנפוצות ביותר עבור מודלים ספציפיים לחולה.הגאומטריה המורכבת של דלקת ג'קסטרנראל או thoraabdominal anneuryms לעתים קרובות כרוך במספר כלי שיט (עברי, עליון, celiac) כי יש לשמור על מודל מודפסת מאפשר לדלקת הדם באופן פיזיקלי (C) כדי לקצר את הפחתת כמות של 3D) ולהפחית את הגדלה (Ric) ולהפחית את התצורה של 3D) ולהפחית את ה-Factentgatedation 3, אשר יהיה נמוך יותר מקבצי CLT2, אשר יהיה מסוגל ל-Fentd) אשר יהיה מסוגל ל-Rated) כדי לנפח של סימולציה של סימולציה של 3, 000 סימולציה של סימולציה של תאים חשמליים, 000 סימולציה של סימולציה של סימולציה של 3D.

תכנון עקף Graft

עבור נמוך-קיצוניות עקפה או עורקים כלילית מעמיס (CABG), מודלים לעזור לקבוע את הזרימה אופטימלית ואת אתרי זרימה החוצה, אורך graft, ונתיב מנהרה. המנתחים יכולים לפני form את הגרף על המודל, bending ו חיתוך אותו כדי להתאים את האנטומיה של המטופל.זה הוא בעל ערך במיוחד כאשר מתמודדים עם פעולות מלוטשות או redoing שבו מנפחים קרמים נמוך של תאים סימולציה יכול גם סימולציה של תאים פגומים.

אימון וסימציה

מודלים ספציפיים לחולה משמשים סימולטורים אנטומיים גבוהים עבור תושבים ועמיתים. על ידי תרגול על העתק של מקרה אמיתי - עם אותו וריאציות אנטומיות ונטל מחלה - מאמנים לפתח יכולת פרו-מדעית ללא סיכון לחולים. תוכניות הכשרה רבות עכשיו לשלב תוכניות לימודים מבוסס מודל, במיוחד עבור פתולוגיות נדירות כמו תסמונת פיסול עורקים פופליטי או ניתוח קיסרי.

תקשורת המטופלים והסכמה

הסבר מצב vascular מורכב לחולה יכול להיות מאתגר.מודל פיזי כי המטופל יכול להחזיק ולבחון את הקונספטים ההדמיה מופשטים להבנה מוחשית.מחקרים מראים כי חולים שרואים מודלים תלת מימדיים של האנטומיה שלהם יש שביעות רצון גבוהה משמעותית עם תהליך הסכמה מושכלת וזיכרון טוב יותר של סיכונים כירורגיים.זה חשוב במיוחד עבור הליכים גבוהים כמו נוירונים פתוחים thoraabdominal, שבו התמותה חמורה הם סיכונים חמורים.

יתרונות: עדיפות, בטיחות והדרכה

אימוץ מודלים ספציפיים לחולה מספק תוצאות מדידה על פני מספר תחומים. הראשון, דיוק הוא משופר כי מודלים לחשוף פרטים אנטומיים כי עשוי להיות ערש על פרוסות 2D מסורתיות. מנתחים יכול למדוד קוטרים במדויק, אנגודות, ואורך, להפחית שוב ושוב את הנימוק של מרכזי הדמיה מנוסים.2, שיפור הבטיחות על ידי מתן אפשרות לצוות לצפות סיבוכים כגון endaks, ירידה של 5 שלבים מורכבים של בדיקות זיכרון שלילי של 3.

מנקודת מבט של מערכת בריאות, ההחזר על ההשקעה הוא משכנע.בעוד מודל באיכות גבוהה אחד עשוי לעלות בין 500 $ ל-2,500 דולר (בהתאם לחומרים ולמורכבות), החיסכון מסיבוכים וקצר או שימוש לעתים קרובות מסיט את ההוצאות.

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה שלה, מודלים ספציפיים לחולה אינם ללא מחסומים.המשמעותיים ביותר היא הזמן והמומחיות הנדרשת עבור פלחציה וזיקוקציה נרחבת. מקרה מורכב טיפוסי דורש 3-6 שעות של זמן טכנאי, אשר אינו תמיד זמין בזרימות עבודה קליניות עסוקות, בעוד דיוק של דגם זה נמשך במידה רבה על פי הסימולציה - פעולות לא ניתנות להפחתה מוקדמת של 3DVRs (או סימולציה) או סימולציה דומה של מערכת הפעלה מורכבת של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של מערכת הפעלה מורכבת (או-מסוגית סימולציה של 3DVR-מסוגית) או סימולציה סימולציה סימולציה סימולציה סימולציה סימולציה סימולציה סימולציה מתמשכת).

כיוונים עתידיים: בינה מלאכותית, מציאות וירטואלית ו- Bioprinting

הגל הבא של חדשנות במודל ספציפי לחולה מונע על ידי בינה מלאכותית, טכנולוגיות immersive, והנדסת רקמות. אלגוריתמים של פלח מבוסס למידה - כגון רשתות עצביות אבולוציה (CNN) ואדריכלות U-Net - יכול כעת לפרט מבנים מרכזיים בשניות, להתאים או להתעלות על דיוק אנושי עבור אנטומיה שגרתית.

מציאות וירטואלית (VR) ומציאות מוגברת (AR) נעים גם ממעבדת המחקר לחדר הניתוח. ראשי VR מאפשרים לחוקרים להיכנס בתוך שחזור תלת-ממדי, להסתובב סביב הנוירוימיום, ולדמיין תבניות זרימה מכל זווית. AR overlays יכול לתכנן מודלים 3D על הגוף של המטופל במהלך ניתוח, מתן ניווט בזמן אמת ללא תשומת לב למסכים חיצוניים מוקדם.

אולי ההתפתחות העתידנית ביותר היא 3D ביו הדפסה של גרגרי מים vascular. חוקרים במכון וויס של הרווארד ובמקומות אחרים מודפסים כלי רכב ספציפיים, מסמנים שניתן לשתול כמו מנתח עקפים עקפים. בעוד עדיין בשלב קליני מוקדם, מודלים אלה משלבים תאים חיים ומטריקס סלולרי, עלולים לחסל את הצורך עבור שילוב אוטומטי של תאים סרטניים או דלקתיים עם חומרים התעמלותיים אחרים עם חומרים נוגדים אופטיים עם התפתחותיים של מחלות עורקים עמידים עם חומרים נוגדות דלקתיים עם חומרים נוגדות דלקתיים או חומרים נוגדות דלקתיים אחרים.

שיתוף פעולה בין רופאים, מהנדסים ומדענים נתונים חיוני כדי לממש את ההתקדמות הזו.האגודה לניתוחים וסיאולקולאריים השיקה לאחרונה רישום רב-תחומי לרישום כדי לעקוב אחר תוצאות הקשורות לדגם תלת-ממדי, וה-FDA הוציא מסמכים מנחים כדי להבהיר את הנתיב הרגולטורי למכשירים ספציפיים לחולה.כיוזמות בוגרות אלה, מחסומים של עלות, זמן ומומחיות ימשיכו ליפול בתוך חמש השנים הבאות, הוא מודל בעל מבנה מרכזי, אשר מספק שירות מרכזי בעל 3 שעות.

מסקנה

מודלים ספציפיים לחולה עברו מחידושים ניסיוניים לכלים חיוניים לתכנון ניתוחים מורכבים של כלי דם.הם מאפשרים הדמיה שאין כמותו, טיפול חוזר ספציפי וטיפול מותאם - כל זאת תוך צמצום הסיכון ושיפור התוצאות.התבמה של העבודה הרב-שלבית, אם כי תובעת, היא יותר מפלט של AI ואוטומציה.