近日據外媒報道，奧地利研究人員發布了一款免費的自動化設計軟件，據悉它可以3D打印顱骨植入物，這無疑是醫療史上的一大進步。
顱骨缺損通常指的是頭部外傷，一般是顱骨畸形矯正或腦瘤切除術相關的外科手術所致，在此期間，外科醫生需要切除一部分顱骨才能進入大腦。為了修復這種損害，通常會使用鈦或生物相容性聚合物來制造合成替代物，這是因為原始的骨骼結構過于受損或受污染而無法重復使用。
當前顱骨成形術的生產過程主要依賴于高質量的植入物設計和專業公司制造的顱骨植入物，既昂貴又耗時，執行該過程所需的高級專業知識，加上對其進行優化所需的商業軟件，將使成本更高。另外如果想完成植入的手術，患者至少需要進行兩項手術：顱骨切開術和顱骨成形術，這使他們遭受更多痛苦。
目前奧地利研究人員已經把該程序集成到TU Graz的Studierfenster基于云的平臺中，可實現使用深度學習算法自動恢復頭骨的缺失部分，通過從已完成的頭骨中減去有缺陷的頭骨，生成針對患者特定植入物的STL文件。此過程允許在現場進行3D打印植入物，大大減短了醫療植入物的交付周期，此外還減輕了患者的痛苦和不適感。
盡管3D生物打印技術的進步加速了醫療植入設備的制造，但仍然還沒有找到更快速、低成本的替代產品。例如，一名西班牙患者在等待使用植入物，但想實現它必須使用多種軟件進行設計并在英國制造，然后才能進行手術。
而目前降低生產過程中的成本和交貨時間的其中一種方法是開發用于顱骨植入物設計的臨時免費CAD軟件，不過這需要設計和操作的高水平專業知識，因此低成本的全自動現場設計和制造軟件是才是解決根本問題的理想方案。
設計自動化仍然是一個挑戰，3D打印的植入物需要精確地適合頭骨的缺損區域，并對大腦進行保護。如果不能完美地重建植入物的邊界、厚度和形狀一致性，則該部件可能會使患者容易受到輕傷。
就在研究人員焦頭爛額之際，兩名格拉茨大學的學生啟動了Studierfenster網站。一個基于云的開放科學平臺，可用于醫學圖像處理。自最初發布以來，該平臺已添加了許多功能，例如從2D圖像重建3D面部、修復和修復主動脈夾層、自動主動脈界標檢測和自動顱骨植入物設計。這些交互式功能背后的大多數算法都在服務器上運行，并且可以使用通用的瀏覽器界面輕松訪問它們，從而使該平臺可以在計算能力較低的小型設備上使用。
從其早期開發階段開始，Studierfenster的自動顱骨植入物設計系統就已納入該軟件，并從那時起經過迭代優化。該程序通過在開顱手術前后將患者的CT掃描上傳到軟件中來工作，該軟件通過計算兩個頭骨之間的差異來生成植入物。這將產生一個表面模型，在醫院現場自動進行3D打印，從而消除了額外的交貨時間和外部制造成本。另外，這款程序還具有從重建的顱骨體積中減去有缺陷的顱骨的能力，使得該過程能夠自動進行。
他們的用于自動顱骨植入物設計的在線系統可以大大改善當前顱骨成形術的臨床常規，不過平臺也有缺點，它的有效性在某種程度上仍然取決于硬件和互聯網，而將顱骨體積轉換為網格的速度可能很慢。盡管如此，研究人員仍然相信它有可能在未來的臨床環境中使用。
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