제너레이티브 디자인은 환자별 무릎 임플란트 솔루션을 제공합니다.
날짜:
2022년 10월 6일
원천:
버밍엄 대학교
요약:
항공 우주 및 자동차 산업을 위한 구성 요소를 개발하는 데 사용되는 고급 설계 기술은 맞춤형 의료 기기 생산에 활용되었습니다.
항공 우주 및 자동차 산업을 위한 구성 요소를 개발하는 데 사용되는 고급 설계 기술은 맞춤형 의료 기기 생산에 활용되었습니다.
버밍엄 대학의 연구원들은 디자인 소프트웨어 전문가인 Autodesk, 제조 기술 센터(영국 적층 제조 센터) 및 버밍엄 대학 병원과 협력하여 제너레이티브 디자인이라는 기술을 사용하여 사용할 수 있는 무릎 임플란트를 생산했습니다. 골관절염을 치료하기 위해.
생성적으로 설계된 환자별 뼈 고정 장치에 대한 상세 설계 및 고급 제조 프로세스의 포괄적인 워크플로우를 설명하는 개념 증명 문서가 Progress for Additive Manufacturing 에 게시되었습니다 .
제너레이티브 설계는 인공 지능(AI)과 기계 학습을 사용하여 의도된 용도에 절대적으로 최적화되도록 제조할 수 있는 부품을 설계합니다. 예를 들어 항공기나 자동차의 경우 이것은 더 가볍고 더 강한 구성 요소가 될 수 있으므로 연료 효율성을 높이고 CO 2 배출량을 줄일 수 있습니다. 이 연구는 제너레이티브 디자인을 생의학 이식 장치에 최초로 적용한 것으로 알려져 있습니다.
의료 응용 분야에서 이 기술을 사용할 수 있으면 몇 가지 이점이 있습니다. 예를 들어, 무릎 관절염을 치료하기 위한 현재의 무릎 임플란트는 제한된 수의 모양과 크기로 제조됩니다. 새로운 3D 프린팅 기술이 개별 환자의 모양에 맞게 디자인된 임플란트를 만드는 데 사용되기 시작했지만, 이것은 환자의 체중이나 활동 수준뿐만 아니라 수술 계획에 따른 제약을 고려하지 않습니다. 이는 환자의 해부학적 구조와 무릎 임플란트가 어떻게 상호 작용하는지 이해하는 데 중요한 요소이며 임플란트 설계 및 수술 후 재활에 매우 중요합니다.
제너레이티브 디자인을 통해 임플란트는 생체역학적으로 고유하므로 임플란트가 견딜 하중에 맞게 조정됩니다. 이것은 또한 최종 제품이 더 가볍고 눈에 잘 띄지 않으며 최소 침습성을 갖게 하여 환자가 더 빨리 치유되고 재수술이 필요할 가능성도 줄어듭니다.
새로운 연구에서 연구원들은 자동화할 수 있는 프로세스를 포함하여 오토데스크 소프트웨어로 생성된 디자인을 제조하고 기능적 프로토타입으로 처리할 수 있는 방법을 설명했습니다.
버밍엄 대학의 대학원생이자 수석 연구원인 Mr Sanjeevan Kanagalingam은 "골관절염을 치료하기 위해 무릎 수술에 사용되는 '일률적인' 접근 방식은 주로 과도하게 설계된 임플란트 디자인으로 인해 주요 합병증을 유발할 수 있으며 따라서 이 AI 통합 설계 인터페이스를 통해 맞춤형 수술 계획 매개변수를 구성하고 개인의 생체역학적 정보를 고려하며 이를 임베디드 제조 인텔리전스와 시너지 효과를 내어 결합하여 각 환자에게 맞는 의료 등급 티타늄 임플란트를 모델링할 수 있습니다. ."
수석 연구원이자 수석 강사인 Lauren Thomas-Seale 박사는 "이 프로젝트에 참여하는 팀의 학문적, 산업적, 임상적 지식과 Generative Design이 제공하는 방대한 디자인 공간의 조합은 이러한 접근 방식은 프로젝트 팀의 다양성에 주목하여 남성과 여성의 차이와 같은 환자 간의 많은 차이를 고려할 수 있는 디자인 프로세스의 개발을 가능하게 했습니다. 체질량."
다음 단계는 장치를 기계적으로 테스트하여 하중을 받을 때 얼마나 구부러지고 구부러지는지 확인하는 것입니다. 성공하면 팀은 결국 임상 테스트로 넘어갑니다.
Kanagalingam은 다음과 같이 결론을 내렸습니다. "이 제너레이티브 디자인 접근 방식은 뼈 고정의 환자 특이성을 증가시킬 뿐만 아니라 고관절, 어깨 및 악안면 수술을 위한 하중 지지 환자별 임플란트 설계에서 새롭고 다양한 프레임워크 역할을 합니다."
출처 : https://www.sciencedaily.com/