概述 3D LifePrints 公司使用 Simpleware 软件从患者图像获得 3D 打印的解剖模型，用于3D虚拟仿真和手术导板设计。Simpleware 用于诊断的 3D 打印正在帮助3D LifePrints 实现即时医疗（POC）3D 打印以及嵌入式临床。 3D LifePrints 重点关注的专科之一是肿瘤外科，目前已在英国的一些专科医院开展合作。他们的工程师帮助手术团队处理困难和复杂的病例，参与到切割导板的设计和制造。这里展示两个最近的成功案例，包括半骨盆切除术和定向髂骨切除术。 亮点 使用 Simpleware ScanIP 导入和可视化 CT 扫描，分割骨骼使用 Ansys 软件进行骨骼/器械间相互作用的模拟3D 打印包含定制植入物的患者骨骼模型虚拟手术规划辅助最终的手术和植入该工作流程节省时间并可更好的支持临床决策 PI/II 半骨盆切除术 在本例中，3D LifePrints 需要创建灭菌性手术导板，协助切除患者左半骨盆被肿瘤肿块破坏的部分。由于肿瘤切除手术日期紧迫，需要快速完成服务。工程师使用 Simpleware ScanIP Medical 对患者最新的 MRI 和 CT 扫描数据进行分割，创建包含肉瘤的左半骨盆虚拟模型。然后通过安全的手术切缘使肉瘤数字化扩增，突出显示以更好地区分，帮助外科医生评估和确定最佳手术切割平面。 3D LifePrints制作了3种不同的手术导板：（1）通过髂骨侧方的双平面切口（2）通过耻骨的单切口（3）引导通过坐骨的单切口。3种导板均采用可灭菌的USP Class VI生物相容性透明材料Biomed Clear，在该医院内3D Life Prints控制环境设备Formlabs 3B 3D打印机上打印制成。 图：由Simpleware生成的PI/II 半骨盆切除术模型 3D Life Prints能够在5天内创建解剖模型和设计制造导板，满足手术紧迫性的需求。手术团队使用解剖模型和导板作为术前工具，与患者详细讨论肿瘤的复发和转移。在术中，最佳匹配的导板帮助实现单一的后路扩大技术，显著缩短手术时间。 定向髂骨切除术 第二个案例的患者在常规扫描中被发现显示为无症状1级软骨肉瘤，然后进行了单独的进一步检查。肿瘤较小且位于患者的左侧髂骨，因此外科医生希望进行有针对性的、保留骨骼的切除术，确保合适的切缘以保留髂骨的完整性。 因此，3D LifePrints为该手术设计并提供了患者特定的灭菌手术钻孔导板。使用Simpleware ScanIP Medical从患者的CT和MRI扫描中分割出骨骼和肿瘤结构。然后将这些解剖结构组合为虚拟的模型，其中通过肿瘤的数字化生长创建安全的手术切缘。突出显示边界以获得更好的可视化，方便外科医生确定最佳的切除路径。 3D LifePrints使用Biomed Clear材料制作患者专用的圆形钻孔通道导板，并将3D打印的解剖模型交付给手术团队供术中参考。 图：为定向髂骨切除术准备的3D打印模型和手术导板 导板拟合良好，外科医生通过必要的钻孔引导后续的截骨手术，使手术变得简单并在一小时内完成。总的来说，手术团队高度赞扬了导板的精度水平。这种精确性意味着在保留骶髂关节和避开神经血管结构的同时，可以安全地切除肿瘤。术后患者经历了快速的康复期。 总结 3D LifePrints目前的应用和正在开发的专科手术领域，以及它们通过嵌入式中心密切参与临床站点，展示了将患者数字化、设备产品和服务带向即时医疗的巨大潜力。Simpleware软件可以支持3D LifePrints实现快速高效的工作流程，通过医学影像到3D打印等虚拟方法帮助改善患者治疗。 参考 致谢和更多信息请参考英文原文：https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/oncological-surgical-planning.html

概述 人字缝早闭型颅缝早闭（LC）是一种罕见的非综合征型颅缝早闭，特征是出生时头后部人字缝融合。虽然有像弹簧辅助颅成形术这样的手术选择，但美学效果通常并不理想。为了解决这个问题，研究人员开发的 LC 颅骨参数化有限元（FE）模型可以用来优化将来的弹簧手术。 选择三名接受弹簧辅助颅成形术的患者作为研究对象，在 Simpleware 软件中由他们术前 CT 数据创建颅骨结构模型。然后模拟比较术前 CT 图像和手术的颅骨生长，通过在虚拟场景中重现这一过程，可能有助于改善未来的 LC 手术。 亮点 为了更好地理解颅缝早闭的干预措施，在 Simpleware 软件中使用CT图像创建FE模型在 Simpleware CAD 模块中比较颅骨生长的表面偏差模拟用于比较术前 CT 成像、手术干预和术后干预目标是改善未来的外科实践 数据获取与重建 3 例因颅骨形态异常的 LC 患者在英国伦敦大奥蒙德街医院颅颌面外科接受了弹簧辅助颅成形术，并在术前和术后进行头部 CT 扫描。将 CT 图像导入 Simpleware ScanIP 软件中重建这两个不同阶段的颅骨，经过分割和处理以确定颅骨至上颌骨及骨缝结构的骨骼。 图：使用 Simpleware 软件从 CT 图像重建患者术前和术后的颅骨模型 为模拟划分网格 在 Simpleware FE 中采用结构化的 3D 四面体单元生成颅骨的有限元（FE）模型，对不同的解剖区域赋予合适的材料属性建模。在对颅骨模型进行截骨之前，通过使用热膨胀系数在 MSC Marc 中近似模拟术前成像和手术之间的颅骨生长。将颅内体积（ICV）作为表示不同阶段颅骨大小的参数，包括在 Simpleware ScanIP 中通过选择颅顶内表面进行术前CT重建。 通过在 Simpleware ScanIP […]

膝关节运动的计算模拟可以通过患者模型基于全膝关节置换术（TKA）后关节动力学研究 TKA 的结果。澳大利亚的 360 MedCare 公司使用 Simpleware 软件创建模型，并于近日开发了一种采用 3D 图像处理/分析结合预测算法综合考虑患者报告结局与深屈膝计算模拟输出，从而评估手术结果的方法。360 MedCare 的工程师与多家医院、骨科研究机构和企业合作获得了关于TKA手术规划的新见解，并在《The Knee》杂志发表了他们的研究成果。 图：从 3D 图像分割到患者个性化模拟的生成（第一组） 开发术前工具 尽管 TKA 是一种普遍成功率较高的手术，但部分患者术后会出现问题，其中植入位置不佳是主要原因之一。提升针对特定患者膝关节动力学以及它们如何与植入物相互作用的理解对于通过创建数据改进手术规划至关重要。对给定植入物选型与组件对齐结果进行运动学模拟，这样的虚拟术前试验可以查看和比较不同对齐方案的模拟结果。将其与患者报告结局（PROs）联系在一起时，预测算法可能有助于选择未来患者的手术规划。 完整工作流程的简要总结如下： 采用计算机断层扫描（CT）收集不同TKA患者的图像数据，第一组含有术前和术后扫描及结局调查，第二组为随机选择含有术前扫描的膝关节样本（术后扫描不是必要的）；在 Simpleware 软件中采用半自动化流程重建患者股骨和胫骨的三维模型，标注解剖标志展示该患者软组织附着物和骨轴；第一组：TKA 后在 Simpleware 软件中将术前骨骼和3D植入物结构文件与分割的术后CT扫描进行配准；利用创建的三维模型运行深屈膝的多体动力学仿真，然后将结果用于机器学习算法的运行，预测术后12个月膝关节损伤与骨关节炎评分（KOSS）中患者可接受症状状态（PASS）评分；第二组：结合术前患者数据和预测模型评估其临床规划的性能；生成的预测算法（动态膝关节评分）包含不同的特征，预测 PASS KOOS 评分达到的曲线下面积（AOC）为0.64。 图：周期伸展（活动）的部分期间患者早期屈曲的模拟 未来影响 研究发现，该方法有可能成为 TKA 手术决策过程中的强大辅助工具，但需要在除现有技术之外以及项目未涵盖非手术因素的背景下使用。该方法的应用可能还包括协助在其他可选的合理手术对齐计划间确定最佳结果。考虑到在髋关节和其他部位的手术规划中越来越多地使用到基于图像的工作流程，以及开发基于机器学习的方法加速常见任务，360 MedCare 的工作展示出未来应用的广阔前景，继续期待他们更好的发展。 参考 致谢和更多信息请参考英文原文：https://www.synopsys.com/simpleware/news-and-events/tka-360medcare.htmlTwiggs J, Miles B, Roe J, et al. Can TKA outcomes be predicted with computational simulation? Generation […]