美敦力:利用数字孪生研究房室传导阻滞

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数字孪生作为再现复杂解剖结构和模拟研究身体与医疗器械之间关系的技术资源,其重要性与日俱增。在医疗行业应用的关键优势之一是能够通过虚拟测试收集数据以补充临床试验,并为制造商增加监管证据。美敦力公司在这方面已经取得一些进展,近期Kevin Sack博士发表的工作成果中使用Simpleware软件创建了一个数字孪生,由经验证的机电全心脏模型研究房室(AV)传导阻滞。 图:示意图展示了机电四腔心脏与由顺应性和阻力项组成集总循环系统之间的连接 创建数字孪生 美敦力构建并验证了一个针对特定受试者的四腔猪心脏模型,从体内数据中研究机电耦合现象。完整工作流程的简要总结为: 对已消融房室结和安装有Micra AV™ 起搏器的家养猪进行CT扫描,将图像数据导入Simpleware中做分割处理,识别出心房并在舒张末期创建心室,然后生成用于仿真的网格。该网格模型的构建是为了研究机电耦合性能,包括用实验记录的LV压力-容积环进行机械校准,通过比较从体内CT扫描创建电子模型的左、右心室表面进行验证。将验证的模型函数与同一受试者的房室传导阻滞仿真进行对比。 从这项研究中,美敦力能够证明除了传导中断,房室传导阻滞还会引起心搏脱漏后舒张期整个心脏应力和应变的增大。更普遍地说,该项目验证了四腔跳动心脏模型的机电功能,用以研究病理功能障碍,并收获了关于心脏的宝贵知识。 深远影响 随着数字孪生成为医疗器械制造商和临床专业人员更加倾向使用的研究工具,美敦力这项研究取得的成果展示出数字孪生在加速新疗法和理解性能方面的巨大潜力。此外,计算模型提供的灵活性意味着可以获得有用的数据,这些数据可能从患者那里收集会非常困难或有风险。 我们也很期待把数字孪生作为计算工作流程的一部分之后还将如何发展。Simpleware软件非常适合为这些应用提供快速准确的图像数据分割服务,尤其是最近推出的人工智能工具可以极大加速处理扫描数据时的常见工作流程。 图:一个完整周期内正常(中图)和房室传导阻滞(上图)机电耦合全心脏模型中的触发激活。左心室压力值对应不同时间(a-f)的标记位置(下图)。 参考 致谢和更多信息请参考英文原文:https://www.synopsys.com/simpleware/news-and-events/digital-twins-medtronic.htmlSack K L, Blauer J J, Campbell M P, et al. Creating a Digital Twin to Investigate AV Block: In-sights From a Validated Electromechanical Full-Heart Model[C]//2020 Computing in Cardiology. IEEE, 2020: 1-4.

Simpleware自动化解决方案助力药物递送的微结构透皮系统研发【应用领域新闻】

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Kindeva 与 Synopsys 开展合作 2022 年 6 月 Kindeva 药物递送公司(简称Kindeva)宣布与 Synopsys 公司合作,利用 Simpleware 软件的自动化解决方案,协助创建一个能够准确测量 Kindeva 微结构透皮系统(MTS)阵列的最先进系统。 此次合作将利用Simpleware图像处理和基于机器学习的人工智能(AI)技术,实现快速准确测量Kindeva的MTS阵列。借助于这个定制化的软件,Kindeva 将能够采用更有效的方式分析计算机断层扫描(CT)图像。之前通过传统方式测量Kindeva阵列微针和涂层几何属性是一个耗时且技术上非常复杂的过程。 Kindeva是一家全球性的合同定制研发生产机构(CDMO),微针平台开发领域的国际领先者。Kindeva 已将微针递送系统带入第III阶段开发状态,并持续改进制造工艺,以达到客户和患者所需的质量和效率。 “通过使用 Simpleware 软件,Kindeva 将能够在几分钟内完成以前需要几天才能完成的工作,它的能力确实令人惊讶。以往我们必须手动测量阵列的各组数据,甚至要依靠统计计算获取每个阵列的整体测量值。现在我们可以通过测量获得所有的数据,不再需要统计概率计算,大大提高了质量和整体速度。”Kindeva研发副总裁 Raj Khankari 评价道。 Synopsys 的工程副总裁 Terry Ma 说“在由 AI 技术支持的 Simpleware 定制化模块帮助下,Kindeva 基于 CT的自动化检测工作流程可以有效地扩大规模。我们的解决方案将确保提供一致的高质量、高准确性和可重复性,减少在手动重复性任务上的耗时,并加快新入职工程师的培训过程。我们非常期待与 Kindeva 之后的合作,进一步深化伙伴关系,为客户带来更高的价值。” 关于 Kindeva 药物递送公司 Kindeva 药物递送公司总部位于美国明尼苏达州,全球拥有约 1000 名员工。在明尼苏达州伍德伯里、加利福尼亚州北岭以及英国拉夫堡和克利瑟罗都设有重要的研发和生产基地。Kindeva 为客户提供从配方、产品研发到商业生产完整过程中的独有技术和优质服务。Kindeva 专注于复杂的药物项目,其目前的产品涵盖吸入、透皮、微针透皮系统和连接药物递送。 参考 原文与更多信息请参考:https://www.kindevadd.com/news/kindeva-drug-delivery-announces-collaboration-with-synopsys/

通过新颖的颅外皮层刺激技术进行微创神经调节【Simpleware应用】

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概述 颅外皮层刺激(ECS)是一种新型神经调节技术,优点是以微创的方式向大脑传递强电场。为了展示它的潜力,计算模型在评估软组织内电场的研究中不可或缺。鲁汶大学的研究人员使用Simpleware软件创建了一个植入ECS电极的真实人体头部模型,并生成四面体网格模型,然后将其导出至仿真软件(COMSOL Multiphysics)进行模拟。Simpleware软件的一个重要特点是能够在感兴趣区域(ROI)生成致密的高质量网格,从而以低成本高效益的方式产生准确的结果。该项目成果已发表在《神经科学前沿》。 亮点 颅外皮层刺激被认为能够在大脑中引发强电场在Simpleware ScanIP中创建植入ECS电极的真实人体头部模型在Simpleware FE中对ROI生成高密度的四面体网格将网格模型导出至COMSOL Multiphysics仿真结果表明ECS可以向大脑传递强电场 介绍 皮层刺激技术已被证明可以有效治疗不同病理和精神疾病,包括侵入式和非侵入式的方法。就前者而言,直接皮层电刺激(DCS)需要通过开颅手术将电极直接放置在大脑上。DCS能够产生强烈的神经调节作用,但患者面临着较高的风险。相比之下,经颅电刺激(tES)是一种非侵入式的神经调节技术,附着在头皮上的电极之间传递较弱的电流更为安全。 鲁汶大学的研究人员开发了一种新颖的微创神经调节技术 – – 颅外皮层刺激(ECS),通过将刺激电极直接放置在皮下颅骨上,进而提高治疗效果。该项目研究了ECS向大脑传递强电场的潜力,使用计算模型评估ECS期间感应皮层电场,并与tES和DCS进行比较。为此,他们使用Simpleware软件生成包含所需电极的高质量人体头部模型,然后导出至COMSOL Multiphysics模拟电场分布。 人体头部建模 为了生成人体头部模型,将详细模型MIDA(Iacono et al., 2015)导入Simpleware ScanIP。该模型由115个面网格组成,代表着从头部扫描中分割出的不同组织。使用Simpleware CAD模块将面网格转换为基于图像的掩膜,然后合并形成感兴趣的5个主要掩膜:皮肤、颅骨、脑脊液、灰质、白质,以及空气。这些掩膜显示导入的表面之间有一些跟实际情况不一致的现象,比如间隙,即两个相邻代表组织的掩膜之间出现了空的体素。这些缺陷是不真实的,还可能会影响网格的生成。利用Simpleware ScanIP中的图像处理工具可以填充孔洞,修正这种情况。 图:人体头部模型矢状位视图(在Simpleware ScanIP中获取)的截图清晰地展示了不同颜色区分的分割组织:皮肤(橙色)、颅骨(淡黄色)、脑脊液(蓝色)、灰质(深灰色)、白质(浅灰色)和空气(黑色)。 电极建模 所述ECS电极由中心圆盘、环形电极以及防止电流通过皮肤的绝缘背层组成。首先通过使用Simpleware 3D编辑工具扩张皮肤掩膜的副本创建电极层,然后应用布尔运算工具保持掩膜部分与皮肤相交。 生成电极层后,在此基础上创建一个具有特定半径、方向和位置的圆柱形掩膜,将它与电极层交叉的部分定义为中心圆盘。同样地,环形电极是通过两个半径分别为环形内缘和外缘的圆盘电极相减获得。为了模拟绝缘背层,同样采用了类似生成电极的方法,确保各层覆盖到了所有电极以防止与皮肤直接接触。 图:植入电极后的人体头部模型。左:矢状位视图(在Simpleware ScanIP中获取),中心圆盘和环形电极呈红色,绝缘层呈绿色。右图:Simpleware ScanIP中3D视图的截图,对皮肤和绝缘层设置了较高的透明度,可以更好地展示颅骨上的电极。 生成四面体网格 在创建了人体头部和电极的模型后,在Simpleware FE模块中生成四面体网格。为了得到更精确的模拟结果,在电极周围区域增加了四面体网格的单元数量。这是一个非常有用的功能,在保持合理网格数量和模拟时间的同时,提高了模型结果的准确性。 图:在Simpleware FE中生成的人体头部多部分体积网格模型,包括:白质、灰质、脊髓液、颅骨、电极组件、软组织和空气。 模拟和结果 将四面体网格模型导入COMSOL Multiphysics,设置边界条件,通过求解Laplace方程计算电场。结果表明,ECS期间产生的电场是tES产生电场的20倍以上,感应皮层电场的强度和焦距取决于电极尺寸和中心电极与环形电极之间的距离。 图:同样施加1 mA电流时,COMSOL仿真结果显示ECS(左)和tES(右)期间的电场分布(请注意刻度的范围)。从图中可以看出,与tES相比,ECS期间的电场强度更强、更集中。 结论 颅外皮层刺激(ECS)是一种新型的微创神经调控技术,能够产生较强的皮层电场,已由Simpleware软件和COMSOL Multiphysics生成的计算模型证实。该技术可应用于刺激不同的皮层区域,治疗多种神经和心理疾病。研究结果表明,电极的配置会影响大脑中的电场强度和聚焦。为了避免不必要的副作用并实现最佳治疗效果,未来的计算研究应侧重于优化电极设计,达到只针对特定皮层区域而不刺激其他部位的目的。 参考 致谢和更多信息请参考英文原文:https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/epicranial-cortical-stimulation.htmlKhatoun, A., Asamoah, B., Mc Laughlin, M., 2018. Investigating the Feasibility of […]

预防性骶骨敷料的多层结构设计模拟【Simpleware应用】

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概述 骶骨是仰卧时发生压力性损伤(PIs)包括深部组织损伤的最敏感部位。预防性敷料通常设计用于减少摩擦、减轻内部组织剪切载荷、管理“微气候”,整体缓冲骶骨下软组织持续变形。 在本案例中,研究人员使用 Synopsys 公司的 Simpleware 软件基于 MRI 图像数据创建了臀部的三维有限元模型,用于研究仰卧或 45° 半坐卧在标准的医院泡沫床垫上时预防性骶骨敷料设计的生物力学性能。 亮点 通过模拟可以更好地了解医院的泡沫床垫对压力相关患者的损伤。Simpleware 软件快速准确的3D图像处理工作流程有助于缩短时间,增强对结果的信心,且可广泛应用于不同场景。持续性的研究可为选择和设计敷料以减少损伤的风险提供重要信息。 工作流 获取一名 28 岁女性受试者负重臀部的 76 张 T1 加权轴向 MRI 切片在Simpleware ScanIP 中进行图像数据分割和模型变形在Simpleware FE 中生成 3D 有限元模型,导出至 FEBio 的 PARDISO 求解器分析多层结构和持久的各向异性特性是对预防性敷料有利的重要特征 从 MRI 到三维图像处理 首先获取一名 28 岁健康女性受试者负重臀部的 76 张 T1 加权轴向 MRI 切片,使用 Simpleware ScanIP 分割出骨盆骨骼、股骨、骨骼肌和软组织。本研究应用相关的感兴趣区域(VOI)体积模型为 6.7×2×5.1 cm3 的立方体,包含骶骨和周围软组织。接下来,引入需要测试的3层预防性敷料,即聚氨酯泡沫层、无纺布纤维层和空气铺垫层,作为建模中的物理层。运用 Simpleware ScanIP 的三维编辑工具将模型化的敷料修整为典型的心形几何结构。 图:MRI切片和Simpleware […]

利用有限元分析优化个性化的上颌植入物设计【Simpleware应用】

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概述 Jajal Medical 公司使用 Simpleware 软件将患者的扫描数据(如CT、MRI)转换为适用于可视化和规划复杂手术的 3D STL 格式和有限元(FE)模型。数字化手术规划有助于降低手术期间意外并发症的风险、缩短手术室(OR)时间、节省资金以及改善临床结果和患者满意度,因此此类工作流程变得越来越有价值。 在这个案例中,患者被确诊为毛霉菌病,导致左上颌骨大面积缺损,Jajal Medical 需要为其优化个性化的上颌植入物设计。过程中运用到 Simpleware 和 Ansys 两款软件。 亮点 使用 Simpleware ScanIP 导入和可视化 CT 扫描,分割出骨骼使用 Ansys 软件进行骨骼/医疗器械间的交互模拟3D 打印患者特定骨骼模型和个性化植入物虚拟手术规划协助最终的手术和植入 3D可视化和分割 采用适当层厚的高分辨率 CT 扫描数据可视化上颌解剖结构及邻近区域。在 Simpleware ScanIP 软件中导入 CT 数据,执行分割并重建 3D 解剖模型,帮助外科医生更好地可视化和理解手术。 图:采用Simpleware软件分割颅骨CT数据 个性化植入物的设计 鉴于患者左侧上颌骨骼明显缺失,在 Geomagic Freeform 软件中以健康的右侧作为参考设计上颌植入物。然后将健康的右侧上颌骨镜像并与现有上颌重叠。这种方法有助于在缺损处重建上颌骨,确保对称性和美观。此外,在植入物的表面添加孔可以达到减重效果。考虑到牙齿康复,同时将标准基台的印模也合并到植入物中。 图:个性化上颌植入物的设计 有限元分析 最终位置确定后,将文件加载到 Ansys 软件中处理。Jajal 采用有限元方法解决涉及复杂几何形状的医疗结构问题,虚拟模拟实时加载条件、评估植入物应力和疲劳,继而帮助优化设计。对个性化的上颌植入物与上颌骨一起分析,研究植入物的设计安全性和性能表现。在 Ansys 中进行真实加载条件下的虚拟仿真,了解植入物设计上的应力情况。结果显示植入物上的 Von Mises 应力为 93.29 […]

臂丛神经损伤的有限元分析【Simpleware应用】

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概述 3D 建模和仿真能够为潜在的临床解决方案提供详细的分析,因此日本山口大学将 Simpleware 软件作为研究生物力学和脊柱损伤的重要工具。在本案例中,研究人员利用包含脊柱、硬脊膜、脊神经根和臂丛神经的复杂三维有限元模型(FEM)检查成年患者臂丛神经损伤情况。作者研究了臂丛神经损伤的机制,特别是应力和应变分布,以及该模型在其他方面的实用性。 亮点 3D 图像数据来源于可视人计划使用 Simpleware ScanIP 创建模型使用 Simpleware FE 模块生成FE网格在 JVISION 中设置边界条件在 LS – DYNA 中进行模拟 创建模型 在 Simpleware 软件中将由可视化人体项目(美国国立医学图书馆)提供的 CT 和 MRI 图像生成硬脊膜、椎骨和椎间盘的 3D 有限元网格模型。肋骨和肋软骨在研究脊柱运动特性中也非常重要,因此还创建了胸廓模型。这个模型也是为了观察肩胛骨、锁骨和肱骨与上肢运动的关系。缺少臂丛神经的图像,因此在研究数据的基础上建立了该部分的模型。 图:由脊神经根的解剖形态按比例延伸为臂丛神经 网格生成 在 Simpleware 中对所有部位以 20 节点单元划分生成网格模型,在 JVISION(日本 JSOL 公司)中设置边界条件,然后采用 LS – DYNA 进行模拟。设置四种分析条件:颈椎后屈、颈椎左侧屈、颈椎左旋转、右上肢外展。测量统计每种情况下施加在臂丛神经的应变分布和大小,以确定应变增大的位置。 图:模拟臂丛神经损伤条件 模拟结果 图:脊柱侧屈的模拟 本案例的模拟与临床研究结果一致,表明该模型是有效的研究工具。因此,可用于开发双侧臂丛神经损伤的保护方法,帮助减少患者的身体残疾和心理痛苦。未来的研究可以为应变增加更真实的阈值,同时用 FE模型重现更复杂的损伤形式,包括血流等。 参考 更多信息与致谢请参考英文原文:https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/analyzing-brachial-plexus-fem.htmlMihara, A. et. al, 2017. […]

分析冠状动脉支架血栓形成【Simpleware应用】

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概述 支架内血栓是冠状动脉支架及支架介入治疗的主要并发症,虽然发病率较低,但往往是不可预料和致命性的,仅通过临床研究难以探索其机理。因此,在这些设备的技术进步过程中,实验模型对于进一步了解设备的安全性和有效性是不可或缺的。除模型外,我们还需要结合先进成像处理技术的新颖分析方法。创建冠状动脉支架性能的流动循环模型并应用数字信号处理技术,研究因支架几何特征产生的局部流动效应,以及最终与血栓形成的关系。 亮点 利用 MicroCT 图像数据研究支架几何特征及其与血栓形成的关系使用 Simpleware 软件重建支架支柱,将定量数据发送到MATLAB进行分析实验数据和先进图像处理的结合为支架设计和血栓形成提供了深入的理解 收集实验数据 通过体外流动循环装置模拟与人类冠状动脉相似的血液流动状态。将支架放置在各种膨胀条件下的流动循环中。流动循环运行完成后,将试样经过 Micro CT 扫描获得的 DICOM 文件导入 Simpleware ScanIP 中处理。 Simpleware 中的图像处理 Micro CT 数据导入 Simpleware ScanIP 后,使用之前实验测试中预先计算的阈值水平从血块形成和循环液中分割出支架支柱。作为三维可视化工作流程的一部分,采用平滑滤波器创建连续的结构。随后利用Simpleware ScanIP API 接口为每张 Micro CT 切片中每个掩膜提取像素值,绘制血栓形成的示意图。并使用定制的 MATLAB 程序提取支柱的位置信息,并由每个切片上的掩膜像素值计算壁面距离。 图:用Simpleware ScanIP软件重建其中一个支架支柱 结果和未来展望 结果表明,支架几何特征在凝血模式中发挥着重要的作用,特别是在频率 0.6225 Hz 时对应的几何距离为1.606 mm。在所有试样中,几何特征和血块分布之间的相关性平方数大于 0.4。 图:最上面的三个图显示了每个试样的壁面距离与沿血管长度的关系,红点是每个Micro CT切片的中值,绿点是平均值。灰色阴影区域表示沿血管长度上每个切片的25 % -75 %四分位范围。最下面的图展示了血块形成和沿血管长度的关系,计算定义为血块的像素数与每个血管内腔定义的像素总数。 在贴壁不良的支架中,最大错位(真实的异质性模型)范围从 0.27 mm 到 0.64 mm,发现血栓形成在支架支柱之间,而不是直接地贴近支柱。 图:相位滞后表明支柱上没有血块,而是分散在支柱之间 这项早期工作展示了如何使用实验方法和先进的图像分析更深入地了解出现的血块形成数量以及空间位置。这种方法可以更详细地研究在实验设置的血块形成中支架设计和部署的相互作用。 参考 致谢和更多信息请参考英文原文:https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/thrombosis-formation.htmlBrown, J, […]

利用丰田的THUMS虚拟人体模型开发评估漏斗胸的有限元模型【Simpleware应用】

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概述 基于成像数据的人体虚拟测试对于缓解生理实验的伦理和实际问题具有非常重要的意义。在本案例中,日本 JSOL公司和长野儿童医院将丰田公司虚拟人体模型(THUMS)的安全测试应用拓展到解决漏斗胸建模的医学挑战,漏斗胸是胸廓畸形的一种。 本项目使用 Simpleware 软件使用适合用于变换到 THUMS 的精细 FE 模型的 CT 数据,创建真实患者的胸部结构,为模拟术后肋软骨的生长提供了基础。 亮点 丰田公司的高精细 THUMS FE 人体建模软件适用于医学图像数据和病理学研究使用 Simpleware 软件由 CT 数据生成模型基于图像模型和 THUMS 的图形变化提供了详尽的仿真资源THUMS 创建的模型向未来的临床模拟提供更多选择 THUMS 的开发 THUMS 于 2000 年首次发布,是丰田汽车公司和丰田中央研发实验室合作研究项目的成果,也是世界上第一个用于重现和分析车辆碰撞过程中全身损伤的虚拟人体模型。由此产生的 THUMS 虚拟人体软件程序可适应不同的身体形态和环境,包含骨骼、大脑、内脏和肌肉。 图:THUMS中乘客模型的开发。 此外,THUMS 能够准确再现人体的形态和力量,同时也为重复不同碰撞模式的分析提供机会。因此在汽车行业,THUMS 能够在进行碰撞试验时显著减少开发时间和降低伦理风险。丰田公司从 2021 年 1 月开始无偿公开 THUMS 软件,旨在扩大其在汽车安全研究中的应用。SOL 公司和长野儿童医院为我们演示了如何将该模型应用到医学研究。 在漏斗胸研究中的应用 漏斗胸是胸前部的结构畸形,胸骨和胸腔形状异常,患者在出生或青春期胸部会出现塌陷或凹陷。手术干预中最常用的是 Nuss 微创手术,在凹陷的胸骨下植入弯曲的金属板,将胸骨支撑到正常位置,留置体内几年后取出。 在本研究中,JSOL 和长野儿童医院通过对一个 10 岁儿童的 THUMS 模型进行胸部变形处理,创建了重现患者骨骼形态和病理状态下的漏斗胸模型。然后他们利用热膨胀现象模仿术后肋软骨生长这种生理变化,从而模拟术后进展。 究人员参照患者的实际骨骼形态观察胸廓变形 漏斗胸模型的创建工作流程 […]

电场治疗脑肿瘤的建模【Simpleware应用】

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概述 交变电场或肿瘤电场治疗(TTFields)是一种治疗癌症,特别是复发性胶质母细胞瘤的电磁场疗法。与传统方法相比,肿瘤电场治疗通过头皮上的阵列传递低强度的电流,展现出良好的效果。然而,人们对肿瘤电场治疗在脑内的精确分布以及它们覆盖复发性胶质母细胞瘤程度仍不甚了解。医学图像数据的计算仿真为分析肿瘤电场治疗胶质母细胞瘤的效果提供了解决方案,Simpleware 软件可以为此类应用研究生成精准的模型。 亮点 获取复发性胶质母细胞瘤患者治疗期间的MRI数据使用 Simpleware 软件生成带有传感器阵列的三维头部模型并划分网格将网格模型导出至 COMSOL Multiphysics 分析电场分布仿真结果有助于拓展对肿瘤电场治疗的认识 MRI 图像采集与肿瘤治疗 研究人员的目的是测定患者脑内的电场分布随频率的变化,因此他们对大脑结构使用了协同配准(co-registered)钆剂后 T1 加权、T2 和 MP RAGE 图像与预设的电导率和相对介电常数。1 例 67 岁女性患者的神经影像学回顾性分析,其患有右侧后脑复发性胶质母细胞瘤,在初始经过神经外科手术切除后进行了 6 个月的肿瘤电场治疗,每日颅外照射加替莫唑胺,照射后以替莫唑胺为佐剂。然后她同时接受注射一剂 10 mg/kg 的贝伐珠单抗(每两周一次)和肿瘤电场治疗,在可能的情况下持续地作用在她剃光的头上。传感器阵列的放置是基于计算机通过对MRI数据中她头部、肿瘤大小和肿瘤位置的形态测量,从而生成的个性化布局。这两种治疗持续到 24 个月时在右侧脑室外侧缘发现另一个患病部位。 图:患者脑部 MRI 图像:初始治疗 6 个月后,肿瘤可见于上层切片(A)和下层切片(B);24 个月后在右侧脑室外侧缘(D)处发现新的患病部位,而原发肿瘤稳定(C)。 图像处理和网格划分 同一个基线 MRI 用于布局,使用 Simpleware ScanIP 由协同配准的 MRI 图像数据生成头部 3D 模型。在Simpleware FE 中为每一个分割出的头部结构和传感器阵列生成有限元网格,头部包括头皮、颅骨、硬脑膜、脑脊液(CSF)、幕上灰/白质、脑室、脑干、小脑、复发性胶质母细胞瘤。然后将复合的有限元网格模型导出为 COMSOL Multiphysics 的格式。 图:利用 Simpleware 软件创建带有传感器阵列的头部模型 模拟结果 […]

人工智能技术加速3D打印心脏模型【Simpleware应用】

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概述 Nicklaus儿童医院心血管外科高级项目实验室(APL)需要为一名青少年患者制定一项复杂的手术规划,该患者左冠状动脉异常起源于右主动脉窦,伴壁内、动脉间行程。 病理的复杂性决定了对患者心脏进行3D CT扫描(DICOM格式)十分必要,而3D打印模型将有助于医生团队为手术规划展示心脏通路。因此,他们利用Simpleware软件对DICOM图像数据进行自动化分割,在短短15分钟内就成功创建出能够直接用于3D打印的模型。本案例中打印模型所用设备为Stratasys J750 Digital Anatomy打印机。 亮点 Nicklaus儿童医院心血管外科APL团队在他们的常规工作流程中使用Synopsys公司的Simpleware软件进行3D解剖模型打印;Simpleware的AI工具有助于快速创建出超高精度模型;打印出高质量3D解剖模型的设备为Stratasys J750 Digital Anatomy打印机。 介绍 3D解剖打印可以为临床医生带来众多益处,包括增强病理的可视化和测量以支持标准手术与复杂手术的规划,同时也能够整合医疗器械(如有适用)。Nicklaus儿童医院心血管外科高级项目实验室(APL)正在利用包含全息医学3D可视化和3D打印在内的各种先进技术促进加强手术规划、改善患者体验。作为美国最早应用3D打印技术进行手术规划和教育的机构之一,Nicklaus儿童心血管外科APL已经打印超过500例心、脑、脊柱、四肢等器官的模型。 Nicklaus儿童医院的Robert Hannan、MD、Thomas Haglund和Muhanad Shraiteh与Synopsys的Simpleware产品团队通力合作,开发出将患者影像数据转换为Stratasys 3D打印机适用模型的解决方案。打印得到的3D解剖模型有助于临床医生规划儿童心脏手术。在本案例研究展示的示例中,心血管外科APL团队使用Simpleware软件强大的人工智能(AI)工具加快为青少年患者创建心脏模型的工作流程。 Simpleware 软件中的自动化分割和打印准备 将患者的心脏CT扫描数据导入Simpleware ScanIP Medical和自动分割模块Simpleware AS Cardio,一键点击即可完成分割和标记。此过程显著改善了准备3D图像数据最常见的瓶颈之一。(视频:使用Simpleware AS Cardio进行心脏的自动分割:展示了典型现有分割工具与Simpleware AI产品之间的耗时差异。)