自动分割工具加速定制化植入物的设计

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概述

implantcast GmbH 公司定制植入物的 C-Fit 3D 部门每年处理约 1000 个非标准手术规划,专注于复杂的解剖结构和翻修病例。

implantcast 公司利用 Simpleware 软件中的自动分割工具处理患者特定解剖结构,通过基于 AI 的工具大大缩短时间,一键点击即可创建分割模型。工程师在应用反馈中强调了该工具的超高效率,特别是针对含金属伪影翻修病例扫描图像中骨骼和金属部分的区分,将分割时间从数小时缩短至几分钟。AI 驱动的 Bone filling 工具可以进一步简化工作流程,尤其是腕骨和掌骨的分割。Simpleware 软件提供的有效工具提高了手术规划的效率,即使是具有挑战性的数据也能获得可靠的结果,某些情况下可以节省高达 100% 的时间。

亮点

  • implantcast 公司通过使用 Simpleware 自动分割工具显著减少手术规划前手动分割常规程序和更为复杂图像数据处理花费的时间
  • 分割时间从 3 小时缩短到 15 分钟,甚至某些情况下一键分割的结果就能完全满足需求
  • Bone filling 工具也有助于分割手部骨骼等具有挑战性的病例

介绍

implantcast GmbH 公司成立于1988年,专注于内置假体技术,提供人工关节置换、肿瘤和翻修系统等的解决方案。在过去十年里,implantcast 的C-Fit 3D 部门为非标准解剖结构和手术规划定制植入物,每年处理约 1000 例。该团队专门研究肿瘤和翻修病例,并出口到 80 多个国家。该过程从患者的 CT 成像开始,然后创建虚拟骨骼模型和可用作手术输入的植入物设计。

图1:implantcast 定制部分骨盆置换植入物的工作流程

创建这些模型的一个挑战是处理患者特定解剖结构,特别是在扫描图像中骨骼和金属部分无法区分的翻修病例中。Implantcast 使用 Simpleware 自动分割工具,通过基于 AI 的机器学习方法节省大量时间,且仍保持准确性。

Simpleware 的自动分割工具建立在软件中可用的脚本选项之上,可快速分割图像数据。对于某些病例,该过程只需点击一下 Apply 即可创建完全可用的模型(包含标志点的标注)。至于更复杂的病例,人工智能工具的产出结果会为后续的手动调整提供一个非常好的起点。在已使用 Simpleware 工具简化分割任务数年后,implantcast 正在使用软件的最新更新版本,实现更多不同情况下的一键分割。

图2:Simpleware 自动分割工具只需一键点击即可检测含伪影 CT 扫描中的完整解剖结构

处理复杂病例

在复杂的翻修病例中,使用阈值工具和其他手动、半自动分割工具大约需要 2-3 个小时才能为设计定制植入物创建一个满意的结果。相比之下,运行 Simpleware Hip CT 自动分割工具可以在几分钟内就获得分割结果,通常还需要进一步处理金属伪影。而使用更专业的 Simpleware Hip Revision CT 自动分割工具,implantcast C-Fit 3D 的医学影像专家可以在 3-4 分钟实现所有重要区域的几乎完美分割,后处理时间约 15 分钟。甚至有些病例可以直接获得完整模型,无需任何后处理。

工程师在使用 Simpleware Spine CT 自动分割工具为植入物设计生成虚拟模型时也获得了类似的成功效果。2-3 分钟即可完成分割,能够很好地提取出小椎间关节。

图3:Simpleware Spine CT工具处理脊柱 CT 数据

骨骼填充工具

implantcast 也经常使用人工智能驱动的骨骼填充工具 Bone filling,特别是手部的腕骨和掌骨分割。该工具为普通的骨科分割设计,在执行掩膜洪水填充操作前对初始图像数据应用阈值处理,改善耗时的工作流程。如果掩膜没有闭合,则使用 Bone filling 工具可以快速完成分割。生成整个手和手腕虚拟骨骼模型的分割过程大约为 15-20分钟。

图4:使用 Bone filling 工具改进腕骨分割

总结

以上示例展示了 implantcast 公司如何在工作流程中成功使用 Simpleware AI 分割工具,节省时间并提高准确性,在手术规划准备虚拟模型时保持一致性。即使面对具有挑战性的翻修数据,implantcast 也可以获得可靠的结果,提高工作流程的效率。

参考

  • 更多信息请参考英文原文:https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/custom-made-implants.html
  • 在线讲座:https://register.gotowebinar.com/register/6326784957933185370?source=marcus
 
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