Simpleware厂商采访了哈佛大学医学院和麻总百瀚麻省眼耳医院的 Hamid Motallebzadeh 博士，了解他在计算生物力学和耳朵方面的研究工作。Hamid 作为 Simpleware 软件的长期用户，已经成功地从解剖学数据中创建了一系列针对不同应用的模型。显然地，无论是提高植入物的有效性或是应用人工智能研究耳朵，Simpleware 软件都发挥了重要的作用。 Hamid Motallebzadeh博士 哈佛医学院耳鼻咽喉头颈外科（OHNS）讲师，麻省眼耳医院研究员。具有计算生物力学专业背景，目前的工作重点是声学、听觉力学和新生儿听力筛查，研究方法包括听觉系统的多尺度多物理生物力学和医学人工智能。 研究内容 主要是开发计算模型解释实验数据，以及理解和预测因测量受到限制而无法进行实验研究情况下的系统行为。目前由 NIH（美国国立卫生研究院）支持的在研项目中涉及从数值模拟生成合成的数据集，特别是用来训练机器学习算法的有限元模型，从而推断中耳状态。 Simpleware的应用 构建有限元模型的第一步是创建感兴趣系统的几何结构。听觉系统的几何结构通常由分割 CT 或 micro-CT 图像获得。2016 年在哈佛大学医学院做博士后相关课题研究时，我研究过几款可以分割临床图像的软件。Simpleware 就是其中之一，鉴于其先进的功能、友好的环境界面和高效的客户服务，我们团队最终决定采购。在此之后，我们就一直使用 Simpleware 重建生物系统模型，不仅用于计算模拟，还可用于结构分析和插图。 头部模型的重要性 我们正在进行以及计划中的项目研究都需要用到完整的头部模型，如骨传导听觉通路和听力植入物及其与周围骨骼的相互作用。由于复合波穿过颅骨的传播方式和受试者的变异性，这种性质的实验测量即使能够实现，也是非常具有挑战性的。此外，在尸体标本上无法研究活性骨的建模和改造过程，借助于有限元建模这种有前景的方法可以研究骨锚式听力植入物的长期表现和活性骨整合过程。 在我们设计的几项包含完整头部有限元模型的项目中，一种是通过颅骨绘制 3D 振动传递模式，长期目标是设计更有效的植入物和外科植入。另一个项目是无创地监测和量化术后骨整合过程，确定骨骼-植入物整合连接外部处理单元的完成情况。这项研究采用了专用于听力植入物的高频振动下骨骼建模和改造结构的机械静态理论计算模型。 未来发展和挑战 我们目前的重点是开发包括固有解剖变异的有限元模型，思路是模拟中耳的正常和病理情况，并生成一个大的合成数据集，所得数据将用于训练从临床数据中推断中耳状态的机器学习算法。在开发这些中耳 3D 结构方面存在着许多挑战，耳膜厚度等精细的结构特征与 μCT 图像的体素尺寸大小相似。因此分割通常需要由人工完成，耗时且比较依赖于建模者的经验。而且不同部位的灰度值过于接近，交界处也不是很清晰，对自动分割的开发也是一个难题。 参考 致谢和更多信息请参考英文原文：https://www.synopsys.com/simpleware/news-and-events/harvard-medical-school.html