通过协同使用增材制造,先进材料和人工智能来改变外科规划和手术程序:挑战和机遇
Shivi Tripathi1,2, Aftab Alam Ansari1,2,3, Manisha Singh4
1Biomaterials and Biomanufacturing Laboratory, Department of Mechanical Engineering, PDPM Indian Institute of Information Technology Design and Manufacturing, Jabalpur, Madhya Pradesh 482005, India. himansu@iiitdmj.ac.in.
Materials horizons
|June 30, 2025
概括
增材制造 (AM) 或3D打印,通过患者特定的工具增强了手术规划. 这篇评论探讨了AM,超材料,4D打印和AI,用于各种医疗领域的复杂程序.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 医疗技术 医疗技术 医学技术
- 医疗保健创新 医疗保健创新
背景情况:
- 增材制造 (AM) 或3D打印,为改善患者特定的医疗产品和外科工具提供了巨大的潜力.
- 目前的文献缺乏关于3D打印在手术规划中的临床优点和缺点的全面审查.
- 辅助手术可以将手术方法从传统的"开放检测-操作-关闭"转变为更先进的"检测-开放-操作-关闭"方法.
研究的目的:
- 审查AM,多材料,元材料,4D打印和人工智能 (AI) 在手术规划中的应用.
- 探索在3D打印过程中优化超材料格子结构的特定机械性能.
- 突出AM与AI/机器学习 (AI/ML) 的整合,以自动化医疗保健中的3D模型生产.
主要方法:
- 文献综述侧重于医疗保健中的增材制造技术.
- 探索多材料,元材料,4D打印和AI/ML在外科规划中的应用.
- 分析AM在骨科,牙科,心脏病学,妇科和神经病学中复杂的外科手术中的作用.
主要成果:
- 增材制造,包括超材料和4D打印,显示出创造患者特定模型和工具的希望.
- 在3D打印过程中调整元材料格子结构,可以实现定制的机械性能.
- 整合AM与AI/ML可以自动生成3D模型,减少人类干预并提高效率.
结论:
- 增材制造,先进材料和AI/ML集成为手术前后的规划和执行提供了变革性的潜力.
- 本综述为生物工程师,临床科学家和临床医生提供了关于利用AM进行外科进展的宝贵见解.
- 进一步的研究和临床验证至关重要,以充分实现这些技术在不同外科专业的好处.
