La stampa 3D supportata dall’intelligenza artificiale per migliorare la preparazione chirurgica
Un team di ricercatori della Washington State University (WSU) ha sviluppato una nuova tecnica di stampa 3D, supportata dall’intelligenza artificiale, per creare repliche dettagliate di organi umani. Questo metodo offre un modo più preciso e personalizzato per permettere ai chirurghi di esercitarsi su procedure complesse, migliorando la preparazione specifica per ciascun paziente.
Ottimizzazione tramite intelligenza artificiale
L’elemento centrale di questa tecnologia è un algoritmo di intelligenza artificiale addestrato su immagini e caratteristiche chiave di organi come reni e prostata. Questo sistema ottimizza le impostazioni della stampante 3D, bilanciando tre fattori fondamentali: precisione del modello, peso e velocità di stampa. I parametri come la dimensione dell’ugello, la pressione del materiale e l’altezza dello strato vengono adattati automaticamente per ciascun caso specifico. Ciò consente di produrre modelli di organi accurati in tempi ridotti.
Il professore associato Kaiyan Qiu, che lavora nel dipartimento di ingegneria meccanica e dei materiali alla WSU, ha spiegato che questa tecnologia permette di creare rapidamente modelli realistici, agevolando la preparazione chirurgica. “Un chirurgo può ricevere la risonanza magnetica di un paziente al mattino, stampare il modello dell’organo in circa mezz’ora, e dedicare il resto del tempo a prepararsi per l’intervento,” ha dichiarato Qiu.
Ottimizzazione del processo con l’approccio bayesiano
La metodologia sviluppata dal team della WSU utilizza un approccio di ottimizzazione bayesiana multi-obiettivo (BO) per migliorare ulteriormente la precisione della stampa 3D. Questo approccio sfrutta la modellazione probabilistica per perfezionare le impostazioni di stampa, garantendo risultati robusti e migliorando progressivamente la qualità dei modelli e l’efficienza del processo. Ogni stampa può essere personalizzata per rispondere alle specifiche esigenze di un intervento chirurgico, rendendo il metodo particolarmente utile in ambito medico.
Tecnologia avanzata per risultati accurati
Per garantire la massima accuratezza nella creazione dei modelli 3D degli organi, il sistema della WSU si avvale di GPU NVIDIA A40 e della tecnologia NeRF, capace di generare modelli mesh estremamente fedeli alla struttura e alla funzione dell’organo reale. Questa tecnologia, oltre alla preparazione chirurgica, potrebbe essere impiegata anche per realizzare prototipi di dispositivi medici, come pacemaker o stent, e possiede un ampio potenziale per applicazioni industriali.
Un processo di stampa 3D ricorsivo in quattro fasi
Il processo di stampa 3D supportato dall’apprendimento automatico adottato dalla WSU segue un percorso ricorsivo suddiviso in quattro fasi. Ogni fase contribuisce a migliorare progressivamente l’efficienza e la precisione del modello stampato, fornendo risultati personalizzati che si adattano alle necessità specifiche di ciascun paziente.
Questa nuova metodologia rappresenta un passo avanti nel campo della stampa 3D per applicazioni mediche, con il potenziale di rendere la preparazione chirurgica più efficiente e accurata, offrendo un importante contributo alla personalizzazione della medicina.
