Avance en el cuidado médico con software de segmentación 3D
El proceso de segmentación anatómica consiste en tomar imágenes de estudios médicos como la tomografía computarizada o la resonancia magnética para separar en diferentes capas las partes que constituyen un sistema. Estos archivos en formato DICOM son aceptados por diferentes programas de reconstrucción para ser trabajados y producir modelos digitales que puedan ser utilizados para planeación quirúrgica, así como otras aplicaciones como la impresión 3D.
El principal objetivo es el poder trabajar con ellos para tomar imágenes 2D y crear una reconstrucción fiable que pueda aprovecharse para el tratamiento de los pacientes en el ámbito hospitalario. Además, estas pueden ser útiles para el entrenamiento médico y la explicación al paciente.
El software del que hablaremos en este blog es Simpleware de la empresa Synopsys. Para poder ser capaz de reconstruir la anatomía en 3D es necesario contar con conocimiento previo sobre la anatomía general, así como algoritmos complejos para lograr mejores resultados. El trabajo fundamental de estos softwares de segmentación es optimizar el proceso para lograr mejores resultados en mejor tiempo y con menos esfuerzo por parte de los ingenieros que los manejan.
Simpleware es un software que se ha enfocado en esta parte, desarrollando diferentes herramientas para simplificar el trabajo y apoyar a los especialistas en su practica médica. Dentro de las características que lo distinguen se encuentran las siguientes:
- Entorno de trabajo en el software aprobado por la FDA y con la marca CE para europa.
- Autorizado para impresión 3D con impresoras 3D Stratasys, Formlabs, HP y Rize.
- Segmentación de las regiones anatómicas en regiones de interés, como huesos, músculos y otros tejidos.
- Gran variedad de herramientas para cortar, ahuecar, grabar texto, crear conectores, construir plataformas de modelos y hacer pines y conectores.
- Aplicar mapas de color a modelos 3D que representan la densidad ósea utilizando los valores de escala de grises de los datos de imagen de TC o el grosor de la pared.
- Uso de pruebas de color y verificación de la capacidad de impresión para ayudar a obtener el modelo correcto la primera vez
- Frotamos para exportar modelos compatibles con la impresión 3D estándar, como STL, 3MF, OBJ, etc.
Imagen 1: Modelo 3D segmentad en Simpleware vs el modelo impreso en equipo Polyjet de Stratasys.
La impresión 3D anatómica ha pasado de ser muy rara, dirigida a condiciones clínicas difíciles y dependiente de enfoques manuales, a una tecnología ampliamente reconocida que requiere flujos de trabajo a escala. Sin embargo, la segmentación manual y lenta de imágenes sigue siendo el principal cuello de botella para el crecimiento, abriendo un espacio para aplicar la excelencia del grupo Simpleware en automatización para la impresión 3D en diferentes niveles
Dentro de las soluciones que este software ofrece para optimizar el proceso, se encuentran los siguientes:
- Scripting en la interfaz de software en Python y C #, donde los usuarios pueden crear fácilmente scripts y conjuntos de herramientas y flujos de trabajo personalizados para tareas repetidas a través de API, macros y conversión de registros.
- Uso de los módulos adicionales como Simpleware AS Ortho y Simpleware AS Cardio, que son herramientas automáticas de segmentación y marcación habilitadas por Inteligencia artificial listas para usar en corazón, hombro, cadera, rodilla y tobillo, y con más módulos automáticos en progreso.
- Adopción del complemento Simpleware Custom Modeler, una solución de segmentación automática totalmente personalizada y habilitada por Inteligencia artificial que se desarrolla mano a mano con el cliente para proporcionar una solución optimizada para sus necesidades.
Imagen 2: Plataforma de la herramienta AS Cardio de Simpleware.
La facilidad para utilizar este software ayuda a conseguir herramientas extra para el tratamiento de casos complejos, en situaciones considerados de carácter inoperable, y convertirlos en casos de éxito donde el paciente mejora su calidad de vida y mejorar significativamente.
El progreso es inevitable y si bien este tipo de herramientas apenas están surgiendo en México, el mostrar que ya existen estas opciones para ser utilizadas con impresión 3D, abre un abanico de posibilidades para el tratamiento médico.
En la impresión 3D médica, los modelos anatómicos se están convirtiendo en la norma en lugar de la excepción, y se espera un crecimiento continuo a medida que más instituciones de atención médica adopten la impresión 3D. Este cambio probablemente será impulsado por varios factores, incluido el reconocimiento del efecto positivo neto de la impresión 3D en el resultado final del hospital, a pesar de los costos iniciales; los hospitales que utilizan la manufactura aditiva como medio de diferenciación para los pacientes, está presente un aumento de la aceptación y adopción de la impresión 3D anatómica entre los profesionales clínicos y las vías de reembolso para estos modelos se están estableciendo y desplegando cada vez más.