※英國伯明翰大學發表一項利用生成設計為患者客製化的新型醫療植入物。(Photo credit: University of Birmingham)

英國伯明翰大學(University of Birmingham)的研究團隊利用依靠機器學習(machine learning)與AI人工智能的設計方法 - 「生成設計(Generative Design)」創造為病人客製化的膝關節植入物。目前，膝關節植入物的尺寸和形狀範圍相當有限，雖然3D列印的方式替打造適應不同病人骨科解剖結構的植入物創造了一些機會，但很少有人在列印植入物時考慮到其他重要的變量，如: 病人的活動狀況、體重或手術規劃的限制。生成設計這個技術已經被廣泛應用於設計汽車與飛機，這個系統可以允許將某些參數考慮在設計的過程中，可能會產生更輕、更強和更客製化的植入物。

個人化醫療正在慢慢實踐，其目的是使醫療方針與病人的病情高度吻合。希望量身訂製的醫療方針能使病人獲得更好的療效，並減少副作用的產生。現在，研究人員正在將「生成設計」技術應用於製造醫療植入物，而這個技術通常應用於航空與汽車製造業。

「生成設計」這項技術採用機器學習與AI人工智能來創建最佳化的物體，以滿足設計者預期的用途，如: 使飛機零件更堅固，重量更輕。在生醫植入物方面，生成設計可將病人所需要的特定生物力學參數考慮進去，如: 體重、日常的活動狀況以及圍繞手術規劃的限制。

「膝關節手術用於治療骨關節炎所使用的”一刀切”的方法可能會導致重大的併發症，主要是由於過度工程化的植入物設計，因此限制了手術規劃與預後的結果。而以AI人工智能集結成設計界面使設計者能夠制定為手術量身訂做的參數配置，並將個人生物力學資訊考量在內，與嵌入式智能結合，建立為病人客製化的醫療級鈦合金植入物模型。」參與這項研究的研究人員Sanjeevan Kanagalingam說道。

到目前為止，研究團隊已經用他們的技術開發了一些高脛骨接骨板，這些接骨板通常會被植入診斷為骨關節炎的病人的膝蓋中。接著團隊使用電子光束粉床融合技術來製造他們設計的植入物。

「這種生成設計方法不僅提高了骨固定的病人特異性，而且在設計需要承重的部位，如: 髖部、肩部和頜面手術，能夠更符合各種病人的需求以及差異性。」Sanjeevan Kanagalingam繼續說道。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)