In den letzten zehn Jahren haben wir viele unglaubliche medizinische Durchbrüche erlebt, die dazu beigetragen haben, Krankheiten zu heilen und Leben weltweit zu verändern. Diese Innovationen sind notwendig, da unsere Bevölkerung wächst und sich weiterentwickelt. Die Werkzeuge und Praktiken zur Stärkung der öffentlichen Gesundheit und der Krankheitsvorbeugung erfordern, dass die CIOs der Gesundheitsbranche den Fortschritt und die Modernisierung der Plattformen vorhersehen und sich darauf vorbereiten.
Glücklicherweise hat sich die Branche durch die kontinuierliche Konvergenz von brillanten Köpfen und modernster biomedizinischer Technik so entwickelt, dass sie lebensrettende Verfahren und Initiativen anbieten kann, die früher jenseits des Möglichen lagen. Die dreidimensionale Modellherstellung - besser bekannt als 3D-Implantatmodellierung - ist sicherlich keine Ausnahme.
3D-Printing ist kein neues Konzept, befindet sich aber jetzt in einer Phase intensiver Übernahme und Erforschung in einer Vielzahl von Branchen. Im Jahr 2018 wurde der Markt für medizinischen 3D-Printing Berichten zufolge auf 973 Millionen US-Dollar geschätzt und wird bis 2026 voraussichtlich 3,7 Milliarden US-Dollar erreichen. Im Jahr 2020 hat ein Architekt zusammen mit der University of Colorado Anschutz Medical Campus eine bahnbrechende Software entwickelt, die 3D-Repliken der menschlichen Anatomie mit einer hohen Auflösung, Geschwindigkeit und einer Bandbreite an anatomischen Komponenten druckt, die bisher nicht erreicht wurde.
Das ist ein Durchbruch, der eine Zukunft verspricht, in der die empfindlichsten Merkmale in unserem Körper, wie Kapillaren, Neuronen und Klappen, mit bemerkenswerter 3D-Präzision gedruckt und modelliert werden können. Mit Blick auf die Zukunft des Gesundheitswesens erhebt die 3D-Implantatmodellierung, sowohl für generische als auch für kundenspezifische Implantate, den Anspruch, ein integrales Werkzeug für die Anpassung der Patientenversorgung und der rekonstruktiven Chirurgie zu sein.
Der aktuelle Stand der 3D-Implantatmodellierung
3D-Implantatmodellierung hat viele chirurgische Anwendungen, einschließlich kraniofazialer, komplexer Knochenfrakturen, Beckenrekonstruktion, Zahnimplantate und mehr. Traditionell ist die Herstellung von maßgeschneiderten Implantaten ein kostspieliger und anspruchsvoller Prozess, so dass die meisten Implantate "out-of-the-box" Lösungen sind. Dies kann jedoch in komplexen Fällen, die eine präzisere Lösung erfordern, zu Komplikationen führen. Es ist auch wichtig zu wissen, dass Implantate geografischen Beschränkungen unterliegen; das Gesundheitswesen unterscheidet sich rund um den Globus, und in bestimmten Gebieten kann die Verfügbarkeit von generischen Implantaten eingeschränkt sein.
Aus diesem Grund bieten individuelle Implantate im Vergleich zu generischen Implantaten oft eine höhere Leistung und bessere Ergebnisse, wie z. B. kürzere Operationszeiten, eine bessere Anpassung an die Region der Implantation, eine bessere Kosmese und den Wegfall weiterer Operationen. Bei der Betrachtung moderner zahnmedizinischer Behandlungen erkennen wir Patientenszenarien, bei denen Standardimplantate keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefern, wie z.B. bei extremem Kieferknochenabbau. In diesem Fall können maßgefertigte subperiostale Zahnimplantate eingesetzt werden, um die Behandlungszeit zu verkürzen und Abutments für Prothesen zu bieten.
Die neue Technologie kann viele der damit verbundenen Barrieren (Kosten und Komplexität) für die Verwendung von maßgeschneiderten 3D-Implantatmodellen für komplexe Fälle und verbesserte Patientenergebnisse abschwächen.
Die Anwendung von KI bei der 3D-Implantatmodellierung
Künstliche Intelligenz (KI) empfiehlt die Simulation menschlicher Intelligenz in Maschinen, die so programmiert sind, dass sie wie Menschen denken und deren Handlungen imitieren. Der Begriff kann auch auf jede Maschine angewendet werden, die Eigenschaften aufweist, die mit dem menschlichen Verstand assoziiert werden, wie Lernen und Problemlösung. Plattformen, die die Leistung von KI nutzen, können vom maschinellen Lernen profitieren. Ein Computerprogramm kann automatisch lernen und sich an neue Daten anpassen, ohne dass ein Mensch eingreifen muss. Und Deep Learning, bei dem ein Programm automatisch durch die Aufnahme großer Mengen unstrukturierter Daten lernen kann. Dies erfordert eine Vielzahl komplexer, miteinander verbundener Algorithmen. In der 3D-Implantat-Technologie können Implantate mithilfe von KI generiert werden, indem das Wissen darüber, wie ein menschlicher Körper aufgebaut ist und wie er funktioniert, genutzt wird.
KI kann genutzt werden, um den 3D-Modellierungs-Workflow zu automatisieren, von der Datenerfassung über die Kostenverfolgung, die Konstruktionsplanung, die Materialauswahl und -empfehlungen, die Maschinenauslastung bis hin zu prognostizierten Patientenergebnissen und mehr. Diese Technologie kann auch helfen, die Funktionalität und Druckbarkeit von Teilen zu analysieren und zu bestätigen, um Druckfehler zu vermeiden und effektiv Zeit und Geld zu sparen. Die Möglichkeit der KI, kundenspezifische 3D-Modelle für Gesundheitsdienstleister zu erstellen, ermöglicht einen individuelleren Ansatz für die Patientenversorgung. Die Algorithmen können Simulationen durchführen, die über geeignete individuelle Implantatoptionen informieren, aus denen ein Arzt wählen kann, um das gewünschte Ergebnis für den Patienten sicherzustellen. Dieser Prozess bietet ein Maß an Transparenz und Überprüfbarkeit, das bisher nicht möglich war und bei rekonstruktiven Eingriffen lebensverändernde Vorteile für Patienten bietet.
Benutzerdefinierte 3D-Modellierung mit KI ist unglaublich komplex, aber Ärzte benötigen keine besonderen technischen Kenntnisse, um diese Software mit benutzerfreundlichen, intuitiven Benutzeroberflächen zu bedienen. Das Niederreißen dieser Barrieren für die Akzeptanz schafft eine Fülle von Möglichkeiten. Schnellere, intelligentere Algorithmen, bessere Daten, Fehlerreduzierung, die effektive Automatisierung manueller Aufgaben und ein kosten- und zeiteffektiverer Ansatz für den 3D-Modellierungsprozess sind nur einige der Vorteile. Darüber hinaus ist der Anwendungsbereich dieser aufstrebenden Praxis praktisch grenzenlos und geht über die Rekonstruktion von Knochen hinaus, um Operationen mit Weichgewebe und mehr einzubeziehen.
Mit großer technologischer Innovation kommen oft Vorbehalte. Der Einfluss von KI und ML durchdringt immer mehr Branchen und stößt häufig auf Bedenken hinsichtlich der Bedrohung, die diese Technologie für menschliche Aufgaben darstellen könnte. In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu wissen, dass die Anwendung von KI in der Implantatmodellierung nicht dazu dient, Ärzte zu ersetzen, sondern vielmehr deren Pflegeprozess zu rationalisieren. Mit KI-Funktionen, die Arbeitsabläufe effektiv automatisieren, werden Ärzte von Routinearbeiten befreit, die sonst unglaublich zeitaufwändig und manchmal monoton wären. Wenn Technologie auf diese Weise eingesetzt wird, können Ärzte neue Standards in der Patientenversorgung etablieren, da sie ihre Aufmerksamkeit auf die Aspekte ihrer Rolle richten können, die KI nicht rationalisieren kann.
KI kann und wird Ärzte nicht ersetzen. Was sie jedoch tun kann, ist, das Wissen, die Expertise und die Fähigkeiten eines Arztes zu erweitern, um bessere und zugänglichere Patientenergebnisse zu erzielen. Glücklicherweise verfügen wir heute über das technologische Know-how, das es uns erlaubt, solche Lösungen zu entwickeln und die Zukunft der Medizin effektiv zu gestalten.
