3D 解剖模型

3D 解剖模型的介紹

3D 解剖模型是對人體解剖結構的數位表示法。這些模型通常來自 3D 掃描數據（CT 或  MRI）或連續切片影像，並應用於兩個不同的行業。患者特定的模型源於需要醫療治療的個人臨床掃描。從其掃描中衍生的 3D 模型為治療或手術計劃提供了寶貴的見解，有助於為患者取得最佳結果。3D 解剖模型在研發產品開發中也非常有用，尤其是與人體接觸相關的產品。在這方面，代表平均解剖結構或典型人群的通用模型被用於進行產品性能、效率、安全性等項目的電腦預測。

 

3D 解剖模型可以解決哪些特定病患的問題？

從 3D 影像中精準地呈現患者解剖結構的數位表示，能夠深入了解患者病理的細微差別。透過這些模型，臨床醫生可以探索複雜的患者病例，而無需進行侵入性探查手術。可以在虛擬環境中設計並評估有效的治療計劃，然後再進行實施。也可以在解剖結構內選擇並定位植入物和其他醫療器械，以模擬預期的結果。透過 3D 解剖模型，還可以開發手術模板和定制植入物，有助於降低手術的複雜性、時間和風險，同時為患者取得更好的治療結果。

 

3D 解剖模型如何對特定病患發揮作用？

患者特定的 3D 解剖模型是從臨床 3D 影像數據（如 MRI 和 CT 掃描）獲取，這些數據在臨床環境中經常被用來檢測和監控患者體內的病理變化。執行的掃描類型取決於關注的解剖結構。一旦獲取掃描數據，可以將其導入像 Synopsys Simpleware 這樣的 3D 影像處理軟體中，將其轉換為 3D 模型。這涉及應用各種過濾器和分割策略，以高精度識別和標記關注的區域。一旦開發完成模型，就可以在 3D 中進行探索，並提供各種測量、統計和分析，獲得患者解剖的全面觀點。以便進行代表手術切割的虛擬調整，並引入植入物的數字模型，規劃和預測治療的結果。

 

3D 解剖模型用於特定病患 - Synopsys Simpleware

支援 AI 驅動的自動分割解決方案，包括 Simpleware Auto Segmenter 模組，極大地減少了骨科和心臟病學模型開發的處理時間，為臨床醫師減少決策任務所需的時間。Simpleware 軟體的 CE 標記和 FDA 510(k) 核准的醫療版本，還有助於將患者特定建模解決方案輕鬆部署到臨床的工作流程中。該軟體還獲得 FDA 510(k) 的批准，可用於導出 3D 醫療打印。我們提供諮詢服務，以開發量身定制的解決方案和自動化流程，將模型生成的工作負荷從您的團隊轉移到我們的影像處理專家手中。

Simpleware 在工作流程中扮演什麼角色？

Synopsys Simpleware 提供了一個廣泛的軟體解決方案，應用在從影像數據創建和操作 3D 解剖模型。作為一款經許可的產品，該軟體提供了 3D 影像分割、可視化和分析工具，以支援臨床探索、規劃和預測工作流程。在多數情況下，Simpleware 提供了一個從頭到尾的患者特定解剖建模解決方案，但也可直接用於後續的患者特定植入物設計、定點照護 3D 醫療打印，甚至是數值模擬。

 

Simpleware 進一步的應用

 使用 Synopsys Simpleware 創建解剖模型有助於多種分析、規劃和預測工作流程。一旦模型生成，用戶有多種選項可供選擇，例如：

1. 將解剖數據與 CAD 設計的植入物結合，進行適配性和性能的虛擬測試，以及計劃必要的手術切割。

2. 生成表面網格，以便導出至 3D 打印和電腦輔助設計工作流程，Simpleware Design Link 提供實時連接，應用在 SOLIDWORKS 中來回傳輸設備設計和解剖模型，以設計定制的植入物和導板。

3. 創建體積網格，用於有限元分析（FEA）和計算流體動力學（CFD）模擬真實性能。

4. 使用 Simpleware 的 AI 增強軟體解決方案自動化常見的醫學影像分割和標誌定位任務。

  

Simpleware 應用於特定病患的實際案例

Corin Group 的臨床醫師使用 Simpleware 軟體，在髖部手術前了解患者的個別運動配置。這個過程包括使用患者特定的 CT 數據，並在 Simpleware 軟體中使用自動分割和標誌工具，生成植入物模板和 3D 打印的模型。這些工作流程通過 Simpleware 的 AI 增強工具得到加強，可以顯著加快以前手動或半自動的步驟。

工作流程概述如下：

1. 通過 CT 掃描獲取患者骨骼的 3D 影像數據。
2. 文件導入 Simpleware 軟體，進行自動分割和標記。
3. 使用患者特定的解剖模型設計切割導向器。
4. 使用 3D 打印製造手術中使用的導板。

 

3D 解剖模型可以解決哪些研發問題？

在許多應用中，已經開發了一系列的人體模型，提供了幾乎現成的產品開發解決方案。這些模型內建了相當程度的客制，因為可以控制範圍、解剖結構的選擇、導出格式以及相關的導出參數（例如網格密度）。尋求人體模型解決方案的用戶應該首先探索這些模型，作為更經濟的選擇。對於特定解剖結構的案例或具有明確需求的案例，可能需要從現有或特別獲取的掃描數據中定制人體模型。提供所需幾何形狀和模型參數的清晰定義是必要的，以確保結果符合所需用途。

根據預期用途，能夠以各種不同的格式提供 3D 解剖模型。用於 CAD 設計工作的模型可以使用 CAD 友善的 NURBS 格式共享，而用於物理模擬的模型通常以體積網格的形式提供，格式特定於所使用的求解器。NURBS 格式還可以用於促進 CAD 數據（例如設計的產品）的集成，然後在第三方網格生成軟體中生成體積網格。三角化表面格式也可以用於 3D 打印，此時解剖的物理複製品可以當作教學輔助工具，或是用於協助醫學討論。

 

3D 解剖模型在產品組合中扮演的角色？

Synopsys 提供一個廣泛的人體模型庫，可以根據具體需求進行定制。這包括從 MRI 和 CT 數據獲取的詳細頭部模型，到涵蓋各種年齡和 BMI 的全身人口模型。除了我們現有的數據外，我們還可以獲取高質量的掃描數據，這些掃描數據可以提供最佳的導入，從而根據您的要求生成客製化的解剖模型。

目前，3D 解剖模型在使用 Synopsys Simpleware 產品的各種應用中被使用，同時也與光學解決方案團隊進行了合作。案例用途包括醫學研究人員和設備公司設計患者特定的植入物，以及運動公司為個別客戶設計的鞋類。人體頭部模型還用於涉及 Synopsys LightTools 虛擬原型設計和精密照明應用的研究中。

 

Simpleware 在研發中進一步的應用

針對研發設計的 3D 解剖模型可以用作執行各種工作流程的基礎，例如：

1. 將產品的 CAD 設計與人體模型結合。這些產品可能是電子設備、安全裝備、醫療器械、可穿戴設備、服裝，或任何其他與人體接觸的產品。

2. 模擬產品對人體的影響。可能是結構模擬，例如在安全裝備設計中的衝擊模擬，或在電子產品中的電磁模擬。光學模擬也可用於例如智能手錶中的脈搏血氧測量。

3. 導出至 3D 打印和增材製造，這些過程可用於創建物理解剖複製品，用於實體原型製作和實驗。

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Simpleware 應用於研發的實際案例

紐約市立大學城市學院（CCNY）正在研究頭部直流電刺激（tDCS），作為發展各種神經科學治療醫療器械的輔助工具。Synopsys Simpleware 團隊與他們合作，從掃描數據中開發出一個高度詳細的頭部模型，該模型可以適應不同的應用，例如 CAD、FEA 或 3D 打印。模型的準確性以及它根據任務的可適應性使其成為研究頭部和大腦的寶貴資源。該頭部模型屬於 Simpleware 人體模型系列的一部分，用於研發。