AI sam povećava učinkovitost 3D ispisa umjetnih organa

Istraživači Sveučilišta Washington State (WSU) upotrijebili su tehniku ​​umjetne inteligencije za obuku i pronalaženje optimiziranih postavki 3D ispisa za izradu zamršenih modela organa bubrega i prostate.

Studija objavljena u časopisu Advanced Materials Technologies, mogla bi omogućiti naprednu upotrebu 3D ispisa za složene dizajne u svemu, od umjetnih organa do fleksibilne elektronike i nosivih biosenzora.

Kao dio studije, algoritam je naučio identificirati, a zatim i ispisati najbolje verzije modela organa bubrega i prostate, ispisujući 60 verzija koje se neprestano poboljšavaju.

"Možete optimizirati rezultate, štedeći vrijeme, troškove i rad", rekao je Kaiyan Qiu, suautor na radu i docent na WSU School of Mechanical and Materials Engineering.

Upotreba 3D ispisa raste posljednjih godina, omogućujući industrijskim inženjerima da brzo pretvore prilagođene dizajne na računalu u širok raspon proizvoda, uključujući nosive uređaje, baterije i dijelove zrakoplova.

Ali za inženjere, pokušaj razvoja ispravnih postavki za njihove projekte ispisa težak je i neučinkovit. Inženjeri moraju odlučiti o materijalima, konfiguraciji pisača i tlaku raspršivanja mlaznice, primjerice, što sve utječe na konačni proizvod.

Qiu je nekoliko godina istraživao razvoj složenih, realističnih 3D tiskanih modela ljudskih organa koji se mogu koristiti u obuci kirurga ili ocjenjivanju uređaja za ugradnju. Ti modeli moraju uključivati ​​mehanička i fizička svojstva stvarnog organa, uključujući vene, arterije, kanale i druge detaljne strukture.

Qiu, Jana Doppa, suautorica i izvanredna profesorica računalnih znanosti na WSU-u i njihovi studenti koristili su AI tehniku ​​pod nazivom Bayesian Optimization za obuku i pronalaženje optimiziranih postavki 3D ispisa. Nakon što je AI uvježban, istraživači su mogli optimizirati tri različita cilja za svoje modele organa, geometrijsku preciznost modela, njegovu težinu ili koliko je porozan i vrijeme ispisa. Poroznost modela organa važna je za kiruršku praksu, jer se mehanička svojstva modela mogu mijenjati ovisno o njegovoj gustoći.

Istraživači su prvo uvježbali računalni program da ispiše probni kirurški model prostate. Budući da je algoritam općenito moguće generalizirati, lako bi ga mogli promijeniti malim prilagodbama kako bi ispisali model bubrega.

"To znači da se ova metoda može koristiti za proizvodnju drugih kompliciranijih biomedicinskih uređaja, pa čak i za druga područja", rekao je Qiu.