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Prótesis de disco de nueva generación diseñada en Mathematica
Las imágenes de escaneo en formato DICOM se importan a Mathematica y se mejoran según sea necesario, luego se realiza un ajuste tridimensional mediante un algoritmo de “globo” desarrollado en Mathematica.
Desafío
Investigar soluciones mejoradas para el reemplazo de discos espinales.
Beneficios
- Mayor alivio del dolor y mejor movilidad para los pacientes
- Hito importante hacia métodos de tratamiento significativamente más avanzados
- Desarrollo adicional de una aplicación de código abierto para uso médico
Solución
Explorar un nuevo proceso de diseño protésico utilizando Mathematica.
La ventaja Wolfram
- Un sistema integrado para todo el flujo de trabajo
- Compatibilidad con formatos estándar de la industria DICOM y STL
- Código mucho más compacto que con otros lenguajes
Aproximadamente entre el 15 y el 20 por ciento de todas las personas viven con dolor de espalda crónico. Con el creciente éxito de los reemplazos de cadera y rodilla, los investigadores esperan lograr resultados similares para las dolencias de la espalda con un reemplazo de disco intervertebral para la columna.
La Universidad Tecnológica de Eindhoven y la Organización Neerlandesa para la Investigación Aplicada han desarrollado nuevos algoritmos y un flujo de trabajo completo en Mathematica para construir placas terminales personalizadas para prótesis de disco. La fijación adecuada del disco a las vértebras es de gran importancia para los resultados del paciente, pero las prótesis actuales son más o menos de diseño único para todos. La alineación imperfecta a menudo conduce a complicaciones como aumento de la presión en la columna vertebral, desgaste excesivo y otras dificultades.
Usando modernas resonancias magnéticas y tomografías computarizadas en 3D, se puede determinar la forma exacta de un disco personalizado sin necesidad de cirugía. Esto es posible gracias a una técnica de segmentación que es tanto más precisa como más fácil de comprender que otros métodos. Imagine un pequeño globo inflándose entre dos vértebras espinales hasta que quede perfectamente adaptado a las superficies vertebrales. Esos contornos podrían entonces utilizarse para modelar la geometría de la prótesis necesaria.
Las imágenes de escaneo en formato DICOM se importan en Mathematica y se mejoran según sea necesario, seguidas de un ajuste tridimensional mediante un algoritmo de “globo” desarrollado en Mathematica. Los resultados se exportan en formato STL directamente a una máquina CNC, que crea placas terminales conformales individuales que pueden fijarse a las superficies vertebrales. Investigaciones adicionales sobre otros aspectos de la prótesis, tales como la creación de una articulación flexible, el material de la placa terminal y recubrimientos biocompatibles, están en curso.
Los investigadores esperan eventualmente poner esta técnica y el complemento especializado de código abierto de Mathematica que la habilita a disposición de la comunidad médica en general. Otras posibles aplicaciones de este método incluyen la segmentación de la forma del cerebro, ventrículos, huesos, dientes o incluso objetos no fisiológicos.