Dopasowane do potrzeb biomateriały kostne
CT to zaawansowana technika obrazowania, która odtwarza trójwymiarowy obraz na podstawie licznych "plastrów" materiału. Materiał jest następnie reprezentowany przez woksele, jednostki małej objętości, które pozwalają na szczegółowe przedstawienie topologii i geometrii materiału. Komercyjne wykorzystanie obrazów CT do strukturalnego projektowania biomateriałów i implantów jest obecnie utrudnione za sprawą braku analogicznych danych fizykochemicznych, które zasilałyby modele mechaniczne dla potrzeb metody elementów skończonych (FEM). Zamiast tego bioinżynierowie korzystają z analiz regresji lub snują przypuszczenia w oparciu o doświadczenie, przez co wnioski są źle dopasowane do potrzeb projektowania wspomaganego komputerowo (CAD). Niedawno naukowcy prowadzący pionierskie badania opracowali nowatorskie techniki ekstrakcji danych składu chemicznego ze skanów CT i przekształcania ich we właściwości materialne. Dzięki dofinansowaniu ze środków UE wykorzystano tę wiedzę do stworzenia narzędzi symulacyjnych dla potrzeb ortopedii i inżynierii tkanek kostnych w ramach projektu BIO-CT-EXPLOIT ("Innovative simulation tool for bone and bone biomaterials, based on enhanced CT-data exploitation"). Badacze przede wszystkim szukali rozwiązania umożliwiającego reprezentowanie swoistych dla pacjenta właściwości w postaci intuicyjnego i przyjaznego dla użytkownika pakietu programowego, przeznaczonego do planowania operacji przez lekarzy. Skany CT licznych modyfikowanych i naturalnych materiałów kostnych wraz z obszernymi testami mechanicznymi biomateriałów usprawniły stworzenie algorytmów umożliwiających przekształcenie swoistych dla wokseli wolumetrycznych informacji radiograficznych w trzy różne typy właściwości elastycznych. Właściwości te połączono z narzędziami analizy obrazu, by stworzyć kompletny pakiet programowy. Oprogramowanie symulacyjne BIO-CT-EXPLOIT jest cennym narzędziem dla lekarzy, które umożliwia staranniejsze zaplanowanie operacji i dopasowanie wszczepów tkanki i rusztowań do indywidualnych potrzeb pacjenta. Naukowcy przewidują przedłużenie życia pacjentów oraz mniejszą ilość powikłań, co ma szczególne znaczenie dla starzejącej się populacji UE. Precyzyjne przekształcenie danych CT we właściwości mechaniczne bez wątpienia znajdzie zastosowanie w wielu innych dziedzinach badań nad materiałami.
