Nuevo enfoque en el diseño inteligente de implantes craneales personalizados a través de KBE

Abstract

The need of adapting intelligent design to the medical domain in order to develop applications adjusted to the needs of patients has driven the creation of tools capable of combining product customization with cost reduction, integrating all the knowledge involved in the process in an organized manner. The present study investigates a new approach in the application of Knowledge-Based Engineering (KBE) to the automation of the implant design process. Furthermore, the customization of implants is achieved, adapting to the anatomy of the patient and attaining structural, functional and aesthetic biocompatibility. A KBE based tool, capable of performing customized design of cranial implants, is defined. To that avail, CATIA® software -which incorporates KBE and CAD (Computer Aided Design) modules - is used. The developed program performs an automatic modelling of a volume that covers an existing skull defect, based on the knowledge gathered and the restrictions indicated by the user. As an added option, the volume generated may be machined using RP (Rapid Prototyping) techniques

La necesidad de adaptar el diseño inteligente al ámbito médico para desarrollar aplicaciones ajustadas a las características del paciente impulsa la creación de herramientas capaces de aunar la personalización del producto con la reducción de costes, integrando todo el conocimiento del proceso de manera organizada. Este estudio investiga un nuevo enfoque para la aplicación de la Ingeniería Basada en el Conocimiento (KBE, Knowledge-Based Engineering) en la automatización del proceso de diseño de implantes. Además, se logra la personalización de dichos implantes, adaptándose a la anatomía del paciente y consiguiendo una biocompatibilidad estructural, funcional y estética. Se define una herramienta basada en KBE capaz de realizar un diseño personalizado de implantes para la zona craneal. Para tal fin, se utiliza la herramienta informática CATIA®, donde están incluidos como módulos los sistemas KBE y CAD (Computer-Aided Design). El programa creado realiza un modelado automático de un volumen para cubrir un defecto craneal existente a partir del conocimiento recogido y de las restricciones indicadas por el usuario. Se añade la posibilidad de que el volumen generado sea mecanizado mediante técnicas de prototipado rápido (RP, Rapid Prototyping).