物理科技生物学-PHYICA

3D打印和机器学习联合起来改进人工耳蜗

医学研究 2022-05-14 21:51:37

仿生耳蜗的制作过程:创建一个电模拟骨基质(上图)和基质内的螺旋形耳蜗结构(下图)

信用:伊克曼雷 一个由工程师和临床医生组成的团队使用3D打印技术创建了复杂的人类耳蜗复制品——听觉内耳的螺旋形空心骨——并将其与机器学习相结合,以推进对人工耳蜗植入(CI)患者耳内“电流扩散”的临床预测

众所周知,“电流扩散”或电刺激扩散会影响CI性能,并导致用户的听力“模糊”,但迄今为止,还没有足够的测试模型来复制人类耳蜗中的问题

CIs改变了成千上万患有严重听力损失的人的生活

然而,手术植入的医疗设备的功效受到“电流扩散”的阻碍,这种现象是由耳蜗导管内液体的高电导率引起的

这些液体阻止CI用户的听觉神经被准确地刺激,使许多用户感觉到的声音经历明显的失真

人类耳蜗的大小和形状对每个人来说都是独一无二的,并且因人而异

再加上其棘手的位置和复杂的解剖结构,这使得它成为最难研究的组织之一,因此,分析正在进行的“电流扩散”问题并不容易

现在,一个跨学科的研究团队已经能够分析人工耳蜗患者的电场成像数据,这要归功于带有可调电解剖的3D打印耳蜗

3D打印模型允许研究人员研究仿生耳蜗的耳蜗形状和电特性如何影响电场成像中测量的“电流扩散”

一旦与机器学习相结合,这种联合建模方法可以预测人工耳蜗使用者的“电流扩散”,并首次外推患者耳蜗组织电阻率的范围

研究结果发表在《自然通讯》杂志上

学分:剑桥大学 该研究的主要作者,博士

D

剑桥大学生物交互研究小组的一名学生说:“我们的3D打印耳蜗模型库捕捉了人类耳蜗管腔可以采用的几何形状范围,并且设计有复制真实骨电阻率的电模拟骨基质

3D打印的耳蜗模型还具有适合多CI电极插入的机械特性

我们的“打印-学习”联合建模概念可以帮助解读患者耳蜗的不同特征如何影响刺激的传播

" Addenbrooke医院耳科和颅底外科教授Manohar Bance教授说:“接下来的步骤是使用这种联合建模方法来了解不同疾病状态下的患者电场成像

g

耳硬化症(一种导致听力损失的罕见疾病)

这将有助于我们了解在疾病状态下是否存在不同的耳蜗传导性,这可能会导致对其他结构(如面神经)的不必要的刺激

它还将帮助我们诊断正在经历异常声音感觉的患者,以试图理解他们的传导路径是否不同

从更大的角度来看,我们计划从这里开始尝试打印电模拟整个头部,以了解从植入物到输入端接地电极的电流路径,从而更好地模拟体内条件

" 博士;医生

剑桥大学生物工程副教授、生物国际研究小组组长黄说:“我们都意识到人工智能(AI)的巨大力量,但AI需要从一组好的数据开始学习

由于患者隐私、患者安全和伦理问题,很难获得全面记录和表征的临床数据

因此,3D打印是创建物理模型的强大工具,它可以提供特征良好的训练数据集,作为机器学习临床数据的专用替代

本研究中展示的联合建模原理可用于解决临床建模和医疗保健应用的其他领域

"

来源:由phyica.com整理转载自PH,转载请保留出处和链接!

本文链接:http://www.phyica.com/yixueyanjiu/16226.html

发表评论

用户头像 游客
此处应有掌声~

评论列表

还没有评论,快来说点什么吧~