伯明翰大学的研究人员与设计及软件专家Autodesk、制造技术中心（英国国家增材制造中心）和伯明翰大学医院合作，使用一种名为生成设计的技术生产了一种可用于治疗骨关节炎的膝关节植入物。
一篇概念验证论文描述了一种生成设计的患者专用骨固定装置的详细设计和先进制造工艺的全面工作流程，发表在《增材制造进展》上。
生成式设计使用人工智能（AI）和机器学习来设计零件，这些零件可以被制造成绝对最佳的用途。例如，对于一架飞机或一辆汽车来说，这可能是一种即轻又强的部件，从而提高燃料效率，减少二氧化碳排放。这项研究是生成设计在生物医学可植入装置上的第一个已知应用。
能够在医疗应用中使用这种技术有几个优点。例如，目前用于治疗膝关节炎的膝关节植入物的形状和尺寸都很有限。虽然新的3D打印技术已经开始被用于根据患者的体型设计植入物，但这并不考虑手术计划以及患者的体重或活动水平带来的限制。这些是了解患者解剖结构和膝关节植入物如何相互作用的重要因素，对植入物设计和术后康复至关重要。
生成式设计允许种植体具有生物力学特异性，因此种植体可以根据其将要承受的负载进行定制。这也使最终产品更轻，不那么突出，微创，这意味着患者将愈合得更快，也不太可能需要翻修手术。
在这项新研究中，研究人员阐述了欧特克软件得设计如何被制造和加工成功能原型，包括过程中有多少可以自动化。
伯明翰大学的研究生兼首席研究员Sanjeevan Kanagalingam先生说：“在膝关节手术中用于治疗骨关节炎的‘一刀切’方法可能会导致严重的并发症，主要是由于过度设计的植入物设计，从而限制了手术的采用和患者的预后。”这种人工智能集成设计接口允许我们配置定制的手术计划参数，并考虑个人生物力学信息，并将其与嵌入式制造智能协同结合，为每个患者定制医疗级钛植入体模型。”
同样来自伯明翰大学的首席研究员兼高级讲师Lauren Thomas-Seale博士补充道:“该项目团队的学术、工业和临床知识的结合，以及生成设计提供的广阔设计空间，已经产生了前所未有的植入体设计。”这种方法，注意到项目团队的多样性，使设计过程能够考虑到患者之间的许多差异，例如男性和女性体重的差异。”
下一步将是对这些设备进行机械测试，看看它们在负载下的弯曲程度。如果成功，该团队将最终进行临床测试。
Kanagalingam总结道:“这种生成设计方法不仅增加了患者特异性的骨固定物，而且在为髋部、肩部和颌面外科手术设计患者特异性负重植入物时，还可以作为一种新颖、多功能的框架。
