El potencial del aprendizaje profundo para avanzar en las aplicaciones clínicas de la biomecánica computacional
Autores: Truskey, George A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El potencial del aprendizaje profundo para avanzar en las aplicaciones clínicas de la biomecánica computacional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Biomecánica computacional
Información específica del paciente
Aplicaciones cardiovasculares
Aprendizaje profundo
Diagnósticos en tiempo real del paciente
Enfermedades cardiovasculares
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Cuando se combina con la información del paciente proporcionada por técnicas de imagen avanzadas, la biomecánica computacional puede proporcionar información detallada específica del paciente sobre las tensiones y deformaciones que actúan sobre los tejidos, lo cual puede ser útil para diagnosticar y evaluar tratamientos para enfermedades y lesiones. Este enfoque está más avanzado en aplicaciones cardiovasculares pero se puede aplicar a otros tejidos. Los desafíos para avanzar en la biomecánica computacional para diagnósticos y tratamientos en tiempo real de pacientes incluyen errores e información faltante en los datos del paciente, los grandes requisitos computacionales para las soluciones numéricas a ecuaciones biomecánicas multiscale, y la incertidumbre sobre las condiciones de contorno y las relaciones constitutivas. Esta revisión resume los esfuerzos actuales para utilizar el aprendizaje profundo para abordar estos desafíos e integrar grandes conjuntos de datos y métodos computacionales para permitir información clínica en tiempo real. Los ejemplos provienen de la mecánica de fluidos cardiovascular, la mecánica de tejidos blandos y la biomecánica ósea. La aplicación de redes neuronales convolucionales de aprendizaje profundo puede reducir el tiempo necesario para completar la segmentación de imágenes, el mallado y la solución de modelos de elementos finitos, además de mejorar la precisión de las condiciones de entrada y salida. Tales avances probablemente facilitarán la adopción de estos modelos para ayudar en la evaluación de la gravedad de enfermedades cardiovasculares y el desarrollo de nuevos tratamientos quirúrgicos.
Descripción
Cuando se combina con la información del paciente proporcionada por técnicas de imagen avanzadas, la biomecánica computacional puede proporcionar información detallada específica del paciente sobre las tensiones y deformaciones que actúan sobre los tejidos, lo cual puede ser útil para diagnosticar y evaluar tratamientos para enfermedades y lesiones. Este enfoque está más avanzado en aplicaciones cardiovasculares pero se puede aplicar a otros tejidos. Los desafíos para avanzar en la biomecánica computacional para diagnósticos y tratamientos en tiempo real de pacientes incluyen errores e información faltante en los datos del paciente, los grandes requisitos computacionales para las soluciones numéricas a ecuaciones biomecánicas multiscale, y la incertidumbre sobre las condiciones de contorno y las relaciones constitutivas. Esta revisión resume los esfuerzos actuales para utilizar el aprendizaje profundo para abordar estos desafíos e integrar grandes conjuntos de datos y métodos computacionales para permitir información clínica en tiempo real. Los ejemplos provienen de la mecánica de fluidos cardiovascular, la mecánica de tejidos blandos y la biomecánica ósea. La aplicación de redes neuronales convolucionales de aprendizaje profundo puede reducir el tiempo necesario para completar la segmentación de imágenes, el mallado y la solución de modelos de elementos finitos, además de mejorar la precisión de las condiciones de entrada y salida. Tales avances probablemente facilitarán la adopción de estos modelos para ayudar en la evaluación de la gravedad de enfermedades cardiovasculares y el desarrollo de nuevos tratamientos quirúrgicos.