本公開涉及用于優(yōu)化用于再生醫(yī)學(xué)的人造器官打印和支架選擇的框架。本文所描述的技術(shù)可以例如應(yīng)用于器官的打印和/或涉及例如人造四肢、心臟、瓣膜、脈管系統(tǒng)、腎臟、肺部、肝臟、前列腺、膀胱、卵巢、眼睛和皮膚的支架。

背景技術(shù)：

許多疾病當(dāng)前利用受影響的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的置換或修復(fù)來治療。在大多數(shù)情況中，植入設(shè)備以模仿原始解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的形態(tài)和功能。例如，裸露金屬和藥物洗脫內(nèi)支架用于冠狀動(dòng)脈疾病的治療，支架用于治療動(dòng)脈瘤，并且人造主動(dòng)脈瓣用于瓣膜置換。然而，大多數(shù)設(shè)備遭受生物兼容性和個(gè)性化的缺乏。由于大多數(shù)置換設(shè)備是基于用于結(jié)構(gòu)完整性的金屬部分（例如冠狀動(dòng)脈內(nèi)支架），因此它們激勵(lì)免疫響應(yīng)。此外，當(dāng)前設(shè)備僅以離散的選項(xiàng)集合出現(xiàn)，以主要降低開發(fā)和制造成本。例如，主動(dòng)脈瓣置換設(shè)備通常以在大小方面變化（例如具有模型之間的3mm差距）的三個(gè)選項(xiàng)可用。因此，存在個(gè)性化的顯著缺乏，因?yàn)榛颊叩慕馄蕦W(xué)結(jié)構(gòu)可以展現(xiàn)多種多樣的不同形狀，所述多種多樣的不同形狀不可能利用有限數(shù)目的離散設(shè)備選項(xiàng)來捕捉。

因此，在臨床實(shí)踐中期望更加個(gè)性化的設(shè)備創(chuàng)建方案。預(yù)期在于個(gè)性化設(shè)備可以改進(jìn)當(dāng)前過程結(jié)果。在復(fù)雜解剖學(xué)變形的情況下，諸如在兒科情況下，個(gè)性化模型可能是僅有的可行選項(xiàng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例通過提供涉及可以應(yīng)用于用于再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用的器官打印和支架選擇的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)框架的方法、系統(tǒng)和裝置，來解決和克服以上缺點(diǎn)和缺陷中的一個(gè)或多個(gè)。所公開的技術(shù)使得能夠?qū)κ苡绊懙慕馄蕦W(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行形態(tài)學(xué)建模并且隨后使用計(jì)算模型來設(shè)計(jì)最優(yōu)器官模型。取代于僅關(guān)于其參數(shù)來優(yōu)化計(jì)算模型，在優(yōu)化過程中合并打印機(jī)規(guī)范。最終模型可以使用3D生物打印機(jī)來打印并且直接用于器官置換。所公開的技術(shù)還使得能夠?qū)κ苡绊懙慕馄蕦W(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行形態(tài)學(xué)建模并且隨后設(shè)計(jì)最優(yōu)支架。最終支架設(shè)計(jì)可以被制造（例如使用3D打印機(jī)）和直接使用或用作用于要求不能被打印的特定材料的支架的模具。

根據(jù)一些實(shí)施例，一種用于生成用于個(gè)體的個(gè)性化支架的方法包括獲取對(duì)應(yīng)于所意圖的支架位置的感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的圖像以及獲取涉及感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果?；趫D像和測(cè)試結(jié)果生成一個(gè)或多個(gè)功能規(guī)范。在上述方法的一些實(shí)施例中，功能規(guī)范包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算模型參數(shù)。這些計(jì)算模型參數(shù)可以包括例如感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的機(jī)械性質(zhì)和/或幾何特征的指示。功能規(guī)范還可以（或可替換地）包括一個(gè)或多個(gè)臨床參數(shù)。這些臨床參數(shù)可以包括例如對(duì)應(yīng)于感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的直徑、射血分?jǐn)?shù)、流或體積中的一個(gè)或多個(gè)。一旦生成功能規(guī)范，它們可以用于選擇一個(gè)或多個(gè)支架參數(shù)。在上述方法的一些實(shí)施例中，通過基于功能規(guī)范從數(shù)據(jù)庫選擇支架參數(shù)的初始集合并且然后使用功能計(jì)算模型優(yōu)化支架參數(shù)的初始集合以得出功能規(guī)范，來基于一個(gè)或多個(gè)功能規(guī)范選擇支架參數(shù)。一旦選擇支架參數(shù)，它們可以用于生成最終支架。

在上述方法中，各種技術(shù)可以應(yīng)用于生成最終支架。在一些實(shí)施例中，使用添加制造過程生成最終支架。該添加制造過程可以包括例如立體光刻（STL）四面體模型的生成，其中針對(duì)每一個(gè)四面體的材料性質(zhì)對(duì)應(yīng)于支架參數(shù)。在其它實(shí)施例中，最終支架通過基于一個(gè)或多個(gè)支架參數(shù)創(chuàng)建模具并且使用模具來使最終支架生長(zhǎng)而生成。在其它實(shí)施例中，支架參數(shù)包括最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)集合，最終支架通過標(biāo)識(shí)描述一個(gè)或多個(gè)功能規(guī)范與對(duì)應(yīng)于三維打印機(jī)的打印機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系的映射函數(shù)并且選擇一個(gè)或多個(gè)所期望的輸出特性而生成。最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)集合通過根據(jù)一個(gè)或多個(gè)所期望的輸出特性優(yōu)化映射函數(shù)而生成。然后，三維打印機(jī)可以用于根據(jù)最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)集合打印個(gè)性化器官。

根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例，一種用于生成用于個(gè)體的個(gè)性化器官模型的方法包括獲取對(duì)應(yīng)于器官的感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的圖像以及獲取涉及感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果?；趫D像和測(cè)試結(jié)果確定一個(gè)或多個(gè)當(dāng)前功能規(guī)范（例如計(jì)算模型參數(shù)和/或臨床參數(shù)）。然后，標(biāo)識(shí)描述一個(gè)或多個(gè)當(dāng)前功能規(guī)范與對(duì)應(yīng)于三維生物打印機(jī)的打印機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系的映射函數(shù)。選擇所期望的輸出特性并且通過根據(jù)一個(gè)或多個(gè)所期望的輸出特性優(yōu)化映射函數(shù)來生成最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)集合。三維生物打印機(jī)然后可以用于根據(jù)最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)集合打印個(gè)性化器官置換。

根據(jù)其它實(shí)施例，一種用于生成個(gè)性化再生醫(yī)學(xué)設(shè)備（例如置換器官）的系統(tǒng)包括成像設(shè)備、處理計(jì)算機(jī)和三維打印機(jī)（例如生物打印機(jī)）。成像設(shè)備配置成獲取對(duì)應(yīng)于個(gè)性化再生醫(yī)學(xué)設(shè)備的意圖使用位置的感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的圖像。處理計(jì)算機(jī)配置成從成像設(shè)備接收感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的圖像，獲取涉及感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果，基于圖像和測(cè)試結(jié)果生成一個(gè)或多個(gè)功能規(guī)范，并且基于一個(gè)或多個(gè)功能規(guī)范確定一個(gè)或多個(gè)打印機(jī)參數(shù)。在一些實(shí)施例中，打印機(jī)參數(shù)包括通過標(biāo)識(shí)映射函數(shù)確定的最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)集合，所述映射函數(shù)描述功能規(guī)范與對(duì)應(yīng)于三維打印機(jī)的可用打印機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系。選擇一個(gè)或多個(gè)所期望的輸出特性，并且通過根據(jù)一個(gè)或多個(gè)所期望的輸出特性優(yōu)化映射函數(shù)來生成最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)集合。上述系統(tǒng)中的三維打印機(jī)配置成使用一個(gè)或多個(gè)打印機(jī)參數(shù)生成個(gè)性化再生醫(yī)學(xué)設(shè)備。

本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖進(jìn)行的說明性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述而使得清楚。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀時(shí)，本發(fā)明的前述和其它方面從以下詳細(xì)描述最好地理解。出于說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出目前優(yōu)選的實(shí)施例，然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于所公開的特定手段。包括在附圖中的是以下各圖：

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于優(yōu)化用于再生醫(yī)學(xué)的人造器官打印和支架選擇的系統(tǒng)；

圖2提供了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于制造解剖學(xué)器官的示例過程；

圖3提供了根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造患者特定支架的示例過程；

圖4圖示了其內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性計(jì)算環(huán)境。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容根據(jù)指向涉及處理醫(yī)學(xué)圖像和臨床人工（patent）數(shù)據(jù)以提供個(gè)性化結(jié)構(gòu)和經(jīng)創(chuàng)制的組織以用于使用在再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的方法、系統(tǒng)和裝置的若干實(shí)施例描述了本發(fā)明。例如，在一些實(shí)施例中，本文所描述的技術(shù)可以用于創(chuàng)建個(gè)性化“支架”。如本文所使用的，術(shù)語支架是指其上可以植入或“播種”組織生長(zhǎng)細(xì)胞以支持三維組織形成的人造結(jié)構(gòu)。因此，支架可以用于使組織生長(zhǎng)以便置換或修復(fù)患病器官和解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)施例中，關(guān)于生物打印機(jī)開發(fā)經(jīng)優(yōu)化的且個(gè)性化的器官模型。該模型可以使用生物打印機(jī)直接打印并且還用作用于患病解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的置換。本文所描述的技術(shù)可以例如應(yīng)用于涉及人造四肢、心臟、瓣膜、脈管系統(tǒng)、腎臟、肺部、肝臟、前列腺、膀胱、卵巢、眼睛和皮膚的結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建。

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于優(yōu)化用于再生醫(yī)學(xué)的人造器官打印和支架選擇的系統(tǒng)100。成像設(shè)備105用于獲取感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)圖像。在圖1的示例中，示出磁共振成像（MR）掃描儀。然而，在其它實(shí)施例中，可以采用本領(lǐng)域中一般已知的其它成像設(shè)備，諸如而非限制的：計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)（CT）掃描儀、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)（PET）掃描儀或超聲設(shè)備。此外，在一些實(shí)施例中，使用多個(gè)模態(tài)來獲取成像數(shù)據(jù)并且將成像數(shù)據(jù)聚合以提供對(duì)應(yīng)于感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的各種類型的圖像數(shù)據(jù)。

處理計(jì)算機(jī)120經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)110從成像設(shè)備105接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。該計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)110可以使用各種硬件平臺(tái)來配置。例如，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)110可以使用IEEE 802.3（以太網(wǎng)）或IEEE 802.11（無線）聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分離地或組合地實(shí)現(xiàn)。此外，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)110可以利用各種通信工具實(shí)現(xiàn)，所述通信工具包括例如TCP/IP協(xié)議套件。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)110是因特網(wǎng)。虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）可以用于跨計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)110擴(kuò)展專用網(wǎng)絡(luò)。由處理計(jì)算機(jī)120接收的圖像數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫125中。該數(shù)據(jù)庫125可以例如使用諸如Microsoft Acess^TM之類的數(shù)據(jù)庫封裝或諸如Microsoft SQL Server?、mySQL或postgreSQL之類的DBMS實(shí)現(xiàn)。

處理計(jì)算機(jī)120可操作耦合到用戶接口130，用戶接口130允許臨床醫(yī)生向處理計(jì)算機(jī)120提供體外和體內(nèi)測(cè)試結(jié)果。這些測(cè)試結(jié)果可以包括例如涉及感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的測(cè)量結(jié)果，諸如直徑、射血分?jǐn)?shù)、流和體積?；谒邮盏降膱D像和測(cè)試結(jié)果，開發(fā)一個(gè)或多個(gè)功能規(guī)范。這些功能規(guī)范可以包括計(jì)算模型參數(shù)（例如幾何形狀、機(jī)械性質(zhì)，諸如組織硬度等）、臨床參數(shù)/測(cè)量結(jié)果（例如直徑、射血分?jǐn)?shù)、流、體積）或指定感興趣的器官的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的任何其它參數(shù)。

繼續(xù)參照?qǐng)D1，處理計(jì)算機(jī)120使用功能規(guī)范來確定對(duì)應(yīng)于三維打印機(jī)115的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。打印機(jī)參數(shù)使用功能規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化以產(chǎn)生具有所期望的特性的輸出。在一些實(shí)施例中，標(biāo)識(shí)描述功能規(guī)范與在三維打印機(jī)115上可用的打印機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系的映射函數(shù)。通過根據(jù)所期望的特性優(yōu)化映射函數(shù)來生成最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)。以下關(guān)于圖2更加詳細(xì)地描述該過程。

一旦生成，將由處理計(jì)算機(jī)120生成的打印機(jī)參數(shù)發(fā)送至三維打印機(jī)115以便打印再生醫(yī)學(xué)設(shè)備。在一些實(shí)施例中，再生醫(yī)學(xué)設(shè)備是活細(xì)胞可以在其上使用于個(gè)體的置換器官生長(zhǎng)的支架。在這些實(shí)施例中，三維打印機(jī)115使用包括活細(xì)胞和諸如可生物降解的聚合物或膠原質(zhì)之類的支架材料的“墨”。支架材料提供細(xì)胞稍后將在其上生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)每一層被打印時(shí)，其凝固（例如使用熱量、化學(xué)品或紫外光）。該逐層過程被稱為“添加制造”，因?yàn)橥瓿傻闹Ъ芡ㄟ^添加材料以構(gòu)建三維形狀而制成。在其它實(shí)施例中，再生醫(yī)學(xué)設(shè)備是置換器官并且三維打印機(jī)115是生物打印機(jī)。如本領(lǐng)域中所理解的，生物打印機(jī)使用添加制造技術(shù)來在層中沉積活細(xì)胞材料，所述層的厚度取決于被打印的組織。在一些實(shí)施例中，三維打印機(jī)115提供混合功能性，使得相同打印機(jī)可以用于生成支架和/或置換器官。

一旦三維打印機(jī)115已經(jīng)完成打印器官，將組織存儲(chǔ)在被稱為“生物反應(yīng)器”的孵化器中。當(dāng)在生物反應(yīng)器中時(shí)，組織成熟以準(zhǔn)備使用在患者的身體中。此外，可以在器官處于生物反應(yīng)器中的同時(shí)執(zhí)行測(cè)試以確認(rèn)其能夠如所設(shè)計(jì)的那樣執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)指出的是，在一些實(shí)施例中，專用生物打印機(jī)可以用于直接在患者的身體中打印。在該情況下，所打印的組織可以直接在患者的身體中成熟并且可以省略生物反應(yīng)器中的孵化。

圖2提供了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于制造解剖學(xué)器官的示例過程200。在步驟205處，使用一個(gè)或多個(gè)成像設(shè)備（例如圖1中的成像設(shè)備105）獲取感興趣的解剖學(xué)區(qū)域（包括感興趣的解剖學(xué)器官）的圖像。圖像數(shù)據(jù)可以使用本領(lǐng)域中已知的任何技術(shù)獲取，所述技術(shù)包括而非限制的：采用CT、超聲和MRI成像模態(tài)的獲取技術(shù)。數(shù)據(jù)在本質(zhì)上可以是時(shí)間的（即在不同時(shí)間戳處獲?。┗蚍菚r(shí)間的。在步驟210處，接收涉及感興趣的解剖學(xué)器官的一個(gè)或多個(gè)體外和體內(nèi)測(cè)試的結(jié)果。被執(zhí)行以生成在步驟210處所接收的信息的確切測(cè)試將例如基于感興趣的器官和該器官中存在的任何疾病或紊亂而變化。例如，測(cè)試可以在瓣膜上執(zhí)行以測(cè)量流或體積。

接著，在步驟215處，測(cè)量感興趣的器官并且基于所獲取的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行建模，從而導(dǎo)致功能規(guī)范v₀ 。功能規(guī)范v₀ 可以表示計(jì)算模型參數(shù)（例如幾何形狀、機(jī)械性質(zhì)，諸如組織硬度、幾何形狀等）、臨床參數(shù)/測(cè)量結(jié)果（例如直徑、射血分?jǐn)?shù)、流、體積）或指定器官的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的任何其它參數(shù)。

在步驟220處，功能規(guī)范v₀ 用于確定用于能夠打印器官的生物打印機(jī)的參數(shù)。生物打印機(jī)的輸出是從輸入v₀ 到輸出v₁ 的所期望的特性的映射函數(shù)M ，借此，打印機(jī)由其設(shè)置p控制：

其中δ 是無窮小的數(shù)字并且p 是打印參數(shù)。這些打印參數(shù)根據(jù)模型和生物打印機(jī)的可用特征而變化。可以使用的參數(shù)示例包括而非限制的：噴嘴直徑、材料上的壓力和打印速度。在一些實(shí)施例中，在值的范圍中指定可用打印參數(shù)以簡(jiǎn)化可行參數(shù)組合的標(biāo)識(shí)。

在一些實(shí)施例中，優(yōu)化方案用于找到最小化所期望的輸出v₁ 和打印機(jī)輸出的偏差的經(jīng)優(yōu)化的打印參數(shù)，這通過關(guān)于打印機(jī)參數(shù)p 的映射函數(shù)M (p , v₀ )來表征：

各種技術(shù)可以用于求解該方程，包括例如采用梯度法（例如梯度下降）的技術(shù)。最后，在步驟225處，利用最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)打印器官。所打印的器官然后可以用作用于患病器官或解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的置換。

圖3提供了根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造患者特定支架的示例過程300。圖3中所示的過程300將圖2中所呈現(xiàn)的一般概念擴(kuò)展到其中使用三維打印機(jī)創(chuàng)建用于器官的支架而不是器官自身的情形。在步驟305處，獲取感興趣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)（包括感興趣的（多個(gè)）器官）的圖像。圖像數(shù)據(jù)可以使用本領(lǐng)域中已知的任何技術(shù)獲取，所述技術(shù)包括而非限制的：采用CT、超聲和MRI成像模態(tài)的技術(shù)。在一些實(shí)例中，所獲取的數(shù)據(jù)可以是時(shí)間的（即在不同時(shí)間戳處獲取）。在步驟310處，接收涉及感興趣的解剖學(xué)器官的一個(gè)或多個(gè)體外和體內(nèi)測(cè)試的結(jié)果。如以上關(guān)于圖2討論的示例那樣，包括在測(cè)試結(jié)果中的確切信息將根據(jù)所瞄準(zhǔn)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和疾病而變化。

接著，在步驟315處，在步驟305處獲取的患者數(shù)據(jù)用于測(cè)量和對(duì)感興趣的器官建模以便生成器官的功能規(guī)范v 。功能規(guī)范v 可以表示計(jì)算模型參數(shù)（例如幾何形狀、機(jī)械性質(zhì)，諸如組織硬度等）、臨床參數(shù)/測(cè)量結(jié)果（例如直徑、射血分?jǐn)?shù)、流、體積）或指定器官的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的任何其它參數(shù)。這些測(cè)量中的一些可以直接在步驟305處所獲取的圖像數(shù)據(jù)上做出。例如，瓣膜的直徑可以直接在圖像中手動(dòng)或使用本領(lǐng)域中一般已知的自動(dòng)化技術(shù)來測(cè)量。對(duì)于更復(fù)雜的信息，可以再次使用本領(lǐng)域中已知的任何技術(shù)，從在步驟305和310處獲取的圖像數(shù)據(jù)和/或測(cè)試結(jié)果開發(fā)器官的3D模型。通過使用該模型，器官結(jié)構(gòu)和行為可以被更透徹地分析以便開發(fā)用于器官的更魯棒的功能規(guī)范v 。

繼續(xù)參照?qǐng)D3，在步驟320處，基于功能規(guī)范v 選擇可以用于制造的最優(yōu)支架參數(shù)s₀。在320處，基于預(yù)先存在的患者數(shù)據(jù)（例如存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中）確定v 與s 之間的相關(guān)性。例如，v 可以表示理想支架的幾何形狀信息。因此，給定v 已知的情況下的健康患者的數(shù)據(jù)庫，可以基于功能規(guī)范v 找到類似的患者（例如使用歐幾里得距離或另一適當(dāng)?shù)南嗨贫榷攘恳员容^v 和數(shù)據(jù)庫記錄）。

在步驟325處，基于功能計(jì)算模型優(yōu)化支架的規(guī)范v 。在步驟325處應(yīng)用的計(jì)算模型是功能模型，并且可以關(guān)于其對(duì)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)或器官的解剖學(xué)和功能性質(zhì)的影響探索不同支架參數(shù)設(shè)置s 。支架參數(shù)s 是計(jì)算模型的所有參數(shù)的子集。計(jì)算模型可以幫助人們廉價(jià)地（沒有3D打?。┳C實(shí)某些支架參數(shù)s 關(guān)于功能規(guī)范v 的影響。例如，考慮接近心力衰竭并且要求心臟置換的患者。目標(biāo)可以是將射血分?jǐn)?shù)帶到大于50%（因此這將是功能規(guī)范v ）?，F(xiàn)在計(jì)算模型（和支架）的一個(gè)參數(shù)是幾何形狀。從初始幾何形狀的N 個(gè)可能改變，計(jì)算模型可以模擬對(duì)射血分?jǐn)?shù)的影響，并且最好的配置將用于支架（或直接器官打?。?/p>

最后，在步驟330處，執(zhí)行支架制造。在該步驟期間，制造在其上組織將生長(zhǎng)的最終支架。各種技術(shù)可以用于執(zhí)行使用支架參數(shù)s 來制造。例如，在一些實(shí)施例中，采用使用3D打印機(jī)的添加制造。這可能牽涉生成具有針對(duì)每一個(gè)四面體的具體材料性質(zhì)的CAD立體光刻（STL）四面體模型。在其它實(shí)施例中，創(chuàng)建模具以構(gòu)建具有不能被打印的具體材料的支架。

圖4圖示了其內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性計(jì)算環(huán)境400。在一些實(shí)施例中，計(jì)算環(huán)境400可以用于實(shí)現(xiàn)圖1的系統(tǒng)100中圖示的組件中的一個(gè)或多個(gè)。例如，該計(jì)算環(huán)境400可以配置成執(zhí)行以上分別關(guān)于圖2和3描述的過程200,300。計(jì)算機(jī)和計(jì)算環(huán)境，諸如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410和計(jì)算環(huán)境400，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的并且因而在此簡(jiǎn)要描述。

如圖4中所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410可以包括諸如總線421之類的通信機(jī)構(gòu)或用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410內(nèi)傳送信息的其它通信機(jī)構(gòu)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410還包括與總線421耦合以用于處理信息的一個(gè)或多個(gè)處理器420。處理器420可以包括一個(gè)或多個(gè)中央處理單元（CPU）、圖形處理單元（GPU）或本領(lǐng)域中已知的任何其它處理器。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410還包括耦合到總線421以用于存儲(chǔ)要由處理器420執(zhí)行的信息和指令的系統(tǒng)存儲(chǔ)器430。系統(tǒng)存儲(chǔ)器430可以包括以易失性和/或非易失性存儲(chǔ)器的形式的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如只讀存儲(chǔ)器（ROM）431和/或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）432。系統(tǒng)存儲(chǔ)器RAM 432可以包括（多個(gè)）其它動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備（例如動(dòng)態(tài)RAM、靜態(tài)RAM和同步DRAM）。系統(tǒng)存儲(chǔ)器ROM 431可以包括（多個(gè)）其它靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備（例如可編程ROM、可擦除PROM以及電可擦除PROM）。此外，系統(tǒng)存儲(chǔ)器430可以用于在處理器420執(zhí)行指令期間存儲(chǔ)臨時(shí)變量或其它中間信息。包含幫助在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410內(nèi)的元件之間傳遞信息（諸如在啟動(dòng)期間）的基本例程的基本輸入/輸出系統(tǒng)（BIOS）433可以存儲(chǔ)在ROM 431中。RAM 432可以包含立即可訪問和/或目前通過處理器420操作的數(shù)據(jù)和/或程序模塊。系統(tǒng)存儲(chǔ)器430可以此外包括例如操作系統(tǒng)434、應(yīng)用程序435、其它程序模塊436和程序數(shù)據(jù)437。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410還包括耦合到總線421以控制用于存儲(chǔ)信息和指令的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備的盤控制器440，所述存儲(chǔ)設(shè)備諸如硬盤441和可移除介質(zhì)驅(qū)動(dòng)442（例如軟盤驅(qū)動(dòng)、致密盤驅(qū)動(dòng)、磁帶驅(qū)動(dòng)和/或固態(tài)驅(qū)動(dòng)）。可以使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備接口（例如小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口（SCSI）、集成設(shè)備電子器件（IDE）、通用串行總線（USB）或火線）將存儲(chǔ)設(shè)備添加到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410還可以包括耦合到總線421以控制用于向計(jì)算機(jī)用戶顯示信息的顯示器466的顯示控制器465，所述顯示器466諸如陰極射線管（CRT）或液晶顯示器（LCD）。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括用于與計(jì)算機(jī)用戶交互并且向處理器420提供信息的輸入接口460和一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備，諸如鍵盤462和定點(diǎn)設(shè)備461。定點(diǎn)設(shè)備461例如可以是用于向處理器420傳送方向信息和命令選擇并且用于控制顯示器466上的光標(biāo)移動(dòng)的鼠標(biāo)、跟蹤球或定點(diǎn)棒。顯示器466可以提供觸摸屏接口，其允許輸入以補(bǔ)充或替換通過定點(diǎn)設(shè)備461的方向信息和命令選擇的傳送。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410可以響應(yīng)于處理器420執(zhí)行包含在諸如系統(tǒng)存儲(chǔ)器430之類的存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)指令的一個(gè)或多個(gè)序列，而執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的處理步驟中的部分或全部。這樣的指令可以從諸如硬盤441或可移除介質(zhì)驅(qū)動(dòng)442之類的另一計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)讀取到系統(tǒng)存儲(chǔ)器430中。硬盤441可以包含由本發(fā)明的實(shí)施例使用的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存內(nèi)容和數(shù)據(jù)文件可以被加密以改進(jìn)安全性。處理器420還可以在多處理布置中采用以執(zhí)行包含在系統(tǒng)存儲(chǔ)器430中的一個(gè)或多個(gè)指令序列。在可替換的實(shí)施例中，可以替代于軟件指令或與軟件指令組合地使用硬連線電路。因此，實(shí)施例不限于硬件電路和軟件的任何具體組合。

如以上所陳述的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410可以包括用于保持根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例編程的指令并且用于包含本文所描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表、記錄或其它數(shù)據(jù)的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲(chǔ)器。如本文所使用的，術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”是指參與向處理器420提供指令以供執(zhí)行的任何介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以采取許多形式，包括但不限于：非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì)的非限制性示例包括光盤、固態(tài)驅(qū)動(dòng)、磁盤和磁光盤，諸如硬盤441或可移除介質(zhì)驅(qū)動(dòng)442。易失性介質(zhì)的非限制性示例包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，諸如系統(tǒng)存儲(chǔ)器430。傳輸介質(zhì)的非限制性示例包括同軸線纜、銅線和光纖，包括構(gòu)成總線421的導(dǎo)線。傳輸介質(zhì)還可以采取聲波或光波的形式，諸如在無線電波和紅外數(shù)據(jù)通信期間生成的那些。

計(jì)算環(huán)境400還可以包括操作在使用到諸如遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)480之類的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的邏輯連接的聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)480可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)（膝上型或臺(tái)式）、移動(dòng)設(shè)備、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)PC、對(duì)等設(shè)備或其它常見網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且典型地包括以上關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410描述的元件中的許多或全部。當(dāng)使用在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410可以包括用于建立諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)471之上的通信的調(diào)制解調(diào)器472。調(diào)制解調(diào)器472可以經(jīng)由用戶網(wǎng)絡(luò)接口470或經(jīng)由另一適當(dāng)機(jī)制連接到總線421。

網(wǎng)絡(luò)471可以是本領(lǐng)域中一般已知的任何網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)，包括因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN）、城域網(wǎng)（MAN）、直接連接或連接系列、蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)或能夠促進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)410與其它計(jì)算機(jī)（例如遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)480）之間的通信的任何其它網(wǎng)絡(luò)或介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)471可以是有線的、無線的或其組合。有線連接可以使用以太網(wǎng)、通用串行總線（USB）、RJ-11或本領(lǐng)域中一般已知的任何其它有線連接實(shí)現(xiàn)。無線連接可以使用WiFi、WiMAX和藍(lán)牙、紅外、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星或本領(lǐng)域中一般已知的任何其它無線連接方法實(shí)現(xiàn)。此外，若干網(wǎng)絡(luò)可以單獨(dú)工作或與彼此通信以促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)471中的通信。

本公開的實(shí)施例可以利用硬件和軟件的任何組合實(shí)現(xiàn)。此外，本公開的實(shí)施例可以包括在具有例如計(jì)算機(jī)可讀、非暫時(shí)性介質(zhì)的制品（例如一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品）中。介質(zhì)具有體現(xiàn)在其中的例如計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，用于提供和促進(jìn)本公開的實(shí)施例的機(jī)制。制品可以作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的部分而包括或者單獨(dú)銷售。

雖然已經(jīng)在本文公開了各種方面和實(shí)施例，但是其它方面和實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是清楚的。本文所公開的各種方面和實(shí)施例是出于說明的目的而不意圖是限制性的，其中真實(shí)范圍和精神由隨附權(quán)利要求指示。

如本文所使用的，可執(zhí)行應(yīng)用包括用于調(diào)節(jié)處理器以例如響應(yīng)于用戶命令或輸入，而實(shí)現(xiàn)諸如操作系統(tǒng)、上下文數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)或其它信息處理系統(tǒng)的那些之類的預(yù)確定的功能的代碼或機(jī)器可讀指令。可執(zhí)行過程是代碼或機(jī)器可讀指令的段、子例程或用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)特定過程的可執(zhí)行應(yīng)用的部分或代碼的其它分立段。這些過程可以包括接收輸入數(shù)據(jù)和/或參數(shù)，在所接收到的輸入數(shù)據(jù)上執(zhí)行操作和/或響應(yīng)于所接收到的輸入?yún)?shù)而執(zhí)行功能，以及提供作為結(jié)果的輸出數(shù)據(jù)和/或參數(shù)。

如本文所使用的，圖形用戶接口（GUI）包括由顯示處理器生成并且使得能夠?qū)崿F(xiàn)與處理器或其它設(shè)備的用戶交互以及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)獲取和處理功能的一個(gè)或多個(gè)顯示圖像。GUI還包括可執(zhí)行過程或可執(zhí)行應(yīng)用?？蓤?zhí)行過程或可執(zhí)行應(yīng)用調(diào)節(jié)顯示處理器以生成表示GUI顯示圖像的信號(hào)。這些信號(hào)被供應(yīng)到顯示設(shè)備，其顯示圖像以供用戶觀看。在可執(zhí)行過程或可執(zhí)行應(yīng)用的控制之下，處理器響應(yīng)于從輸入設(shè)備接收的信號(hào)而操縱GUI顯示圖像。以此方式，用戶可以使用輸入設(shè)備與顯示圖像交互，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)與處理器或其它設(shè)備的用戶交互。

本文中的功能和過程步驟可以自動(dòng)執(zhí)行或完全或部分地響應(yīng)于用戶命令而執(zhí)行。自動(dòng)執(zhí)行的活動(dòng)（包括步驟）在沒有活動(dòng)的用戶直接發(fā)起的情況下響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)可執(zhí)行指令或設(shè)備操作而執(zhí)行。

各圖的系統(tǒng)和過程不是排他的。依照本發(fā)明的原理可以得到其它系統(tǒng)、過程和菜單以完成相同的目的。盡管已經(jīng)參照特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是要理解的是，本文所示出和描述的實(shí)施例和變型僅僅出于說明目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)的修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。如本文所描述的，各種系統(tǒng)、子系統(tǒng)、代理、管理器和過程可以使用硬件組件、軟件組件和/或其組合實(shí)現(xiàn)。沒有本文中的權(quán)利要求要素要在35 U.S.C 112第六段的規(guī)定之下解釋，除非該要素使用短語“用于……的構(gòu)件”明確記載。