Индустрия 5.0 в здравоохранении: интегрированная рамочная модель для человекоцентричного проектирования и производства протезов

Индустрия 5.0 делает акцент на человекоцентричных подходах в развитии технологий, что особенно важно для медицинских приложений, таких как разработка протезов. Хотя отдельные технологии — аддитивное производство, машинное обучение, цифровые двойники и тканевая инженерия — показали перспективность в инновациях протезостроения, их интеграция по‑прежнему представляет значительную проблему. В статье представлена новая многодисциплинарная рамочная модель, разработанная в рамках проекта Национального центра высокопроизводительных вычислений (CN-HPC), которая устраняет разрыв между возможностями отдельных технологий и их координированным применением в персонализированной разработке протезов. Рамочная модель реализована в сотрудничестве шести исследовательских групп из двух университетов и использует методологию «Дома качества» (House of Quality) для согласования интеграции технологий с потребностями пациентов. Наш подход включает комплексный семиэтапный процесс — от определения первоначальных требований пациента через виртуальное моделирование, оптимизацию производственных процессов, виртуальное зондирование, усиление средствами машинного обучения, моделирование цифрового двойника до продвинутой тканевой инженерии. Модель данных обеспечивает бесшовный обмен информацией между различными технологическими доменами и исследовательскими группами. Данное исследование вносит вклад в разработку масштабируемой человекоцентричной рамочной модели для интеграции технологий при создании медицинских устройств и потенциально применимо за пределами протезостроения в других областях здравоохранения. Предложенная рамочная модель представляет собой важный шаг к реализации потенциала Индустрии 5.0 в производстве для здравоохранения путем системной интеграции передовых технологий для предоставления персонализированных протезных решений.