3d технологии в медицине (833815)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

УДК 616-07АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 3D-ТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНЕКорниенко Н.А.1, Корниенко А.А.2, Чаплыгина Е.В.11Ростовский государственный медицинский университет, Ростов-на-Дону, e-mail: gelo2007@bk.ru;Ростовская областная клиническая больница № 1, Ростов-на-ДонуТрехмерные технологии прочно входят в различные сферы наук. Не исключением стала и медицина. 3Dтехнологии очень активно применяются в сфере здравоохранения.

Более того, с каждым годом онистановятся все совершеннее и экономичнее. Трехмерные технологии в медицине предоставляютогромные возможности, позволяя значительно поднять уровень качества оказания медицинских услуг. Сразвитием технологий и медицины всё больше современных разработок и открытий относится к сферемедицинской визуализации. Эти технологии включают в себя большинство неинвазивных методовотображения информации, самыми распространенными из которых являются КТ (компьютернаятомография) и МРТ (магнитно-резонансная томография). Все чаще в медицине используются технологии3D-печати. С развитием струйной биопечати стало возможно формировать высокоточные объемныеорганические модели при использовании специализированного биоматериала, а с появлениемтехнологии микроэкструзионной биопечати появилась возможность наложения клеток с очень высокойплотностью.

В хирургии 3D-печать используется для моделирования органа и проведения тщательногопланирования предстоящего вмешательства, используя физический макет. Технологии дополненнойреальности позволяют оперирующим хирургам обладать доступом к данным МРТ, КТ илисцинтиграфии, спроецированным на пациента во время операции.Ключевые слова: 3D-технологии, медицина, неврология, кардиология, кардиохирургия.2TOPICAL ISSUES OF USING 3D TECHNOLOGIES IN MEDICINEKornienko N.A.1, Kornienko A.A.2, Chaplygina E.V.11Rostov state medical university, Rostov-on-Don, e-mail: gelo2007@bk.ru;Rostov regional hospital №1, Rostov-on-DonThree-dimensional technology is firmly embedded in various fields of science. Medicine was not an exception. 3Dtechnologies are very actively used in healthcare. Moreover, every year they are becoming more and moreeconomical.

Three-dimensional technologies in medicine provide great opportunities, allowing to significantlyraise the level of quality of medical services. With the development of technology and medicine, more and moremodern developments and discoveries are related to the field of medical imaging. These technologies include themajority of non-invasive methods of information display, the most common of which are CT (computedtomography) and MRI (magnetic resonance imaging). Increasingly, in medicine, 3D printing technologies areused. With the development of inkjet bioprinting, it became possible to form high-precision volumetric organicmodels with specialized use of biomaterial, and with the advent of microextrusion bioplast technology, it becamepossible to superimpose cells with very high density. In surgery, 3D printing is used to model the organ andconduct careful planning for the upcoming intervention, using a physical layout.

Augmented reality technologiesallow surgeons to have access to MRI, CT or scintigraphy data, projected onto the patient during surgery.Keywords: 3D technologies, medicine, neurology, cardiology, cardiac surgery.2Применение технологий дополненной реальности может в скором времени статьнастоящим прорывом в сфере здравоохранения. В некоторых медицинских специальностяхони уже успешно используются для подготовки врачей, а также для помощи в постановкедиагноза.

Широкое применение технологии дополненной реальности нашли в обучениистудентов-медиков, позволяя «заглянуть» в тело пациента, как это можно сделать, например,при помощи приложения MITK pille для iPad, или пропальпировать виртуальную бедреннуюартерию с помощью приложения PalpSim. Однако на этом возможности применениявиртуальной реальности не заканчиваются [1].Цельюисследованиясталобзордостигнутыхнововведенийвмедицине,достигнутый при помощи 3D-технологий, а именно – 3D-печати, инструментов 3Dвизуализации, таких как КТ и МРТ, и технологий дополненной реальности.

Также в ходеисследования была произведена оценка перспектив применения 3D-технологий в медицине.Материалы и методыВходеисследованиябылирассмотреныпримерыприменениятехнологийдополненной реальности, 3D-печати, систем 3D-визуализации в литературных данных,опубликованных с 2011 по 2017 год, и оценены перспективы развития данных технологий вмедицине. Так, согласно Канадскому журналу по кардиологии [2], год назад хирургваршавского Института Кардиологии Максимильян П.

Ополски провел операцию повосстановлению кровотока в закупоренной правой коронарной артерии 49-летнего мужчиныпри помощи «умных» очков Google Glass. Тодд Демми, глава Университета Рака Ратджерс вНью-Джерси поясняет, что данное устройство позволяет отображать поверх окружающейдействительности информацию (визуальную или какую-либо еще), которая помогаетповысить качество выполняемой операции [3]. Подобные технологии помогают увидетьструктуры, находящиеся в глубине, а не на поверхности органа, или как минимум иметьпредставление о том, где они находятся.

Это позволит значительно увеличить эффективностьхирургических процедур, как считает Марк Берри, Стэнфордский университет, Калифорния[3]. Доктор Атаваль рассказывает, что, помимо всего, такие устройства могут быть оснащенызащитными линзами от радиационного излучения. По его словам, компактные переносныеустройства имеют огромный потенциал в оптимизации чрескожной реваскуляризации, атакжемогуткардиохирурговспособствовать[4].улучшениюусловийНаучно-исследовательскийповседневнойинститутРобартсдеятельностиприпатологиимитрального клапана, вызванной разрывом сухожильных нитей, соединяющих сосочковыемышцы со створками клапана, предлагает использовать возможности технологиидополненной реальности для получения хирургом доступа к поврежденному клапану наработающем сердце.

Исследования показали, что использование данного подходазначительно ускоряет ход операции и повышает ее безопасность по сравнению состандартным подходом к лечению данной патологии [5]. Новая технология созданиявиртуальных моделей сосудов, способная сделать лечение аневризмы брюшной аорты болеебезопасным, была представлена доктором Ж. Соулецом на Конгрессе Европейскогообщества сердечно-сосудистой и радиологической хирургии в 2015 году [6].

Чтобы избежатьразрыва аневризмы брюшной аорты, существует два пути лечения: открытая операция позамене пораженного участка и эндоваскулярное шунтирование, при котором стенттрансплантат доставляется к аневризме через кровеносный сосуд. Второй вариантмалоинвазивнее, однако он не подходит некоторым пациентам вследствие морфологиианевризмы [7]. Исследование доктора Соулеца позволяет получить трехмерные изображениявсех компонентов аневризмы: просвета, тромба или сгустка, стенки и кальцификации. Впоследнее время возрастает интерес к использованию технологии магнитно-резонанснойтомографии из-за способности хорошо контрастировать мягкие ткани и отсутствияионизирующего радиационного воздействия в сравнении с традиционной рентген-хирургией[8]. С одной стороны, получение трехмерного изображения перед операцией ограниченновследствие того, что во время операции сердце подвижно.

В то же время при регистрациидвухмерного изображения в реальном времени страдает качество получаемых данных.Актуальной задачей является объединение преимуществ получения изображения в реальномвремени с точной и качественной визуализацией анатомических структур. Исследователииспользовали подход, при котором использовался расширенный алгоритм обработки потокаданных для извлечения из него структур от более плотных к более тонким, чтобывпоследствии расположить их в иерархическом порядке в соответствии с размером. Ошибкав показаниях при обработке данных, регистрируемых у испытуемого, составила всего 1.51мм [9].Израильская система визуализации для операционных призвана перевернуть мирмедицины в ближайшее время. Эта цифровая технология, не требующая специальных очковили экрана, дает сверхреалистичное трехмерное голографическое изображение «парящих ввоздухе»структуртела.Врачможетбуквальнопотрогатьтрехмерныйобъект,повзаимодействовать с ним, что делает систему беспрецедентным инструментом дляпланирования и проведения малоинвазивных операций [10].

По словам Марка Берри(Стэнфордский университет, Калифорния), при помощи предварительной трехмернойвизуализации органа можно распланировать операцию от начала до конца и приблизительносказать, сколько на нее потребуется времени. Врач видит парящее динамическоеизображение, например работающее сердце или плод, движущийся в утробе матери, и можетманипулировать этим изображением, руководя реальной хирургической операцией.

ШаульГельман рассказывает о новой системе, состоящей из двух подсистем: первая можетзахватывать трехмерные данные от ультразвуковых аппаратов, КТ, МРТ, или даже с вашегокомпьютера, только вместо того чтобы использовать эти данные для печати, при помощиуникального ПО и оборудования создается голограмма, которая воссоздается в свободномпространстве электрооптической системой [11]. Такие технологии имеют огромныеперспективы, уже сейчас о преимуществах их практического применения говорят многиеспециалисты. Так, Эйнат Бирк, директор Института детской кардиологии в Детскоммедицинском центре Шнайдер рассказывает, что голографическая проекция позволилаизучить трехмерную пространственную анатомию сердца пациента, а также спланировать иоценить воздействие уcтройств на ткани во время процедуры.

Хирургические операции наработающем сердце чрезвычайно сложны, т.к. хирург должен выполнять манипуляции,следуя за быстрыми движениями сердца. Однако при использовании специального робота,непрерывно отслеживающего движения сердца, хирург оперирует так, как будто сердцеостановлено. Движения сердца вычисляются по изображениям, полученным при помощиультразвукового аппарата, что приводит к задержке примерно в 100 мс, если это не будетучтеноискомпенсировано,можетпривестикповреждениюроботизированныминструментом тканей сердца. Исследование показало, что использование устройства,компенсирующего эту задержку, снижает количество ошибок и предоставляет хирургубольшие возможности [12]. Операции на работающем сердце требуют точной системы«наведения», которая бы показывала анатомию сердца и его динамику как перед, так и вовремя операции.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций