Атласы медицинские 3D

Искусство анатомической иллюстрации следовало за развитием медицины и издательских технологий. За долгие пять веков гравюру вытеснила литография, а ей на смену пришла офсетная печать — это, конечно, существенные перемены, но такой прогресс может показаться смехотворным на фоне настоящей революции, которая произошла на наших глазах. Стало возможным трехмерное моделирование и создание пособий с любым уровнем детализации, в которых изображение можно приближать, вращать во всех плоскостях, заглядывать в любой уголок и разбирать по слоям. Выделяя и удаляя части 3D-изображений, можно увидеть человеческое тело с совершенно уникальной точки зрения.Сотрудники Института инновационного развития СамГМУ на сегодняшний день уже реализовали ряд проектов по созданию анатомических медицинских 3D-атласов человеческого тела, а также ряда образовательных интерактивных пособий по косметологии и хирургии.

Уже сегодня можно купить готовые анатомические 3D-атласы для учащихся медицинских лицеев, колледжей и классов, а также студентов медицинских и педагогических вузов, а также центров повышения квалификации медперсонала:

В настоящий момент в разработке находятся проекты по созданию следующих пособий, которые будут выпущены СамГМУ в ближайшее время:

  • 3D атлас по гистологии
  • Интерактивное пособие по офтальмологии
  • 3D атлас по патологической анатомии
  • 3D атлас по рентгенологии
  • Интерактивное пособие по акупунктуре

Разработками в данном направлении занимается лаборатория симуляционных технологий ЦПИ «IT-медицина».

 

Контакты

Назарян Айкуш Карлосовна – заведующая лабораторией симуляционных технологий ЦПИ «IT-медицина»

 

Реализованные медицинские 3D-атласы

3D атлас человеческого тела «InBody Anatomy»

3D атлас «InBody Anatomy» – высокореалистичный трехмерный атлас нормальной и патологической анатомии человеческого тела. Интерактивный обучающий программный продукт позволяет более четко выстраивать логику обучения студентов и врачей на курсах топографической и патологической анатомии, хирургии, судебной экспертизы.

Использование 3D атласа позволяет выстроить полный цикл обучения от знакомства с обучающими материалами, визуальному сопровождению текста до проверки полученных знаний.

Разработанный атлас является уникальным по анатомическому, топографическому и клиническому наполнению. Включает в себя модели 12 слоев и систем человеческого тела (всего более 2 000 3D объектов), модели связочного аппарата, внутриорганные структуры объектов, включая кровеносные сосуды, иннервацию, пути оттока лимфы, протоки, долевое и сегментарное строение внутренних органов. В атласе смоделировано более 100 типичных патологических состояний основных органов.

Все модели в атласе представлены с естественными текстурами, полученными методом фотофиксации биоматериала. Атлас обладает существенно более высокой анатомической точностью и более широкими функциональными возможностями, чем лидеры рынка.

 

Интерактивный анатомический стол «Пирогов»

Интерактивный анатомический стол «Пирогов» – это аппаратно-программный комплекс для виртуальной работы с трехмерной моделью человеческого тела. Он предназначен для обучения широкому кругу естественнонаучных дисциплин, таких как анатомия, патологическая анатомия, оперативная хирургия, рентгенология. Он обеспечивает возможность визуализировать нормальную, топографическую и патологическую анатомию человека.

Интерактивный анатомический стол «Пирогов» представляет собой вклад российской академической науки в мировую практику изучения анатомии. Интеграция 3D-viewer, разработанного в ЦПИ «IT-медицина» СамГМУ, позволяет загружать цифровые данные в формате DICOM реальных больных, по которым программа автоматически строит трехмерную модель и выводит на экран интерактивного стола. Таким образом, данную разработку можно применять в клинической практике.

 

Интерактивное пособие по анатомии, физиологии и гигиене для учащихся средних образовательных школ

Основной целью данного проекта является обеспечение нового качества преподавания курса анатомии и физиологии человека за счет использования 3D технологий в процессе обучения.

Программа учебного пособия основывается на содержании и принципах построения базовой школьной программы по анатомии и физиологии человека, но включает в себя более глубокое и расширенное содержание. Пособие включает отдельные содержательные блоки, каждый из которых это круг вопросов, связанных со строением и функциями конкретного аппарата или системы, включая тканевый уровень.

К неоспоримым преимуществам программного продукта можно отнести следующие его функциональные характеристики:

Наличие трехмерной визуализации строения человеческого тела. Будут представлены основные системы человеческого тела (органная, покровная, кровеносная, нервная, лимфатическая и т.д.) в том объем, в котором данные темы изучаются в школе;

Анимационная визуализация основных физиологических процессов. Продукт будет содержать анимированный иллюстративный материал (3D видео-ролики) по основным физиологическим процессам организма, то есть школьники смогут наглядно увидеть, как происходит процесс пищеварения, дыхания, глотания, перистальтики, сердцебиения и тому подобное.

Интеграция базового текстового наполнения по дисциплине «Анатомия, физиология и гигиена», согласно учебному плану. Таким образом, ученики смогут не только просмотреть иллюстративный материал, но и прочитать пояснения педагога по теме (лекции, подборки образовательных статей, презентации). В будущем возможна интеграция конкретных наиболее распространенных учебников по указанной дисциплине в программный продукт.

Возможность создания и прохождения тестов по дисциплине «Анатомия, физиология и гигиена» с автоматической обработкой результатов. Продукт будет содержать подготовленный набор базовых тестов, согласно учебному плану. Однако каждый педагог будет иметь возможность создать собственный набор тестов по любым темам. Автоматическое подведение результатов тестов исключает возможность субъективного отношения педагога к ученику и повышает уровень доверия к системе со стороны конечных потребителей.

Наличие иллюстративного материала по наиболее социально-значимым патологическим состояниям (легкие курильщика, цирроз печени, состояние алкогольного опьянения, употребление наркотиков и тому подобное). Таким образом, благодаря использованию программного продукта будет проводиться пропаганда здорового образа жизни среди подростков, что позволит достичь повышения ответственного отношения к своему здоровью.

Наличие дополнительных функциональных возможностей. К таковым, например, относится аудио-функция, с использованием которой можно прослушивать текстовые материалы, содержащиеся в учебном пособии в виде аудио-записей.

 

Интерактивное пособие по косметологии головы и шеи «Sculptor»

Программный продукт, представляющий собой высокореалистичный трехмерный атлас нормальной анатомии головы и шеи. Пособие является уникальным по анатомическому, топографическому и клиническому наполнению. С высокой точностью смоделированы объекты костной, мышечной систем, клетчаточные пространства, сосудисто-нервные пучки и т.д.

Трехмерная модель, используемая в пособии, полностью интерактивна и анимирована. Благодаря разработке пособия с использованием только собственных трехмерных моделей, самостоятельной подготовке риггинга и скелетной анимации, мы получили уникальный продукт. Стало реальным управлением нескольких клавиш продемонстрировать процесс образования морщин на коже при работе мимических мышц.

В виде анимации показаны правильные техники выполнения манипуляций и ожидаемый результат, а также основные осложнения, которые могут возникнуть при неправильном проведении вмешательства.

 

Разрабатываемые в настоящий момент медицинские 3D атласы

3D атлас по гистологии

Атлассодержит изображения в соответствии с полным курсом эмбриологии общей и частной гистологии. Учебное пособие с применением 3D технологий будет содержать полный цикл обучения по программе:

  • текстовый материал,
  • визуализация гистологических препаратов,
  • тестирование знаний студентов и автоматическое подведение итогов.

Рассмотрение каждого типа ткани включает вначале общие сведения о классификациях, значении, основных функциях и общем плане строения ткани. Затем на основе гистологического препарата излагается материал о клеточном составе, дифференцированной организации, и строении клеток и межклеточного вещества.

На каждом изображении гистологического препарата обозначены и расшифрованы основные структуры. Для лучшего усвоения материала к некоторым изображениям даются схемы и рисунки, переход к которым осуществляется через гиперссылки.

Представлено электронно-микроскопическое строение клеточных компонентов ткани в соответствии с выполняемой ими функциями. Имеется анимация межклеточных взаимодействий и обеспечения ими выполняемых функций.

Аналогов трехмерного атласа по гистологии нет на мировом рынке.

 

Интерактивное пособие по офтальмологии

Пособие предназначено для обучения студентов и врачей офтальмологов. Представлена следующая функциональность:

Обзорная работа со всеми слоями трехмерной модели человеческого глаза: работа с 3D моделями в интерактивном режиме, просмотр объектов с любого ракурса, приближение или удаление моделей, возможность скрытия и удаления, отображение человеческого глаза по слоям и оболочкам, подробное текстовое описание моделей.

Сравнение выбранных трехмерных моделей: имеется возможность сравнения глаза в нормальном и патологическом состоянии.

Анимация физиологии глаза: акт моргания, реакция зрачка на свет, слезопродукция и слезоотведение, движения глазных яблок, акт аккомодации, принципы фокусировки и восприятия света и др.

Режим проверки знаний: реализовано в виде системы тестирования.

 

3D атлас по патологической анатомии

Атлассодержит изображения в соответствии с полным курсом патологической анатомии: общей и частной патанатомии. Учебное пособие с применением 3D технологий будет содержать полный цикл обучения по программе:

  • текстовый материал,
  • визуализация патологических объектов на макроуровне,
  • визуализация гистологических препаратов с патологиями,
  • тестирование знаний студентов и автоматическое подведение итогов.

 

3D атлас по рентгенологии

Атлас содержит цифровые данные 2D рентгенографии, данные КТ и МРТ в формате DICOM. Представлена как норма, так и патология различных органов и областей человеческого тела при данных исследованиях.

Исследования КТ и МРТ представлены в 3-х плоскостях. При выборе одно из плоскостей мы видим ее проекцию на теле. При перемещении роликом плоскости, меняется картина в окне исследования. Также можно удалить кожные покровы, и посмотреть, какие органы соответствуют исследованию.

2D рентгенография позволит увидеть все тело или определенные области под рентгеновскими лучами. Можно будет сравнить нормальную рентгенологическую картину с различными патологиями.

 

Интерактивное пособие по акупунктуре

Акупунктура древний метод китайской традиционной медицины, основанный на воздействии на функции органов и их системы через активные точки человеческого тела.

Существует прямая связь между определенными точками на теле человека и внутренними органами, нервной системой организма, кровеносными и лимфатическими сосудами и множеством других систем организма.

Интерактивное пособие по акупунктуре программный продукт, представляющий собой высокореалистичный трехмерный атлас нормальной анатомии человека и акупунктурные точки. Пособие позволит увидеть тело человека послойно, а также понять на что именно воздействует та или иная точка.

Вопрос о том, как найти определенную точку, является ключевым в акупунктурной науке, потому что от этого во многом зависит, эффективным ли будет лечение и насколько. Именно поэтому упорное обучение основным умениям, атласу акупунктуры и навыкам определения местонахождения точек имеет самое важное значение для изучающих акупунктуру.

 

Патенты

  • «Трехмерные компьютерные модели средств разработки программного обеспечения анатомических атласов человека», А.В. Колсанов, А.К. Назарян, А.В. Иващенко, Д.В. Сероватов, О.А. Петров, Свидетельство о государственной регистрации базы данных №2016620291 от 01.03.2016
  • «Средства разработки программного обеспечения трехмерного атласа», А.В. Колсанов, А.К. Назарян, А.В. Иващенко, Д.В. Сероватов, О.А. Петров Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015619021 от 21.08.2015г
  • «Трехмерный атлас нормальной и патологической анатомии грудной и брюшной подлостей человеческого тела», Колсанов А.В., Чаплыгин С.С., Петров Е.С., Гусев В.Н., Рубан Е.О. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2014610258 от 09.01.2014г
  • «Трехмерный атлас нормальной и патологической анатомии головы и шеи человеческого тела», Колсанов А.В., Чаплыгин С.С., Петров Е.С., Гусев В.Н., Рубан Е.О. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2014612336 от 25.02.2014г
  • «Трехмерный топографо-анатомический атлас верхних и нижних конечностей человеческого тела», Колсанов А.В., Чаплыгин С.С., Петров Е.С., Гусев В.Н., Рубан Е.О. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2014617695 от 31.07.2014г
  • «Программа трехмерного моделирования анатомических объектов», Колсанов А.В., Яремин Б.И., Назарян А.К., Чаплыгин С.С., Мурушиди М.Ю., Шорохов Е.С., Буканов В.О., Яремина Н.Е., Юнусов Р.Р. – Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2113616634 от 15 июля 2013г

Материалы конференций

  • «3D-моделирование вариабельности ветвей внутренней подвздошной артерии», Колсанов А.В., Назарян А.К., Яремин Б.И., Чаплыгин С.С., Юнусов Р.Р. / Сборник материалов V Международной конференции SCIENCE4HEALTH 2013, Москва, с.133-135
  • «Вариантная анатомия внутренней подвздошной артерии и ее визуализация методом трехмерного моделирования», Колсанов А.В., Назарян А.К., Яремин Б.И., Чаплыгин С.С., Юнусов Р.Р. / Фундаментальные исследования, №9, 2013,часть 2, ISSN 1812-7339, с. 247-252, Всероссийская конференция с международным участием «Доклинические исследования в инновационной медицине и биотехнологиях». Самара, 11-13 сентября 2013 г.
  • «Новые возможности в деятельности кафедр оперативной хирургии и клинической анатомии в образовательной и медицинской сфере» / Колсанов А.В., Иванова В.Д., Петров Е.С., Юнусов Р.Р., Назарян А.К., Яремин Б.И., Чаплыгин С.С., Бардовский И.А. // Всероссийская научная конференция, посвященная 150-летию со дня основания первой российской кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии «Анатомия и хирургия:150 лет общего пути», 4-6 июня 2015 года, Санкт-Петербург.
  • «Изучение вариантной анатомии бассейна внутренней подвздошной артерии в эпоху развития инноваций» / Назарян А.К., Колсанов А.В. // Всероссийская научная конференция, посвященная 150-летию со дня основания первой российской кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии «Анатомия и хирургия:150 лет общего пути», 4-6 июня 2015 года, Санкт-Петербург.

Периодические издания

  • «Разработка и внедрение современных медицинских технологий в систему медицинского образования», А.В. Колсанов, Б.И. Яремин, С.С. Чаплыгин, А.С. Воронин, Б.Д. Грачёв, Юнусов Р.Р., А.А. Дубинин, А.К. Назарян / Врач-аспирант. //2.4 (51) – 2012. С. 584-589
  • «Виртуальные технологии в клинической анатомии человека: новая эра морфологической науки и практики», Колсанов А.В., Назарян А.К., Яремин Б.И., Шорохов Е.С., Мурушиди М.Ю., Буканов В.О., Воронин А.С. / Морфологические ведомости, №3, 2012, с. 30-34
  • «Виртуальные и симуляционные технологии в медицинском образовании», Колсанов А.В., Воронин А.С., Яремин Б.И., Чаплыгин С.С., Назарян А.К., Шорохов Е.С., Мурушиди М.Ю., Буканов В.О. / Врач-аспирант, 2013: №2.3 (57), с. 411-415.
  • «Современные подходы к изучению анатомии сосудов с помощью 3D-моделирования», Колсанов А.В., Назарян А.К., Яремин Б.И., Мурушиди М.Ю., Хайкин М.Б. / Управление качеством медицинской помощи №2, 2013, с. 15-20
  • Методы виртуального моделирования при изучении анатомии кровеносных сосудов / А. В. Колсанов, А. К. Назарян, В. Д. Иванова, Б. И. Яремин, С. С. Чаплыгин, Р. Р. Юнусов, М. Б. Хайкин // Журнал анатомии и гистопатологии. – 2014. – Т. 3, № 2, с. 24-27