Атлас тела человека

Разбирать по косточкам: как программисты показывают тело человека изнутри

Сегодня компьютерная визуализация данных применяется во многих сферах. Она помогает предотвращать наводнения, прогнозировать поведение толпы, изучать анатомию человека и работу отдельных его систем и многое другое. В лаборатории Университета ИТМО молодые ученые разработали интерактивный атлас тела человека, а также модель его кровеносной системы. Приложения можно использовать не только в медицинских училищах, но и в больницах.

Интерактивный атлас — это наглядная демонстрация всех органов и систем человека. С его помощью можно по отдельности увидеть, где по телу проходит, например, нервная система, где распложены те или иные мышцы, пищеварительный тракт и другие биологические ткани и органы.

Изначально исследовательская группа Университета ИТМО создала атлас по заказу Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта в Калининграде, где программа используется на медицинском факультете. Научная работа велась совместно с компанией ABCC. В этой версии атласа его пользователи могут управлять контентом и самостоятельно описывать любой анатомический орган. Тело человека в нем можно собирать как бы по частям, по отдельным органам в объемное изображение организма мужчины со средними биофизическими показателями.

Вторая версия атласа создана уже не для образовательных целей. В ней появилась модель кровеносной системы человека, которая в реальном времени показывает движение кровотока и все характеристики процесса на разных участках тела. То есть эта модель не статична — в динамичном режиме она показывает все изменения в системе. Сейчас разработкой модели занимается научная группа международной лаборатории «Системы поддержки принятия решений в медицине» Университета ИТМО.

Визуализация человеческого организма
Визуализация человеческого организма

«Практичнее моделировать не весь кровоток, а движение крови на отдельных участках кровеносной системы, например, в коронарных артериях. Тем более, движение крови в руках и других частях тела особо не влияет на состояние кровотока в этих артериях. Также в этом случае гораздо проще получить все необходимые данные о геометрии сосудов, о радиусе их сечения, если визуализировать кровеносную систему определенного человека», — пояснил сотрудник лаборатории Павел Зун. Сейчас ученые лаборатории ведут переговоры с Северо-Западным федеральным медицинским исследовательским центром имени В. А. Алмазова о сотрудничестве по этой разработке.

Теоретически, действующие модели различных систем в организме можно получать для каждого отдельного человека. Однако сейчас это слишком тяжело реализовать. Ведь для этого необходимо провести огромное количество предварительных исследований конкретного человека, начиная с компьютерной и заканчивая магнитно-резонансной томографиями. Только после этого удастся узнать реальные размеры тех или иных органов, их расположение, ритмы работы. При этом собранная информация может оказаться неточной.

Кроме того, для визуализации процессов в организме человека IT-специалисты должны постоянно сотрудничать с врачами и учеными-медиками, которые будут предоставлять необходимые данные и проверять корректность их визуализации в программе.

Университет ИТМО. Павел Зун
Университет ИТМО. Павел Зун

«Очень сложно найти людей, которые готовы тратить свое время и помогать в сборе данных для медицинских компьютерных моделей. Ведь у врачей и так много своих дел. Кроме того, прикладному специалисту важно сразу видеть результат нашей работы, если он предоставит какие-либо сведения, а это чаще всего невозможно — для обработки данных требуется время. Поэтому приходится разъяснять, что мы делаем, как мы это делаем, зачем это нужно», — сказал Павел Зун.

Например, с помощью интерактивного атласа работы коронарных артерий можно предсказывать, сколько требуется хирургических операций и в каких местах их лучше проводить при заболеваниях сердца.

По словам разработчиков атласа, технологии визуализации данных можно использовать практически в любой сфере человеческой деятельности. Так, они внедрены в систему защиты от наводнений Санкт-Петербурга. С их помощью специалисты анализируют уровень воды, давление в различных точках залива и дамбы.

«Визуализация — полезный инструмент в образовании, в различных развлекательных целях, в популяризации науки. Так можно показать людям, чем занимаются программисты-разработчики, да и ученые в общем. Все наглядно: люди могут видеть своими глазами результаты исследований, а не читать об этом в новостях или сложных научных статьях», — подчеркнул младший научный сотрудник Института наукоемких компьютерных технологий Андрей Карсаков.

Кроме того, иногда самим ученым сложно понять результаты своих расчетов без визуализации. Бывает так, что в итоге они получают огромные массивы совершенно нечитабельной информации, которую проще представить в виде наглядной демонстрации, чем разбираться в цифрах и символах.

Конференции виртуальных технологий для медицины в Нидерландах
Конференции виртуальных технологий для медицины в Нидерландах

Атлас тела человека был представлен на конференции виртуальных технологий для медицины в Нидерландах, где был высоко оценен международным научным сообществом.

Редакция новостного портала
Архив по годам:
Пресс-служба