Программный комплекс, созданный по заказу АО «Наука и инновации» – обособленного подразделения госкорпорации «Росатом», решает задачи автоматизированной обработки данных магнитно-резонансной и компьютерной томографии, а также создания электронных моделей индивидуальных титановых имплантатов, устраняющих костные дефекты в челюстно-лицевой области.
Разработанное учеными ДГТУ ПО позволяет оператору шаг за шагом произвести проектирование индивидуальной формы имплантата и сохранить результат в виде трехмерной модели.
– Сначала программа загружает данные КТ- или МРТ-снимков, затем осуществляется предварительная обработка данных – коррекция, фильтрация и реконструкция искаженных областей. После чего создается 3Dмодель черепа пациента и производится поиск недостающего объема, генерируется прототип имплантата, – пояснил начальник управления научных исследований, к.т.н. Максим Минкин. – На следующем этапе производится сглаживание модели будущего имплантата и добавление креплений, которые могут быть сразу интегрированы в имплантат.
Система позволяет определить плотность кости. Также можно оптимизировать имплантат – произвести процедуру сглаживания, если поверхность имплантата получилась шероховатой, отсечь лишнее, вытянуть, растянуть при необходимости. Затем производится финальная проверка на наличие ошибок и качества получаемой структуры, обработка данных для последующей печати.
В программе применяется метод зеркалирования при моделировании недостающих частей кости. По словам ученых, по одной из цельных частей лица можно воссоздать недостающие части поврежденной. Это возможно благодаря тому, что череп человека практически симметричен.
– Сегодня изделия в медицине делятся на типоразмеры. Таким образом, человека «подгоняют» под эти размеры. Мы же решили сделать наоборот – смоделировать имплантат под конкретного человека. Врачам не придется совершать лишние резекции для «подгонки» имплантата, что снизит травматичность операций и облегчит процесс адаптации организма. Пациент сможет быстрее реабилитироваться и получит больше шансов вернуться к нормальной жизни, – уточнил Максим Минкин.
После формирования модели прототип имплантата передается на производство, где биоинженер дорабатывает ее до конечного вида, согласовывая параметры изделия с врачом. Затем изделие печатается на 3Dпринтере из титанового порошка и передается врачу для проведения операции.
По словам разработчиков, программный комплекс обеспечивает максимальную защиту личных данных: он не передает никаких данных на удаленный сервер, для его работы не нужно подключение к сети Интернет. После закрытия исполнительного файла данные по выполненным операциям и промежуточные результаты удаляются. Кроме того, для работы с программой не нужны специальные навыки: в ней может работать врач без помощи инженера. ПО не нуждается в предустановленных дополнительных компонентах и библиотеках.
В дальнейшем авторы разработки планируют переложить функцию вычисления параметров недостающих фрагментов кости на нейронную сеть.
Справка: «Наука и инновации» – управляющая компания в составе госкорпорации «Росатом», созданная в 2011 году для руководства деятельностью научно-исследовательских институтов и центров атомной промышленности. Под управлением АО «Наука и инновации» сформирован научный дивизион госкорпорации «Росатом» как уникальное объединение научно-исследовательских организаций отрасли.