• Редцех

Дополненная реальность придет в российскую медицину

В Йошкар-Оле создают уникальную систему интраоперационной навигации для малоинвазивных операций, пишет Ольга Боярская.

В Поволжском государственном технологическом университете завершен первый этап реализации проекта по созданию программно-аппаратного комплекса «Система интраоперационной навигации с поддержкой технологии дополненной реальности на базе виртуальных 3D-моделей органов, полученных по результатам КТ-диагностики, для малоинвазивных операций».Разработку ведет научная группа кафедры радиотехнических и медико-биологических систем совместно с Республиканской клинической больницей и ОАО «Марийский машиностроительный завод» в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Программа предполагает финансирование проекта до конца 2018 года в размере 29 миллионов рублей.
Внедрение малоинвазивных вмешательств, применение лапароскопических операций без больших разрезов — одна из основных тенденций развития хирургии. Вместе с этим возрастают требования к информационной поддержке хирурга при подготовке и проведении операции. В ходе малоинвазивных операций область, которую хирург может видеть, ограничена возможностями оборудования. При этом очень важно, чтобы врач с точностью до миллиметра знал, где находится опухоль или камень, которые требуется удалить, понимал их расположение относительно других анатомических структур.
С предложением создать систему, способную улучшить диагностику и позиционирование медицинского инструмента, к сотрудникам кафедры радиотехнических и медико-биологических систем радиотехнического факультета ПГТУ обратился доктор медицинских наук, заведующий урологическим отделением Республиканской клинической больницы, главный уролог республики Василий Дубровин. Ученые приняли вызов, понимая, что создание собственных технологий трехмерного моделирования и дополненной реальности для обеспечения качественного и безопасного проведения малоинвазивных хирургических вмешательств — важная задача, которую в России необходимо решать в рамках импортозамещения. Над проектом трудились ученые Волгатеха — профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой радиотехнических и медико-биологических систем радиотехнического факультета Алексей Роженцов, руководитель лаборатории «Региональная научно-исследовательская лаборатория по обработке изображений групповых точечных объектов и точечных полей», доктор технических наук, профессор Яков Фурман.
Изображение
Создаваемый программно-аппаратный комплекс позволит совмещать расположение модели органа, полученной на компьютерной томографии, с изображением, которое хирург видит в ходе операции с помощью видеоэндоскопа. Это упростит и обезопасит операционный процесс. Хирург сможет контролировать перемещение инструмента относительно анатомических структур, а компьютерная программа, учитывающая индивидуальные особенности пациента, заранее предупредит врача о недопустимых перемещениях инструмента. Сегодня подобные технологии интраоперационной навигации применяются преимущественно при операциях на мозге или позвоночнике — то есть структурах, которые могут быть жестко зафиксированы. На органах забрюшинного пространства они практически не проводятся: в ходе операции органы могут смещаться даже из-за дыхания. Поэтому задача, которую решают наши ученые, заключается в создании системы, позволяющей корректировать 3D-модель органов в реальном времени.
Изображение
В 2017 году проект RFMEFI577170254 «Система интраоперационной навигации с поддержкой технологии дополненной реальности на базе виртуальных 3D-моделей органов, полученных по результатам КТ-диагностики, для малоинвазивных операций» стал победителем федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Работа ведется при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ. Проведены исследования, связанные с построением трехмерных моделей органов. Разработана методика помощи хирургу при дооперационном планировании хирургической операции. Реализованы алгоритмы формирования виртуальной 3D-модели пациента по результатам томографического исследования, поиска направления путей доступа, контроля безопасности формируемого раневого канала, сопряжения системы координат виртуальной модели с пациентом. Предварительные результаты клинического исследования показали успешность 3D-моделирования для качественной визуализации пораженного органа при хирургическом вмешательстве.
Одним из условий реализации проекта является привлечение индустриального партнера. Им стал Марийский машиностроительный завод. По результатам проведенной научно-исследовательской работы он создаст опытный образец системы для внедрения его в производство и вывода на российский рынок медицинской техники. Предприятие уже разработало технические предложения по реализации разработки в виде аппаратно-программного комплекса. Сотрудники завода готовы приступить к созданию специализированного вычислительного модуля для обработки и совмещения изображений.
Макетный образец проекта демонстрировался в Сколково на форуме «Открытые инновации» и на прошедшем в Йошкар-Оле форуме «Инженерные кадры — будущее инновационной экономики России». В декабре его авторы приняли участие в семинаре по нейрохирургии в Праге, где на базе нейрохирургической клиники ознакомились с работой аналогичных зарубежных систем.К следующему этапу работы над проектом сотрудники ПГТУ, ММЗ и РКБ приступят в 2018 году. В планах — завершение разработки программного обеспечения, формирование моделей предоперационного планирования, программы операционной навигации, окончательное оформление технической документации. Кстати, ученые предполагают включить в состав комплекса трехмерную визуализацию — с помощью либо очков дополненной реальности, либо многоракурсных мониторов.
Говоря о значении проводимой работы, нельзя не отметить, что этот и другие реализуемые в рамках федеральной целевой программы проекты позволят довести долю отечественных медицинских изделий на внутреннем рынке до 40%, а также обеспечить рост экспорта продукции отечественной медицинской промышленности. В целом же сегодня мировой уровень развития вычислительных систем и алгоритмов, а также хирургической практики таков, что применение технологий трехмерного моделирования и дополненной реальности становится необходимым условием для обеспечения качественного и безопасного проведения хирургических вмешательств. И очень важно, что в создании новых технологий активное участие принимают представители Республики Марий Эл.
Автор статьи Ольга Боярская

Попробуйте создать свою статью!

Создать

Поделитесь публикацией

  • 0
  • 0
  • 0

Подписаться на коллекцию удивительного

Нажимая кнопку, я соглашаюсь с обработкой моих персональных данных и  Политикой конфиденциальности

Рекомендованные материалы