• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
07.02.2022
РНФ
1 277

Компьютерные алгоритмы помогут лечить травмы коленного сустава

4.6

Российские ученые предложили подход, позволяющий при помощи персонализированных компьютерных моделей исследовать патологии коленного сустава. Разработанные алгоритмы способны с высокой точностью детектировать точки крепления связок и сухожилий к костям, что поможет создавать биомеханические модели суставов и использовать их для улучшения диагностики заболеваний и подбора наиболее эффективных методов лечения.

Коленный сустав на рентгене / ©Getty images

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. Лечение травм коленного сустава зачастую требует хирургического вмешательства. Для успешного проведения операции врачам необходима информация об индивидуальных анатомических особенностях каждого пациента, поэтому предварительно проводят неинвазивные исследования — магнитно-резонансная и компьютерная томографии.

По полученным снимкам создают трехмерные модели костей, а также выявляют точки крепления к ним мышц и связок. Делать такие модели в ручном режиме — долгий и трудоемкий процесс. Исследователи из Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова и Института вычислительной математики имени Г. И. Марчука РАН (Москва) предложили автоматизированный метод, который строит объемную модель сустава по изображениям компьютерной томографии. Для этого ученые использовали одновременно три компьютерных алгоритма, которые находили точки крепления различных элементов сустава.

Построение трехмерных моделей костей коленного сустава по данным компьютерной томографии: (а) корональный срез КТ, цветом выделены кости; (б) трехмерный вид костей коленного сустава / ©Yurova et al. / International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

Для проверки точности разработанного метода ученые протестировали его на данных компьютерной томографии 26 пар коленных суставов (правых и левых), которые предоставил Сеченовский университет. Оказалось, что сочетание выбранных компьютерных алгоритмов позволяет создать персонализированные модели коленного сустава, соответствующие моделям, создаваемым в ручном режиме.

Автоматизированный подход имеет всего один недостаток — в некоторых случаях полученную модель необходимо корректировать специалистам. Это может потребоваться, если снимки КТ имеют низкое разрешение или поверхности костей оказываются слишком изношенными, то есть их наружный слой истончен, как, например, у пациентов пожилого возраста. В таких условиях алгоритм, оценивающий поверхность кости, работает недостаточно точно.

«Предложенный нами подход поможет без потери качества автоматизировать постановку диагноза при болезнях и травмах коленного сустава. Так, с помощью него можно будет быстро получать индивидуальные для каждого пациента компьютерные модели суставов, по которым врачи определяют патологии. Кроме того, такой метод позволит избежать врачебных ошибок.

Дальнейшая наша работа будет связана с повышением точности алгоритма, который описывает поверхности костей в суставе. Возможно, это позволит полностью избежать корректирования моделей вручную», — рассказывает Юрий Василевский, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор физико-математических наук, заместитель директора ИВМ РАН и директор Института компьютерных наук и математического моделирования Сеченовского университета.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 10:30
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

Позавчера, 10:49
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

Вчера, 13:32
Анна Новиковская

Международная группа астрономов из США и Новой Зеландии описала чрезвычайно редкий тип звездной системы, у которой есть все задатки в будущем стать сверхсильной килоновой.

Позавчера, 10:49
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

Вчера, 10:30
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

Позавчера, 07:55
Мария Азарова

Правильная интерпретация взаимодействий между кошками — важная составляющая благополучия проживающих в семьях животных. Однако многие владельцы все время сталкиваются с проблемой: как отличить игру питомцев от агонистического поведения?

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: