• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
07.02.2022
РНФ
1 320

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, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

Вчера, 14:56
Илья

Команда ученых, работавшая вместе со съемочной группой National Geographic в отдаленных районах Амазонки, обнаружила ранее не задокументированный вид гигантской анаконды.

Позавчера, 17:08
Ольга Иванова

Канадские исследователи изучили поведение приматов в естественной среде обитания и пришли к выводу, что те из них, кто имеет врожденные аномалии или покалечен в процессе жизни, вполне неплохо адаптируются к своим недостаткам. Они не только выживают, но и размножаются. Более того, им активно помогают сородичи.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

Вчера, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

19 февраля
Полина

Подростки чаще пробуют писать музыку, если у них есть возможность получать соответствующее дополнительное образование, а также когда они чувствуют поддержку и преемственность. При этом есть пять типовых траекторий, которые приводят к собственному творчеству.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: