В ЛЭТИ разработали «цифровую шею» для планирования операций на щитовидной железе
Модель также позволит изучить последствия операций. В частности, то, как хирургическое вмешательство может глобально повлиять на биомеханику шеи пациента.
Традиционно понимание строения и функционирования тела человека строится на изучении трупных материалов. Однако уже сегодня цифровизация и развитие технологий визуализации открывает для ученых перспективы по переходу от материальных объектов к искусственным цифровым моделям, которые несут в себе больший объем информации.
С точки зрения биомеханики шея – одна из наиболее сложных частей человеческого организма. Она крайне компактна, обладает большой подвижностью и выполняет множество жизненно важных функций. Несмотря на значительный прогресс в изучении биомеханики шеи при помощи цифровых моделей, остаются открытыми вопросы их точности и корректности (валидации).
«Цель нашего исследования — с помощью этой разработки воспроизвести биомеханику шеи в нормальном и послеоперационном состояниях с использованием метода конечных элементов, чтобы прогнозировать последствия различных операций. Мы создали виртуальную антропоморфную модель шеи человека, и, в настоящее время, исследуем ее биомеханику после различных вариантов удаления щитовидной железы», — рассказывает один из авторов проекта, биомедицинский инженер СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Артур Овсепьян.
В состав исследовательской группы вошли ученые Научного центра мирового уровня (НЦМУ) Павловский центр «Интегративная физиология – медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям стрессоустойчивости», который был создан в 2020 году по нацпроекту «Наука и университеты». В состав НЦМУ входят СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и три учреждения РАН – Институт физиологии имени И. П. Павлова, Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова и Институт медико-биологических проблем.
Из данных компьютерной и магнитно-резонансной томографии учеными была сгенерирована компьютерная модель, которая содержит более 80 анатомических структур шеи, включая опорно-двигательный аппарат, органы и фасции. Сегментация данных проводилась совместно с опытными экспертами в области медицинской визуализации и топографической анатомии.
Антропоморфность достигалась с помощью технологий обратного проектирования.
Разработка создана с помощью программного обеспечения SolidWorks, HyperMesh. Моделирование материалов и анализ методом конечных элементов выполнялись с использованием программного обеспечения Abaqus CAE. Для наглядности и удобства цифровая модель имеет визуальный интерфейс. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Annals of Anatomy.
«Наша модель показала довольно хорошую точность – 81,3 процента совпадения с результатами, полученными при операции на трупном материале. С ее помощью мы можем количественно оценить эффективность той или иной операции на щитовидной железе, можем понять, какие существуют риски для возникновения дефектов при хирургическом вмешательстве. А также какова вероятность рецидивов», — рассказывает старший научный сотрудник НМИЦ имени В. А. Алмазова, ведущий научный сотрудник НЦМУ «Павловский центр», участником которого является СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Евгений Пустозеров.
Сейчас ученые работают над повышением точности созданной модели. В научном проекте приняли участие исследователи из СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПбГУ, Московского областного госуниверситета, Северо-Западного государственного медицинского университета имени И. И. Мечникова, Сеченовского университета, Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова Минобороны РФ и некоторых других.
Telegram 
Дзен 
VK Британские физики впервые визуализировали процесс, при котором две отрицательно заряженные молекулы ДНК сближаются и пристыковываются друг к другу точно в местах с одинаковым генетическим кодом вопреки ожидаемому отталкиванию. Прямое наблюдение этого механизма подтвердило 20-летнюю гипотезу и раскрыло фундаментальные процессы восстановления генома, деления клеток и развития онкологических заболеваний.
Японские ученые выяснили, что даже короткий вдох аромата свежесваренного кофе способен быстро улучшить эмоциональное состояние и уменьшить уровень стресса. У молодых участников эксперимента всего за пять минут вдыхания кофейного аромата снизились показатели тревожности, усталости и подавленности. При этом частота сердечных сокращений практически не изменилась.
Падение астероида примерно 66 миллионов лет назад запустило цепь событий, которые привели к вымиранию нептичьих динозавров. Однако некоторые группы пресмыкающихся пережили эту катастрофу и начали быстро восстанавливаться. Всего через несколько сотен тысяч лет после случившегося в реках Северной Америки уже охотился двухметровый хищник с необычными зубами, способными дробить твердую пищу. Его остатки помогли ученым понять, как аллигаторы развивались практически сразу после вымирания.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
Превратив почти 30 лет наблюдений за сверхмассивной черной дырой в видео, астрономы выяснили, что яркие участки в джете движутся совсем не так, как считалось раньше.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно