Трехмерные изображения сердца помогают ускорить операцию и повысить ее точность

Программное обеспечение для трехмерного моделирования, помогающее Airbus проектировать самолеты, а AMD — тестировать конструкции процессоров, теперь получило применение и в кардиологии.

Компания Dassault Systemes, известная системами автоматизированного проектирования для аэрокосмической, производственной и архитектурной отраслей, анонсировала программное обеспечение, строящее индивидуальные трехмерные модели человеческого сердца. В компании утверждают, что это первая программная система, реализующая подобную возможность.

«Весь мир летает самолетами, спроектированными с помощью нашего ПО, — заявил генеральный директор компании Бернар Шарлес. — А скоро наши разработки будут помогать сохранять жизни».

Французская компания не совсем новичок на рынке здравоохранения: производители медицинской аппаратуры применяют ее программное обеспечение для проектирования своих изделий. Теперь же в Dassault Systemes решили использовать Большие Данные для персонализации лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

В новом приложении пригодились технологии, разработанные для предыдущих систем компании. ПО строит трехмерную модель сердца пациента, ориентируясь на его эхокардиограмму, снимки МРТ и компьютерную томографию, а также на данные научных исследований. Кардиологам технология помогает обнаруживать риски заболеваний сердца, а хирургам — практиковаться перед проведением реальной операции.

«Кардиохирургу будет проще, если перед операцией он увидит, каковы особенности строения сердца его пациента, — поясняет Шарлес. — Пока что тренировки на виртуальных моделях сердца проходит довольно мало хирургов. Наша платформа позволит обучать не только хирургии, но и другим сложным медицинским процедурам».

Система разработана в рамках проекта Living Heart, в котором участвуют кардиологи, а также специалисты в области биомеханики и ИТ. Проект призван создать технологии трехмерного моделирования, помогающие в диагностике, предотвращении и лечении сердечных заболеваний. В ходе демонстрации в американском офисе Dassault Systemes ПО исполнялось на планшетоподобном дисплее компании zSpace и в 3D-«пещере» — помещении, где три стены и пол представляют собой экраны. В обоих случаях для иллюзии объемного изображения пользователь должен надеть специальные очки.

С помощью стилуса на планшете можно масштабировать изображение сердца и рассматривать различные его отделы под разными углами. Можно также выводить на экран электрические и механические параметры, исследовать нервную систему и мускулатуру. Похожие возможности предоставляет и «пещера», создавая более обширную среду с эффектом погружения. Можно, к примеру, изучать внутреннее строение сердца, «находясь» прямо внутри его желудочков и артерий. Для навигации используется устройство, напоминающее джойстик.

В процессе виртуальной хирургической операции на 3D-модели хирург может в подробностях записывать все проведенные процедуры, объясняя свой выбор.

«При реальной операции записывать свои действия сложно, — комментирует Шарлес. — А такие записи могли бы очень пригодиться в дальнейшем».

Применение ИТ в клинических условиях способно сдерживать рост расходов на медицину, уверен он.

По мнению Шарлеса, здравоохранение могло бы поучиться применению ИТ у аэрокосмической отрасли, в которой тоже создаются технически сложные изделия, разрабатываемые множеством людей.

«Самолет получает способность взлетать, потому что при проектировании была построена полная цифровая модель всего, что с ним происходит, — добавил он. — В здравоохранении сейчас только начинают осваивать подобное моделирование».

«Наглядная модель сердца позволит отбросить лишние предположения, — добавил он. — Учитывая уровень сложности операций на открытом сердце, врачам просто необходима помощь ИТ-системы в принятии решений о месте и объеме удаления тканей. ИТ также помогут выбрать оптимальное время проведения операции и других процедур».

По словам Гуччионе, 3D-моделирование уже начали с пользой применять в клинических условиях: еще одно приложение для построения трехмерных моделей, предназначенное для планирования хирургических вмешательств, позволило сократить время недавней операции более чем вдвое.