Снова про 3д и медицину

Последнее время я все чаще вижу информацию про использования 3д моделирования/печати в медицине. Да, тенденция все большего внедрения 3д в медицину очевидна, но, при этом, она очень неравномерно затрагивает различные ее области. Работая в одной из крупных клиник, я хотел бы тоже дать сообществу короткий инсайд о том, что же сейчас происходит на одном из фронтов.

Начну, наверное, с краткой исторической справки. В 2007 году, когда я наконец добрался после мук обучения до какой-то клинической работы, 3д моделирование/реконструкция органов и сосудов рентгенологам была уже хорошо известна. Относились при этом к ней все абсолютно равнодушно: ну красиво, ну некоторым хирургам нравится посмотреть, молодым/неопытным в основном, для диагноза вообще не нужно. Ну я то был молодой/неопытный :). Попал я в отделение хирургии интракраниальных сосудов и меня вот прямо завораживали 3д реконструкции вилизиева круга, всех этих патологических сосудистых шунтов, аневризм. 3д реконструкции выполнялись in situ при прямой ангиографии сосудов в операционной и периодически перепадали от рентгенологов на дисках с КТ и МРТ ангиографией, прикрепленные к основной серии снимков. При этом основная масса докторов обычно игнорировала диски со снимками вообще, просматривались только пленки на негатоскопе. Так вот, периодически больные приходили без пленок, а на дисках все чаще была «сырая» сосудистая серия без mip или vr обработки. Приходилось топать к рентгенологам на станцию и просить их обработать изображения, все это изрядно доставало. Им некогда, мне их лови, проси. Таким образом, очень быстро я начал активно искать варианты избавить себя от этой повинности.

То была эра просмотра снимков в merge efilm workstation, чуть ли не единственной более/менее профессиональной программе просмотра dicom серий для win на тот момент. Она в каком-то первобытном виде позволяла делать 3д объемные изображения. Это, кстати, очень напоминало обработки, которые у вас тут люди делают в 3dslicer и invesalius. Впрочем, эти программы сейчас чуть подросли, но в юзабилити, вот честно, не прибавили особо. И тогда, и сейчас китом(синим) бытового просмотра был Osirix. Реконструкция в осирикс:Но с ним была одна заморочка, он есть, был и видимо будет только для mac. Отсутствие в отделении фермерских компьютеров меня остановить не могло. Почитав недельку интернет я за следующую недельку собрал из имеющегося в отделении железа хакинтош, и эра поиска свободного рентгенолога наконец закончилась! Если кто сейчас работает на маке, рекомендую посмотреть на https://horosproject.org/. Это свободный форк осирикса, ничем не уступает, возможности как у платной версии. Кстати осирикс уже тогда умел экспортировать выделенные структуры в obj, правда очень неудобно это было реализовано. Но хотелось то чего-то своего, виндового. Так был в 2009 году найден Zioterm 2009. Реконструркция в зиотерм:Все что было необходимо он обеспечивал на вполне достойной скорости реконструкции. Был с ним лишь один момент. Чтобы программа заработала, она должна была онлайн куда-то там подключиться и отчитаться, что ее запустили. Офлайн компьютеры пролетали. Затем ziosoft забили на свой продукт для народа, сосредоточились на каких-то сложных станциях, которые если только на всю клинику покупать, программа запускаться перестала. Ну свято место пусто не бывает. Сначала постами на хабре, затем и личным визитом в нашу жизнь вошел Inobitec. Команда молодых и амбициозных воронежских программистов https://inobitec.com/ реализовала не просто две необходимые опции просмотра: Maximum intensity projection (MIP) и воксельный Volume Rendering (VR) (кто хочет про это подробнее вот меня когда-то просили сделать обзор https://youtu.be/zCXaLE3qhUk), ребята пошли дальше. Они начинили программу массой удобных инструментов для сегментации в привычные для печати меши всего чего угодно из dicom. Выделение по трешхолдам, по интервалам, по объему. Воксельное сложение, вычитание. Фузия разных модальностей МРТ+КТ+АГ, вывод всего этого опять же в меши. В качестве выходных мешей они используют ply, что мне кажется правильным. Формат покомпактнее, blender/meshmixer его понимают, сохраняет vertex colors из коробки, один клик конвертировать в stl.

Все это пока относилось по большей части к реконструкции сосудов, однако, в какой-то момент я понял, что имея inobitec (у меня есть pro лицензия) и blender я могу смоделировать по dicom сериям вообще любую операционную ситуацию не вставая со стула в ординаторской. Пара примеров.

В ряде случаев хирургическая мишень (которую надо найти и уничтожить:)) очень мала, или геометрически сложна. В таких случаях используют нейронавигацию, загружают снимки в навигатор и, почти как в яндексе, придерживаются подсказок. Только вот координаты структур во время операции меняются: опухоль удаляется, ликвор вытекает. Но!, анатомия то не меняется. 3д обработка позволяет, например, сделать реконструкцию коры мозга, по ней полностью осознать локализацию образования и придерживаться уже этой безошибочной дорожной карты. Пример:А 3д реконструкция обильно васкуляризированной опухоли порой позволяет понять, что избежать интраоперационного кровотечения можно имея под контролем один лишь сосуд https://youtu.be/srBM23fuZ8w Если кому-то вдруг интересно больше видеороликов есть у меня:

https://www.youtube.com/user/higet1/videos https://t.me/neuro3d Итого.

В плане просмотра снимков в 3д перед операцией могу сказать сейчас так: на текущий момент очень редко кто у нас в отделении не смотрит заранее реконструкцию. Наверное, только если экстренная операция, больной поехал в операционную и довольствуешься тем, что есть.

На счет печати для предоперационного изучения анатомии: нет большого смысла. Дело даже не в цене. Печатать доолго, выход из этого не сильно больший чем на экране посмотреть.

Печать для имплантации это в основном кости. Можно печатать имплант индивидуальной формы из peek, pekk или титана, или делать пресс-форму для интраоперационного лоскута из pmma. Моделирование костей конвекса черепа по моему опыту например требует достаточно базового знания 3д моделирования. Качественное моделирование дефекта зеркально – легко за час.