¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

6 феврал€ 2012

—јѕ– и медицина

¬ладимир ћалюх¬ладимир ћалюх

 огда мы говорим о —јѕ–, обычно на ум приход€т примеры из промышленного производства, архитектуры, строительства. ≈сли поставить вместе —јѕ– и медицину, сначала срабатывает тот же стереотип Ц производство медицинского оборудовани€ и инструментов. Ќо, оказываетс€, медики нашли более разностороннее применение продукции нашей отрасли. ѕриведем несколько примеров.

—томатологи€

јвтоматизаци€ зуботехнических лабораторий основана на самых передовых технологи€х, примен€емых в стоматологии Ц CAD/CAM системах.  омпани€ Delcam предлагает специализированное решение дл€ стоматологов. Ёто решение базируетс€ на открытой cadcam (cad cam) системе, котора€ состоит из двух модулей.Delcam DentCAD Ц специализированна€ система моделировани€ зубных мостов и коронок. Delcam DentMILL - специализированна€ система дл€ изготовлени€ зубных мостов и коронок на станках с „ѕ”. Ёто решение успешно используетс€ во многих стоматологических клиниках и лаборатори€х по всему миру и конкурирует с так называемыми Ђзакрытымиї системами, ранее доминировавшими в этой сфере, дава€ пользовател€м возможность сэкономить значительные средства на выборе поставщиков оборудовани€ (3D сканеры, фрезерные станки) и расходных материалов. ј это в свою очередь делает CAD-CAM решени€ от компании Delcam более доступными дл€ клиник, а, значит, и дл€ пациентов.

DentCAD

«а основу дл€ работы в DentCAD берутс€ данные трехмерного сканировани€ слепка зубов пациента. ѕолучение слепка полости рта выполн€етс€ точно так же, как и при традиционных методиках зубопротезировани€. √отовый гипсовый слепок сканируетс€ в специальном бесконтактном трехмерном сканере.

–езультатом сканировани€ и основой дл€ работы DentCAD €вл€етс€ трехмерна€ компьютерна€ геометрическа€ модель участка полости рта, на котором планируетс€ установить зубной протез. ƒалее пользователь должен выбрать из базы данных DentCAD наиболее подход€щий по форме зуб и доработать его средствами DentCAD до нужной формы. ѕоставл€ема€ с DentCAD база данных содержит модель коронок под каждый зуб. ƒл€ редактировани€ геометрии используютс€ интуитивно пон€тные функции скульптурного моделировани€. ѕри необходимости, 3D-модель издели€ можно отмасштабировать с желаемым коэффициентом. Ѕольшинство типовых процедур, таких как моделирование поверхности прикуса, нижней кромки коронки и цементной прослойки между обточенным зубом и коронкой, выполн€ютс€ автоматизировано.

ќртопеди€

јмериканска€ компани€ Synergy Surgical Technologies, занимающа€с€ дизайном ортопедических имплантатов и инструментов, стремитс€ перестроить и расширить свою сеть дл€ поддержки и соединить ее главный офис в Redlands,  алифорни€ с филиалом в ќстине, штат “ехас.  омпани€ использует разнообразное программное обеспечение CAD/CAM/CAE дл€ анализа состо€ни€ опорно-двигательного аппарата пациентов, проектировани€ необходимых имплантатов и их изготовлени€.

–асчет напр€жений и деформаций шейки бедра.

¬ качестве основной системы проектировани€ в Synergy Surgical Technologies используют AutoCAD Mechanical Desktop и технологии твердотельного моделировани€. ѕосле анализа и обмера поврежденной кости или сустава дл€ пациентов проектируетс€ и изготавливаетс€ индивидуальный имплантат или протез, точно соответствующий анатомии больного.

ѕротез бедренного сустава, спроектированный в AutoCAD.

¬ Ђ–оссийском научном центре Ђ¬осстановительна€ травматологи€ и ортопеди€ї им. акад. √.ј. »лизароваї используют решени€ ј— ќЌ  ќћѕј—-3D дл€ проектировани€ широко известных аппаратов дл€ автоматического удлинени€ конечностей.

 омпьютерна€ модель аппарата »лизарова.

ѕерспективное направление показано в исследовани€х Washington State University. 3D- принтер в этих исследовани€х использовалс€ дл€ восстановлени€ недостающих фрагментов костной ткани. “ехнологи€ испытана на животных и показала должную эффективность.

»сследование провела группа специалистов под руководством профессора —асмиты Ѕоуз (Susmita Bose) и ее мужа јмита Ѕандиопадхай (Amit Bandyopadhyay).Ѕоуз и ее коллеги в течение четырех лет разрабатывали оптимальный состав дл€ изготовлени€ протезов костей. ¬ качестве материала основы они остановились на ортофосфате кальци€ (кальциева€ соль фосфорной кислоты, Ca3(PO4)2). »з него изготавливаетс€ каркас протеза, который впоследствии покрывали предшественниками клеток костной ткани.

„тобы улучшить характеристики искусственных костей, к основному материалу добавл€етс€ диоксид кремни€ и оксид цинка. ѕосле этого каркас термически обрабатываетс€ в специальной печи при температуре 1250 градусов ÷ельси€. ѕрочность материала на сжатие после термообработки увеличиваетс€ в 2,5 раза.

 остные имплантаты, выращенные в 3D принтере.

Ѕлагодар€ добавкам также увеличиваетс€ скорость образовани€ костной ткани на поверхности протеза. ¬ ходе лабораторных экспериментов, формирование новой ткани началось уже в течение недели после покрыти€ каркаса клетками-предшественниками.

»сследователи предложили использовать эту технологию при лечении различных повреждений костей. “очные размеры и форму дефекта той или иной кости определ€ютс€ при помощи компьютерной томографии. ѕо полученной 3D модели печатаетс€" каркас протеза, покрываетс€ слоем костной ткани и имплантируетс€ пациенту. ¬ марте 2011 года на конференции TED (Technology Entertainment and Design) в калифорнийском городе Ћонг-Ѕич был представлен принтер дл€ печати человеческих органов. »спользу€ собственные ткани пациента, устройство послойно воспроизводит структуру заданного органа, включа€ сосуды. ¬есь процесс занимает от шести до семи часов.

—осудиста€ хирурги€

»сследователи Fraunhofer Institute Interfacial Engineering and Biotechnolog в течение длительного времени работали над выращиванием тканей и органов в лабораторных услови€х. —егодн€ тканева€ инженери€ позвол€ет создать искусственные ткани, хот€ работа пока не увенчались успехом с более крупными органами. “еперь немецкие исследователи примен€ют новые технологии и материалы, чтобы создавать искусственные кровеносные сосуды. ¬ их проекте BioRap можно будет инкапсулироать необходимые органические вещества в структуру искусственного ткани и, возможно, в будущем создавать даже сложные органы.

ѕ€ть институтов из Fraunhofer объединили свои усили€ в 2009 году, чтобы создать биосовместимые искусственные кровеносные сосуды.  азалось, практически невозможно построить такие структуры, как капилл€рные сосуды, которые очень малы и сложны, особенно их ответвлени€ и пространства между ними. Ќо на помощь пришли технологии аддитивного производства, быстрое прототипирование позвол€ет строить индивидуальные заготовки в соответствии с любой сложной 3D моделью. “еперь ученые работают над переносом этой технологии дл€ создани€ микроструктур биоматериала путем объединени€ двух различных методов: технологии 3D печати и многофотонной полимеризации.

»скусственные сосуды

—труйный 3D принтер может очень быстро создавать 3-мерные твердые тела из различных материалов. Ёто уже позвол€ет создавать микроструктуры, но технологии 3D печати по-прежнему слишком неточны дл€ тонких структур капилл€рных сосудов. ѕоэтому исследователи решили совместить эту технологию с двухфотонной полимеризацией.  раткое, но интенсивное воздействие лазерных импульсов на материал стимулирует молекулы в очень маленькой зоне, где происходит Ђсшиваниеї молекул и материал становитс€ эластичным. “аким образом создаютс€ высокоточные упругие конструкции в соответствии с 3D модел€ми.

ƒл€ производства 3-мерные упругих тел необходимо иметь правильный материал. ѕо этой причине исследователи придумали специальные краски.  ровеносные сосуды должны быть гибкими и упругими и взаимодействовать с природной тканью. ƒл€ этого синтетические сосуды создаютс€ с такой структурой поверхности, что живые клетки могут на ней закрепитьс€. ”ченые интегрировали измененные биомолекулы - такие, как гепарин и пептиды - внутрь стенок искусственных сосудов. ќни также разрабатывают чернила изготовленные из гибридных материалов, которые содержат смесь синтетических полимеров и биомолекул с самого начала. Ќа втором шагом эндотелиальные клетки, которые формируют внутренний слой стенки каждого сосуда, прикрепл€ютс€ в систему искуственных трубок –уководитель проекта √юнтер “овар (Günter Tovar) подчеркивает, что Ђподкладка важна, чтобы быть уверенным, что компоненты крови не прилипают к стенкам, а происходит их дальнейша€ транспортировкаї. ¬ результате сосуд работает точно таким же образом, как его естественной аналог из живых клеток.

ѕо словам доктора √юнтера “овара, эта технологи€ может быть использована дл€ самых различных целей.   примеру, станет возможным создание искусственных органов, основанных на замкнутой системе. »сследователи представили результаты своих разработок на выставке Biotechnica, котора€ прошла с 11 по 13 окт€бр€ 2011 года в √анновере.

CAS Ц хирургические —јѕ–

¬ середине 70-ых годов прошлого века, в современной медицине произошли важные событи€ - на основе внедрени€ в медицинскую практику методов лучевой диагностики и развити€ информационных технологий были предложены новые технологии в диагностике, визуализации, терапии, хирургии и дл€ фаз реабилитационного лечени€. ќсновные направлени€ внедрени€ информационных технологий в медицинскую практику св€заны с обработкой больших объемов разнообразной медицинской информации и управлением медицинскими учреждени€ми. ќднако наиболее серьезные проблемы возникли при внедрении информационных технологий в практику подготовки и планировани€ хирургического лечени€. Ёто св€зано с тем, что требовани€ повышени€ возможностей хирургического лечени€ и его эффективности привели к резкому росту и усложнению технического оснащени€ хирургов, включа€ сложнейшие робототехнические и компьютерные системы. ¬ результате перед хирургами встала проблема решени€ множества непривычных и достаточно сложных технических задач, возникающих при использовании всего множества современного хирургического инструментари€. ѕри этом дл€ решени€ этих задач практически невозможно было непосредственно использовать хорошо отработанные и освоенные инженерные методы, так как объектом хирургического вмешательства €вл€ютс€ различные ткани живого организма, свойства и поведение которых принципиально отличаютс€ от свойств технических материалов и объектов.

ћетоды лучевой диагностики позволили врачам существенно повысить точность диагностики до и в процессе хирургической операции. Ѕыстрое развитие методов компьютерной графики обеспечило высококачественную 3D визуализацию анатомических структур пациента, при этом хирурги и члены хирургических бригад получили возможность точно позиционировать хирургический инструмент в анатомическом поле и наблюдать его визуальное отображение. ¬ результате оказалось возможным последовательно и непрерывно наращивать сложность и точность хирургических операций, сокращать врем€ хирургического вмешательства и повышать его эффективность. ¬озможности достаточно точных 3D моделей и методов визуализации прижизненной анатомии пациента и патологических процессов позволили разработать р€д методик и программных средств по предоперационному и интраоперационному планированию хирургического вмешательства и обеспечить поддержку прин€ти€ решений при подготовке хирургических операций

«адачу автоматизированного сопровождени€ работы хирурга во многих случа€х можно рассматривать как техническую задачу и использовать дл€ ее решени€ эффективные и проверенные методы и технологии компьютерной графики и CAD/CAE/CAM систем. ¬ насто€щее врем€ такой подход, в основном, реализуетс€ с помощью специальных технологий подготовки хирургического вмешательства, включа€ диагностику, а также предоперационное планирование и интраоперационное сопровождение. ѕервоначально они назывались Image Guided Surgery технологи€ми, а затем Computer Aided или Assisted Surgery Ц CAS технологи€ми. –аботы над этими технологи€ми в странах «апада были начаты в середине 90-х годов прошлого века и в насто€щее врем€ эти методы достаточно широко используютс€ в западной медицине. CAS технологии также менее инвазивны чем традиционна€ хирурги€.

ѕомимо использовани€ традиционных 3D пакетов, по€вились специализированные продукты CAS. ќдним из Ђпередовиковї этого направлени€ €вл€етс€ американска€ компани€ Medtronic Navigation, выпускающа€ комплекс StealthStation S7. ѕри разработке S7 компани€ Medtronic Navigation решила не отказыватьс€ от отлично зарекомендовавшего себ€ двухмодульного дизайна станции. ѕредлагаетс€ навигационна€ станци€, разделенна€ на два модул€ Ц модуль хирурга-оператора и модуль ассистента. Ѕольшой монитор повышенной четкости обеспечивает хирургу легкий и быстрый доступ к интересующей его информации, тогда как все конфигурационные и подготовительные операции выполн€ютс€ на модуле ассистента где установлен дополнительный монитор, Ђмышьї, клавиатура и другие необходимые органы управлени€.

ѕланирование траектории дренировани€ внутримозговой гематомы на навигационной станции Stealth Station Medtronic по  “ головного мозга

Ќова€ оптическа€ камера SPECTRA с увеличенной зоной обзора (зона эффективного покрыти€ 2,05х1,47х1,85м) дает ¬ам еще больше свободы в расположении системы в ¬ашей операционной и конфигурации операционного пол€. Ќа сегодн€шний день, используема€ в StealthStation S7 камера предоставл€ет самую большу зону покрыти€ (ФвидимостиФ навигационных инструментов).  роме того обща€ площадь, занимаема€ системой, теперь меньше чем у предыдущих версий станции, так что теперь ¬ы можете использовать больше оборудовани€ в своей операционной а также проводить операции с помощью Stealth Station S7 в малых операционных.

ѕример ѕќ дл€ S7: черпно-лицева€ хирурги€, позвоночник, Ћќ– и нерохируги€.

ќбновленные и переработанные версии навигационного программного обеспечени€, перенесенные на единую платформу Synergy позвол€ют дл€ каждого хирурга персонально задать перечень выполн€емых операций, используемого оборудовани€, инструмента а так же Ц формат размещени€ оборудовани€ в операционной. “ака€ гибкость позволит существенно сократить врем€ подготовки к операции так как она может быть полностью выполнена младшим мед. персоналом.

“ехнологии CAS получили настолько широкое распространение, что в 2000 году было организовано International Society for Computer Aided Surgery -международное общество, развивающее и пропагандирующее системы автоматизированного проектировани€ в хирургии. ICAS ежегодно проводит специализированную конференцию CARS (Computer Assited Radiology and Surgery).

–обот-хирург

¬се мы видели роботов-хирургов в фантастических фильмах. Ќо оказываетс€ технологии уже в полушаге от реализации такой фантастики. Ќа переднем крае этой новой эры находитс€ фирма Intuitive Surgical (—Ўј), разработавша€ хирургическую систему da Vinci. —истема da Vinci снабжена инструментами с искусственными зап€сть€ми, имеющими семь степеней свободы, трехмерной интуитивной визуализацией, и создает эргономический комфорт. Ёти новшества создали предпосылки дл€ минимально инвазивного выполнени€ сложных операций в различных област€х хирургии.

Da Vinci Ц робот, предназначенный дл€ выполнени€ сложных операций на внутренних органах через точечные отверсти€. ћанипул€торы повтор€ют малейшее движение рук хирурга, но при этом отсекают дрожь в руках и случайные резкие движени€. Ѕлагодар€ таким вымеренным действи€м врем€ восстановительного периода у пациента после операции значительно сокращаетс€. Da Vinci оснащен функцией удаленного управлени€, что позвол€ет врачам проводить операции на рассто€нии. ¬ насто€щее врем€ системы da Vinci работают почти в 500 хирургических клиниках по всему миру. ¬ыполнены тыс€чи роботизированных операций. ѕо сообщению компании Ђ—таргенї, представл€ющий Da Vinci в –оссии, 85% всех урологических и более 70% гинекологических операций в —Ўј уже выполн€ют только роботы.

’ирургическа€ система da Vinci в действии.

’ирургическа€ система da Vinci состоит из эргономичной консоли хирурга, стойки с четырьм€ интерактивными роботизированными руками у операционного стола, высокопроизводительной системы обзора InSiteЃ и патентованных инструментов EndoWristЃ. ¬ооруженные современнейшей роботизированной технологией, движени€ рук хирурга масштабируютс€, фильтруютс€ и равномерно преобразуютс€ в точные движени€ инструментов EndoWrist. ¬ итоге, создаетс€ интуитивный интерфейс с превосходными хирургическими возможност€ми.

Ќа прот€жении уже 10 лет только одна компани€ выпускает роботов-хирургов серийно Ц это компани€ Intuitive Surgical и ее роботизированный хирург Da Vinci. —тоимость робота Da Vinci в CЎј составл€ет 2 миллиона долларов,а –оссии он обходитс€ в 2.7 миллиона долларов. ћинистерство образовани€ и науки хочет, чтобы у –оссии был свой отечественный робот-хирург. ¬ ћинистерстве образовани€ и науки –‘ решили использовать достижени€ отечественной робототехники в хирургии, и заказали разработку первого российского робота-хирурга. ќн будет представл€ть из себ€ манипул€тор дл€ Ђроботоассистенции в высокой хирургииї. —оздание такого робота оценили в 198 миллионов рублей. ќсталось найти исполнител€ Цкто возметс€?

 омментариев: 5
id 3196     9 феврал€ 2012, 8:33
 ¬ладимир “алапов
—овершенно естественно, что —јѕ– используетс€ в медицине, поскольку человек - самое сложное создание на земле. » здесь нужна наивысочайша€ точность работы. “ак что можно считать, что применение —јѕ– в медицине - это показатель наивысшего уровн€ развити€ конкретных программ и их производителей.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 3234     14 феврал€ 2012, 1:20
 a_schelyaev
 ак представитель коллектива, который немного засветилс€ в предоставление CAE инструментов дл€ медицины могу сказать, что здесь самое главное по прежнему человек. » как объект исследовани€   и как инструмент исследовани€.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 3474     27 феврал€ 2012, 10:52
 ¬ладимир ћалюх

÷итата из a_schelyaev, id 3234:

самое главное по прежнему человек



—аш, да кто бы спорил! Ќо у хорошего хирурга, терапевта, диагноста должны быть хорошие инструменты и материалы. Ќе скальпелем же ѕирогова нынче орудовать! «а последние два года € на себе ощутил достижени€ современной травматологии   ј так бы ходил по полгода-год в гипсе..

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 10611     28 сент€бр€ 2013, 16:56
 »горь “иунов
«дравствуйте,  оллеги!
ѕриглашаю всех участвовать в развитии направлени€ "ћедицинские —јѕ–".
¬аш опыт, знани€, идеи будут полезны дл€ внедрени€ —јѕ– в отечественную медицинскую практику.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 10612     28 сент€бр€ 2013, 17:04
 »горь “иунов
ƒобро пожаловать в профессиональное сообщество производителей и потребителей медицинских —јѕ– http://medcad.pro

ќтветить   ÷итировать выделенное


ѕол€, помеченные * об€зательны дл€ заполнени€

  »м€ *

  e-mail

  web

¬ы можете ввести не более 3000 символов, осталось:

¬ведите
первые 3 символа:

 *

ќбновить



    

„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ѕыть или не быть (роботом)?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2018 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.