Трехмерное моделирование трахеобронхиального дерева плодов человека

БЮЛЛЕТЕНЬ ВОЛГОГРАДСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАМН

I 3-2007

передней поверхности трахеи до ВГН, что объясняет преимущественное расположение левого ВГН в ТПБ или параллельно ей, а правого - под углом к ТПБ.

На основании выявленных закономерностей линейных размеров, формы, топографии ВГН следует констатировать большую вероятность интраоперационного повреждения нерва на уровне нижнего края боковой доли ЩЖ и ниже у лиц обоего пола справа, чем слева, при этом у лиц женского пола риск повреждения ВГН на данном участке значительно выше, чем у мужского.

ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАХЕОБРОНХИАЛЬНОГО ДЕРЕВА ПЛОДОВ ЧЕЛОВЕКА

С. Н. Михайлов, М. Ю. Маховых

ГОУ ВПО " Оренбургская государственная медицинская академия Росздрава", ФГОУ ВПО "Оренбургский государственный аграрный университет"

Компьютерное моделирование анатомических структур широко распространено в медицинской морфологии. Значительное число работ на эту тему посвящено клинической и топографической анатомии взрослого человека [1, 2, 3, 4], меньше - в пренатальный период. Как известно, в процессе эмбриогенеза зародыш человека проходит сложное стадийное развитие. Иногда может происходить отклонение от программы правильного развития, следствием чего являются уродства и аномалии развития. Из всей обширной группы аномалий плода большое значение имеют аномалии органов грудной полости. Такие состояния, как диафрагмальная грыжа, трахеопищеводные свищи, атрезии трахеи, трахеобронхомегалия, врожденные стенозы трахеи, могут привести к гибели новорожденного в первые минуты жизни. Своевременное оперативное вмешательство позволяет сохранить жизнь таким детям.

В последние годы в связи с внедрением в перинатологию визуализационных прижизненных методов диагностики состояния плода, таких, как ультразвуковое сканирование, магнитно-резонансная томография, возникает необходимость

анатомической интерпретации получаемых изображений, сравнения их с реальными морфометрическими параметрами, моделирования и компьютерной графики для определенного возрастного периода.

Целью настоящего исследования явилось построение трахеобронхиального дерева плодов человека с помощью программ создания трехмерных реконструкций и анимации.

Материалом для исследования послужили плоды на сроке 16-24 недели беременности, полученные при искусственном прерывании беременности по социальным показаниям.

На материале использовались методы

Ф

препарирования с макро-микрометрическими измерениями, метод распилов по Н. И. Пирогову в трех взаимно перпендикулярных областях и изготовление гистотопограмм, окрашенных по Ван-Гизону, метод изготовления коррозионных препаратов, макромикроскопическое

фотографирование.

Для моделирования и анимации использовалась программы: Alias Maya Unlimited 7,0, для целей анимации и моделирования также могут использоваться программы Light Wave 3D, 3DS Max. Эти системы обладают всеми ключевыми возможностями в трехмерном представлении объектов любой сложности.

Начальной точкой компьютерного

моделирования явилось создание каркаса для мод

елируемого объекта. Повышение точности построения моделей достигалось нами комплексно. Каркас модели строили на основе изображений гистотопограмм, рентгенограмм, статистически достоверных результатов морфометрических исследований и с использованием мануального выделения контуров областей двухмерных изображений, необходимых для создания трехмерных изображений. Каркас

трахеобронхиального дерева человека строили по окружностям с заданными параметрами. Повторяем контур трахеобронхиального дерева из прямых линий с измеренными углами, создаем окружности и расставляем их вдоль прямых линий согласно измеренным расстояниям. После построения на их основе объемной модели открываем полученный результат - макет трахеобронхиального дерева плода. Следующий шаг - это создание анимации, применимой для УЗИ-диагностики плодов человека. Создание видеофильма, в котором камера и объекты могут перемещаться в различных плоскостях. Для математического анализа моделей их можно экспортировать в другие системы.

Полученное трехмерное изображение можно вращать, произвольно "резать" и масштабировать. В частности, для определения путей оперативного доступа одним из ключевых параметров является возможность определения "прозрачности" отдельных объектов. Полученные результаты полезны морфологам. Результаты работы могут быть использованы в фетальной хирургии при операциях на органах грудной полости плодов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Буданцев А. Ю., Айвазян А. Р. Компьютерная трехмерная реконструкция биологических объектов с использованием серийных срезов // Морфология: научно-теоретический медицинский журнал. - 2005. - Т. 127, № 1 . - С. 72-78.

2. Новомлинский В. В., Глухов А. А. Трехмерная визуализация в диагностике и лечении очаговой патологии печени // метод. рекомендации. - Воронеж. - 40 с.

3. Воробьев А. А., Андрющенко Ф. А. Трехмерное моделирование наружного носа для краниометрических исследований и оптимизации оперативных вмешательств // Бюлл. ВНЦ РАМН. - Волгоград. - 2006. - С. 8-10.

Ф

56

БЮЛЛЕТЕНЬ ВОЛГОГРАДСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАМН

4. Ким В. И., Фатеев И. Н., Железнов Л. М. и др. Возможности компьютерного моделирования для создания объемной реконструкции анатомических объектов // Бюлл. ВНЦ РАМН. - Волгоград. - 2006. -С. 20-21.

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В. Ю. Наумов, Ю. П. Муха

Волгоградский государственный технический университет

Главная задача медицинского лабораторного анализа состоит в получении достоверной диагностической информации о функционировании различных систем человеческого организма на основании проведения лабораторных исследований.

Метрологическое обеспечение лабораторных исследований представляет собой одну из важнейших проблем, решение которой могло бы обеспечить высокую точность и воспроизводимость результатов анализа, а следовательно, и повысить достоверность диагностических заключений, формируемых на основании этих результатов. Однако существует ряд обстоятельств, затрудняющих решение данной проблемы в полном объеме. Эти обстоятельства затрагивают различные стороны организации лабораторных исследований и требуют тщательного изучения.

Полнота и точность знаний о процессах формирования погрешностей в информационно-измерительных системах для аналитических исследований связана не только с самой системой, измеряющей определенные показатели, но и с процессом измерения в целом. При этом в процесс измерения включаются доаналитический, аналитический и постаналитический этапы работы, так как на любом из них возможны ошибки.

Поэтому при анализе полной погрешности измерения и ее характеристик необходимо учитывать в измерительном уравнении не только собственно само измерение, но и остальные факторы, влияющие на конечный результат. Таким образом, полная погрешность может быть получена при совокупном анализе предметной части исследования, метода исследования, аппаратной части и метода анализа результата.

Причем, к предметной части исследования относится биофизические характеристики забираемого биосубстрата, включая процессы его формирования в организме пациента, методики подготовки пациента к исследованию, забору пробы, ее подготовки к исследованию, дозирование исследуемых и мерных средств, хранение и транспортировка образцов и т. д.

Например, в доаналитическом этапе общего анализа биопроб из периферической крови можно выделить следующие ошибки, не зависящие от лабораторных исследований, но искажающие

Ф

3-2007 |

конечный результат: положение тела, прием пищи перед забором крови, чрезмерно тугой жгут, наложенный на плечо, физическое или эмоциональное напряжение больного; влияние характера питания, качественный состав пищи; биологические ритмы; влияние принимаемых фармакологических препаратов; влияние

физиотерапевтических процедур и рентгеновского облучения, алкоголя, наркоза, травм и хирургических вмешательств, прием наркотических препаратов; объект исследования (и взятый из него биосубстрат) может находиться в таких исходных условиях, при которых формировать биопробу непосредственно, без использования специальных приемов, нельзя. При заборе пробы на результат измерений могут оказать влияние неправильная венопункция, плазма с признаками гемолиза, неправильное соотношение кровь - антикоагулянт, примесь тканевой жидкости, наличие сгустков крови, присутствие гепарина. Также возможны неправильное взвешивание и дозировка реактивов, использование реактивов с истекшим сроком годности, использование непригодного оборудования, перепутывание проб, неправильная регистрация результатов.

Аналитический этап состоит из измерения необходимых параметров биопробы и их последующего анализа, т. е. свой вклад в погрешность вносят метод и аппаратная часть исследования. В общем случае суммарная погрешность складывается из погрешностей проведения технологических операций

пробоподготовки и инструментальной погрешности анализатора.

Для пробоподготовительных операций характерны погрешности, связанные с первоначальной подготовкой и хранением биопробы: качеством реактивов и инструментов, временем доставки после отбора, обработкой после получения и т. п.; обусловленные характером подготовительных технологических операций на аналитическом этапе: дозированием исследуемой биопробы и реагентов, используемых на этом этапе, последовательностью, продолжительностью и качеством выполнения операций, качеством подготовки и заполнения измерительных реакционных объемов и т. д.

Инструментальная погрешность складывается из ошибок, вносимых различными блоками и каскадами преобразования измеряемой физической величины в выходной сигнал, а также из погрешностей нормировки шкалы анализатора в терминах концентрации исследуемого компонента жидкости или кинетического параметра изучаемого процесса, сбоев в работе программного обеспечения и т. д.

Погрешность на выходе сложного анализатора является линейной комбинацией погрешности отдельных блоков, осуществляющих преобразования измеренной величины, причем, погрешность каждого последующего блока не зависит от функций преобразования результатов, получаемых предыдущих блоках, а только от их производных

Ф

в

уГ