3D მედიცინაში: ვირტუალური სამყარო და ახალი ტექნოლოგიები

აქამდე ვირტუალურ რეალობას ვუკავშირდებოდით კომპიუტერულ თამაშებთან, გასართობად შექმნილ საოცნებო სამყაროსთან. ვინმეს უფიქრია, რომ ის, რაც სიამოვნების მომტანია, მომავალში შეიძლება გახდეს მედიცინის ერთ-ერთი სადიაგნოსტიკო საშუალება? გახდის თუ არა ექიმების ქმედებები ვირტუალურ სამყაროში უკეთეს სპეციალისტებს? შეძლებდნენ თუ არა ისინი პაციენტთან ადამიანურ ურთიერთობას, თუ ამას მხოლოდ ჰოლოგრამასთან საუბრით ისწავლიდნენ?

პროგრესს აქვს თავისი კანონები - ჩვენ ვითვისებთ მეცნიერების ახალ სფეროებს, ვქმნით ახალ ტექნოლოგიებს. ხშირად ხდება, რომ ჩვენ ვქმნით რაღაცას, რომელსაც თავდაპირველად სხვა დანიშნულება ჰქონდა, მაგრამ ვპოულობთ მას ახალ გამოყენებას და თავდაპირველ იდეას ვავრცელებთ მეცნიერების სხვა სფეროებზე.

ეს მოხდა კომპიუტერულ თამაშებთან დაკავშირებით. მათი არსებობის დასაწყისში ისინი მხოლოდ გართობის წყარო უნდა ყოფილიყვნენ. მოგვიანებით, იმის დანახვამ, თუ რამდენად ადვილად იპოვა გზა ამ ტექნოლოგიამ ახალგაზრდებში, შეიქმნა საგანმანათლებლო თამაშები, რომლებიც აერთიანებდა გართობას სწავლასთან, რათა ის უფრო საინტერესო ყოფილიყო. პროგრესის წყალობით, მათი შემქმნელები ცდილობდნენ შექმნილი სამყაროები მაქსიმალურად რეალური ყოფილიყო, მიაღწიეს ახალ ტექნოლოგიურ შესაძლებლობებს. ამ აქტივობების შედეგია თამაშები, რომლებშიც გამოსახულების ხარისხი შეუძლებელს ხდის მხატვრული ლიტერატურის რეალობისგან გარჩევას და ვირტუალური სამყარო იმდენად ახლოს ხდება რეალურთან, რომ თითქოს აცოცხლებს ჩვენს ფანტაზიებსა და ოცნებებს. სწორედ ეს ტექნოლოგია ჩავარდა რამდენიმე წლის წინ მეცნიერთა ხელში, რომლებიც ცდილობდნენ ახალი თაობის ექიმების მომზადების პროცესის მოდერნიზებას.

ივარჯიშე და დაგეგმე

მთელ მსოფლიოში, სამედიცინო სკოლებსა და უნივერსიტეტებს სერიოზული ბარიერი აწყდება სტუდენტებისთვის მედიცინისა და მასთან დაკავშირებული მეცნიერებების სწავლებისას - ბიოლოგიური მასალის ნაკლებობა შესასწავლად. მიუხედავად იმისა, რომ კვლევითი მიზნებისთვის ლაბორატორიებში უჯრედების ან ქსოვილების წარმოება ადვილია, ეს სულ უფრო პრობლემატური ხდება. ორგანოების მიღება კვლევისთვის. დღესდღეობით ადამიანები ნაკლებად ინახავენ თავიანთ სხეულს კვლევის მიზნებისთვის. ამას მრავალი კულტურული და რელიგიური მიზეზი აქვს. მაშ რა უნდა ისწავლონ სტუდენტებმა? ფიგურები და ლექციები არასოდეს ჩაანაცვლებს პირდაპირ კონტაქტს ექსპონატთან. ამ პრობლემასთან გამკლავების მცდელობისას შეიქმნა ვირტუალური სამყარო, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აღმოაჩინოთ ადამიანის სხეულის საიდუმლოებები.

გულის და გულმკერდის სისხლძარღვების ვირტუალური სურათი.

2014 სამშაბათი, პროფ. მარკ გრისვოლდი აშშ-ს Case Western Reserve University-დან, მონაწილეობა მიიღო ჰოლოგრაფიული პრეზენტაციის სისტემის შესწავლაში, რომელიც მომხმარებელს გადაჰყავს ვირტუალურ სამყაროში და საშუალებას აძლევს მას დაუკავშირდეს მას. ტესტების ფარგლებში მას შეეძლო ენახა ჰოლოგრამების სამყარო გარემომცველ რეალობაში და დაამყარა კონტაქტი ვირტუალურ სამყაროში სხვა ადამიანთან - ცალკე ოთახში ადამიანის კომპიუტერული პროექცია. ორივე მხარეს შეეძლო ვირტუალურ რეალობაში ესაუბრებოდა ერთმანეთის ნახვის გარეშე. უნივერსიტეტისა და მისი თანამშრომლების მეცნიერებთან შემდგომი თანამშრომლობის შედეგი იყო პირველი პროტოტიპური აპლიკაცია ადამიანის ანატომიის შესასწავლად.

ვირტუალური სამყაროს შექმნა საშუალებას გაძლევთ ხელახლა შექმნათ ადამიანის სხეულის ნებისმიერი სტრუქტურა და მოათავსოთ იგი ციფრულ მოდელში. მომავალში შესაძლებელი იქნება მთელი ორგანიზმის რუქების შექმნა და ადამიანის სხეულის შესწავლა ჰოლოგრამის სახით, უყურებს მას ყველა მხრიდან, იკვლევს ცალკეული ორგანოების ფუნქციონირების საიდუმლოებებს, თვალწინ აქვს მათი დეტალური სურათი. სტუდენტებს შეეძლებათ შეისწავლონ ანატომია და ფიზიოლოგია ცოცხალ ადამიანთან ან მის გარდაცვლილ სხეულთან კონტაქტის გარეშე. უფრო მეტიც, მასწავლებელსაც კი შეეძლება გაკვეთილების ჩატარება მისი ჰოლოგრაფიული პროექციის სახით, მოცემულ ადგილას არ ყოფნისას. დროებითი და სივრცითი შეზღუდვები მეცნიერებაში და ცოდნაზე წვდომა გაქრება, მხოლოდ ტექნოლოგიებზე ხელმისაწვდომობა დარჩება შესაძლო ბარიერად. ვირტუალური მოდელი საშუალებას მისცემს ქირურგებს ისწავლონ ცოცხალ ორგანიზმზე ოპერაციების ჩატარების გარეშე, ხოლო ჩვენების სიზუსტე შექმნის რეალობის ისეთ ასლს, რომ შესაძლებელი იქნება რეალური პროცედურის რეალობის ერთგულად რეპროდუცირება. პაციენტის მთელი სხეულის რეაქციების ჩათვლით. ვირტუალური საოპერაციო ოთახი, ციფრული პაციენტი? ეს ჯერ კიდევ არ გახდა პედაგოგიური მიღწევა!

იგივე ტექნოლოგია საშუალებას მისცემს კონკრეტული ადამიანებისთვის კონკრეტული ქირურგიული პროცედურების დაგეგმვას. მათი სხეულის გულდასმით სკანირებით და ჰოლოგრაფიული მოდელის შექმნით, ექიმები შეძლებენ გაეცნონ თავიანთი პაციენტის ანატომიასა და დაავადებას ინვაზიური ტესტების ჩატარების გარეშე. მკურნალობის შემდეგი ეტაპები დაიგეგმება დაავადებული ორგანოების მოდელებზე. რეალური ოპერაციის დაწყებისას ისინი შესანიშნავად იცნობენ ოპერაციული ადამიანის სხეულს და არაფერი გაუკვირდებათ.

ტრენინგი პაციენტის სხეულის ვირტუალურ მოდელზე.

ტექნოლოგია არ შეცვლის კონტაქტს

თუმცა ჩნდება კითხვა, შეიძლება თუ არა ყველაფრის ჩანაცვლება ტექნოლოგიით? არცერთი ხელმისაწვდომი მეთოდი არ შეცვლის რეალურ პაციენტთან და მის სხეულთან კონტაქტს. შეუძლებელია ქსოვილების მგრძნობელობის ციფრული ჩვენება, მათი სტრუქტურა და თანმიმდევრულობა და მით უმეტეს, ადამიანის რეაქციები. შესაძლებელია თუ არა ადამიანის ტკივილისა და შიშის ციფრული რეპროდუცირება? ტექნოლოგიის მიღწევების მიუხედავად, ახალგაზრდა ექიმებს მაინც მოუწევთ რეალურ ადამიანებთან შეხვედრა.

ყოველგვარი მიზეზის გარეშე, რამდენიმე წლის წინ, პოლონეთში და მთელ მსოფლიოში სამედიცინო სტუდენტების დასწრება იყო რეკომენდებული სესიები რეალურ პაციენტებთან და აყალიბებს მათ ურთიერთობას ადამიანებთან და რომ აკადემიური პერსონალი, გარდა ცოდნის მიღებისა, ასევე ისწავლის თანაგრძნობას, თანაგრძნობას და ადამიანებისადმი პატივისცემას. ხშირად ხდება, რომ სამედიცინო სტუდენტების პირველი რეალური შეხვედრა პაციენტთან ხდება სტაჟირების ან სტაჟირების დროს. აკადემიური რეალობიდან მოწყვეტილი, ისინი ვერ ახერხებენ პაციენტებთან საუბარს და რთულ ემოციებთან გამკლავებას. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ახალი ტექნოლოგიით გამოწვეული სტუდენტების შემდგომი განცალკევება ახალგაზრდა ექიმებზე დადებითად იმოქმედებს. დავეხმარებით მათ უბრალოდ ადამიანებად დარჩენაში შესანიშნავი პროფესიონალების შექმნით? ექიმი ხომ ხელოსანი არ არის და ავადმყოფის ბედი დიდწილად დამოკიდებულია ადამიანური კონტაქტის ხარისხზე, იმ ნდობაზე, რომელიც პაციენტს აქვს ექიმის მიმართ.

დიდი ხნის წინ, მედიცინის პიონერები - ზოგჯერ ეთიკის დარღვევითაც კი - ცოდნას იძენენ მხოლოდ სხეულთან კონტაქტის საფუძველზე. ამჟამინდელი სამედიცინო ცოდნა, ფაქტობრივად, ამ ძიებებისა და ადამიანის ცნობისმოყვარეობის შედეგია. რა უფრო რთული იყო რეალობის შეცნობა, ჯერ კიდევ არაფრის ცოდნის გარეშე, აღმოჩენების გაკეთება, მხოლოდ საკუთარ გამოცდილებაზე დაყრდნობით! მრავალი ქირურგიული მკურნალობა განვითარდა ცდისა და შეცდომის გზით და თუმცა ზოგჯერ ეს ტრაგიკულად მთავრდებოდა პაციენტისთვის, სხვა გამოსავალი არ იყო.

ამავდროულად, სხეულზე და ცოცხალ ადამიანზე ექსპერიმენტების ეს გრძნობა გარკვეულწილად ასწავლიდა ორივეს პატივისცემას. ამან დამაფიქრა ყოველ დაგეგმილ ნაბიჯზე და მიმეღო რთული გადაწყვეტილებები. შეუძლიათ თუ არა ვირტუალურ სხეულს და ვირტუალურ პაციენტს ერთი და იგივეს სწავლება? ასწავლის თუ არა ჰოლოგრამასთან კონტაქტი ექიმების ახალ თაობას პატივისცემასა და თანაგრძნობას და დაეხმარება თუ არა ვირტუალური პროექციის საშუალებით საუბარი თანაგრძნობის განვითარებაში? ამ საკითხის წინაშე დგანან მეცნიერები, რომლებიც ახორციელებენ ციფრულ ტექნოლოგიებს სამედიცინო უნივერსიტეტებში.

ეჭვგარეშეა, რომ ახალი ტექნიკური გადაწყვეტილებების წვლილი ექიმების განათლებაში არ შეიძლება გადაჭარბებული იყოს, მაგრამ ყველაფრის შეცვლა არ შეიძლება კომპიუტერით. ციფრული რეალობა სპეციალისტებს საშუალებას მისცემს მიიღონ იდეალური განათლება და ასევე დარჩნენ „ადამიანურ“ ექიმებად.

მომავლის ტექნოლოგიის ვიზუალიზაცია - ადამიანის სხეულის მოდელი.

დაბეჭდეთ მოდელები და დეტალები

მსოფლიო მედიცინაში უკვე არსებობს მრავალი გამოსახულების ტექნოლოგია, რომელიც რამდენიმე წლის წინ კოსმოსურად ითვლებოდა. რაც ხელთ გვაქვს 3D რენდერები არის კიდევ ერთი ძალიან სასარგებლო ინსტრუმენტი, რომელიც გამოიყენება რთული შემთხვევების სამკურნალოდ. მიუხედავად იმისა, რომ 3D პრინტერები შედარებით ახალია, ისინი მედიცინაში რამდენიმე წელია გამოიყენება. პოლონეთში ისინი ძირითადად გამოიყენება მკურნალობის დაგეგმვისას, მათ შორის. გულის ოპერაცია. გულის ყველა დეფექტი დიდი უცნობია, რადგან არცერთი შემთხვევა არ არის იდენტური და ზოგჯერ ექიმებს უჭირთ წინასწარ განსაზღვრონ, რა შეიძლება გააკვირვოს პაციენტის გულმკერდის გახსნის შემდეგ. ჩვენთვის ხელმისაწვდომი ტექნოლოგიები, როგორიცაა მაგნიტურ-რეზონანსული ტომოგრაფია ან კომპიუტერული ტომოგრაფია, ზუსტად ვერ აჩვენებს ყველა სტრუქტურას. აქედან გამომდინარე, საჭიროა კონკრეტული პაციენტის სხეულის უფრო ღრმა გაგება და ექიმები ამ შესაძლებლობას აძლევენ კომპიუტერის ეკრანზე XNUMXD გამოსახულების დახმარებით, რომლებიც შემდგომში ითარგმნება სილიკონის ან პლასტმასისგან დამზადებულ სივრცულ მოდელებში.

პოლონეთის კარდიოქირურგიის ცენტრები რამდენიმე წელია იყენებენ 3D მოდელებში გულის სტრუქტურების სკანირებისა და რუკის მეთოდს, რის საფუძველზეც იგეგმება ოპერაციები.. ხშირად ხდება, რომ მხოლოდ სივრცითი მოდელი ავლენს პრობლემას, რომელიც ქირურგს გააკვირვებს პროცედურის დროს. ხელმისაწვდომი ტექნოლოგია საშუალებას გვაძლევს თავიდან ავიცილოთ მსგავსი სიურპრიზები. ამიტომ ამ ტიპის გამოკვლევა სულ უფრო მეტ მხარდამჭერს იძენს და სამომავლოდ კლინიკები დიაგნოსტიკაში იყენებენ 3D მოდელებს. მედიცინის სხვა დარგის სპეციალისტები ამ ტექნოლოგიას ანალოგიურად იყენებენ და მუდმივად ავითარებენ მას.

ზოგიერთი ცენტრი პოლონეთში და მის ფარგლებს გარეთ უკვე ახორციელებს პიონერულ ოპერაციებს გამოყენებით ძვლის ან სისხლძარღვთა ენდოპროთეზები დაბეჭდილი 3D ტექნოლოგიით. ორთოპედიული ცენტრები მთელს მსოფლიოში არის 3D ბეჭდვითი პროთეზირების კიდურები, რომლებიც იდეალურად შეეფერება კონკრეტულ პაციენტს. და რაც მთავარია, ისინი ბევრად უფრო იაფია ვიდრე ტრადიციული. რამდენიმე ხნის წინ ემოციით ვუყურე ფრაგმენტს რეპორტაჟიდან, სადაც მოკვეთილი ბიჭის ამბავი იყო ნაჩვენები. მან მიიღო XNUMXD-დაბეჭდილი პროთეზი, რომელიც იყო პატარა პაციენტის საყვარელი სუპერგმირის, რკინის კაცის მკლავის შესანიშნავი ასლი. ეს იყო უფრო მსუბუქი, იაფი და, რაც მთავარია, იდეალურად მორგებული, ვიდრე ჩვეულებრივი პროთეზები.

მედიცინის ოცნებაა შექმნას სხეულის ყველა დაკარგული ნაწილი, რომელიც შეიძლება შეიცვალოს ხელოვნური ექვივალენტით 3D ტექნოლოგიაში. შექმნილი მოდელის მორგება კონკრეტული პაციენტის მოთხოვნებთან. ხელმისაწვდომ ფასად დაბეჭდილი ასეთი პერსონალიზებული „სათადარიგო ნაწილები“ ​​რევოლუციას მოახდენს თანამედროვე მედიცინაში.

ჰოლოგრამის სისტემის კვლევა გრძელდება მრავალი სპეციალობის ექიმთან თანამშრომლობით. ისინი უკვე გამოჩნდებიან პირველი აპლიკაციები ადამიანის ანატომიით და პირველი ექიმები გაეცნობიან მომავლის ჰოლოგრაფიულ ტექნოლოგიას. 3D მოდელები გახდა თანამედროვე მედიცინის ნაწილი და საშუალებას გაძლევთ განავითაროთ საუკეთესო მკურნალობა თქვენი ოფისის კონფიდენციალურობაში. სამომავლოდ ვირტუალური ტექნოლოგიები ბევრ სხვა პრობლემას გადაჭრის, რომლებთანაც ბრძოლას მედიცინა ცდილობს. ის მოამზადებს ექიმების ახალ თაობას და მეცნიერებისა და ცოდნის გავრცელებას საზღვარი არ ექნება.