Сравнительный анализ методов создания виртуальных трехмерных моделей легких из КТ-снимков в практике противотуберкулезной организации с помощью программного обеспечения компании Materialise

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Важными условиями окончательной победы над туберкулезом являются не только профилактика его развития и раннее выявление, но и оказание качественной персонифицированной медицинской помощи больному. Аддитивные технологии и технологии виртуализации способны в полной мере реализовать последнее условие во фтизиатрической практике.

Цель. Продемонстрировать возможности и оценить трудозатраты (затраченное время на виртуализацию и размер конечных цифровых файлов моделей) во время работы с программными комплексами Mimics inPrint 2.0.0.159 и Mimics Medical 21.0.0.406 над виртуальной реконструкцией легких больного деструктивной формой туберкулеза.

Материалы и методы. Сравнительный анализ методов создания виртуальных трехмерных моделей легких из компьютерно-томографических снимков проведен в ГБУЗ НО НОКПД. В исследовании принимал участие 1 пациент с деструктивной формой туберкулеза верхней доли левого легкого. Виртуальные трехмерные модели изготавливались по специально разработанному алгоритму. Анализ временных затрат на формирование виртуальных моделей легких проводили с помощью встроенной функции в программное обеспечение «Log». Анализ размера полученных виртуальных моделей легких в формате STL осуществлялся с помощью функции операционной системы из семейства Windows «Свойства», раздел «Общие», подраздел «Размер».

Результаты. Наиболее практичным программным комплексом для виртуальных реконструкций легких оказался Mimics inPrint 2.0.0.159 с затраченным временем на создание модели 2 мин (Mimics Medical 21.0.0.406 – 7 мин 17 с) и размером модели 125 мегабайт (Mimics Medical 21.0.0.406 – 26,1 мегабайта). Освещенные в статье технические нюансы и алгоритмы реконструкции легких с использованием программных пакетов Mimics inPrint 2.0.0.159 и Mimics Medical 21.0.0.406 позволят заинтересованному лицу не ошибиться в реализации своих научно- практических интересов в процессе оказания больному персонифицированной помощи. В статье сделан акцент на основных преимуществах программного пакета Mimics inPrint 2.0.0.159 в сравнении с Mimics Medical 21.0.0.406. Дана краткая характеристика аналогичным программам.

Заключение. Изученные программные комплексы благополучно справились с поставленной перед ними целью демонстрации их возможностей и оценки трудозатрат на проведение виртуализации. Наиболее понятным и перспективным программно-прикладным комплексом для использования в повседневной клинической практике оказался Mimics inPrint 2.0.0.159.

Об авторах

Алексей Георгиевич Наумов

ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России; ГБУЗ Нижегородской области «Нижегородский областной клинический противотуберкулезный диспансер»

Автор, ответственный за переписку.
Email: naumovag@pimunn.ru
ORCID iD: 0000-0003-0412-6877

ассистент каф. фтизиатрии им. И.С. Николаева ФГБОУ ВО ПИМУ, врач-фтизиатр ГБУЗ НО НОКПД

Россия, Нижний Новгород; Нижний Новгород

Александр Сергеевич Шпрыков

ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России

Email: shprykov_a@pimunn.net
ORCID iD: 0000-0002-2780-6704

д-р мед. наук, проф., зав. каф. фтизиатрии им. И.С. Николаева ФГБОУ ВО ПИМУ

Россия, Нижний Новгород

Дина Андреевна Сутягина

ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России

Email: dina-sutyagina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5134-6683

канд. мед. наук, доц., доц. каф. фтизиатрии им. И.С. Николаева ФГБОУ ВО ПИМУ

Россия, Нижний Новгород

Евгений Сергеевич Гринин

ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России

Email: eugrinin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3332-1727

студент лечебного фак-та ФГБОУ ВО ПИМУ

Россия, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Васильева И.А., Тестов В.В., Стерликов С.А. Эпидемическая ситуация по туберкулезу в годы пандемии COVID-19 – 2020–2021 гг. Туберкулез и болезни легких. 2022;100(3):6-12 [Vasil'eva IA, Testov VV, Sterlikov SA The epidemiological situation of tuberculosis during the COVID-19 pandemic – 2020–2021. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2022;100(3):6-12 (in Russian)]. doi: 10.21292/2075-1 230-2022-100-3-6-12
  2. Шиирипей В.Н. Персонифицированная медицина – это медицина будущего. В: Экосистемы Центральной Азии: исследование, сохранение, рациональное использование: материалы XV Убсунурского международного симпозиума, Кызыл, 05–08 июля 2020 г. Красноярск, 2020; c. 430-2 [Shiiripey VN. Personifitsirovannaia meditsina eto meditsina budushchego. In: Ekosistemy Tsentral'noi Azii: issledovanie, sokhranenie, ratsional'noe ispol'zovanie : Materialy XV Ubsunurskogo mezhdunarodnogo simpoziuma, Kyzyl, 05–08 iyulia 2020 g. Krasnoiarsk, 2020; p. 430-2 (in Russian)].
  3. Белялов Ф.И. Есть ли будущее у персонифицированной медицины? Клиническая медицина. 2014;92(9):73-4 [Belyalov FI. Is there a future for personalized medicine? Klinicheskaia meditsina. 2014;92(9):73-4 (in Russian)].
  4. Бердникова Е.Ф. Инновационное развитие здравоохранения. Вестник Казанского технологического университета. 2012;15(11):300-5 [Berdnikova EF. Innovative healthcare development. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2012;15(11):300-5 (in Russian)].
  5. Боркова Е.А., Наполова Е.А., Орлов Е.Р. Проблемы развития и внедрения инноваций в здравоохранении в России. Креативная экономика. 2019;13(7):1495-502 [Borkova EA, Napolova EA, Orlov ER. Problems of development and implementation of innovations in healthcare in Russia. Kreativnaia ekonomika. 2019;13(7):1495-502 (in Russian)]. doi: 10.18334/ce.13.7.40833
  6. Васильева И.А., Стерликов С.А., Паролина Л.Е., и др. Проблемы кадрового обеспечения противотуберкулезной службы врачами-фтизиатрами. Туберкулез и болезни легких. 2022;100(6):7-14 [Vasil'eva IA, Sterlikov SA, Parolina LE, et al. Problems of staffing the anti-tuberculosis service by phthisiatricians. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2022;100(6):7-14 (in Russian)]. doi: 10.21292/2075-1230-2022-100-6-7-14
  7. Erokhin VV. The achievements and the way of innovative development оf Phthisiology. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2012;67(11):4-8 [Erokhin VV The achievements and the way of innovative development оf Phthisiology. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2012;67(11):4-8 (in Russian)]. doi: 10.15690/vramn.v67i11.464
  8. Леонов С.В. Использование метода компьютерной томографии при судебно-медицинской идентификации личности. Судебная медицина. 2020;6(4):41-5 [Leonov SV. The use of the method of computed tomography in forensic identification of a person. Sudebnaia meditsina. 2020;6(4):41-5 (in Russian)]. doi: 10.19048/fm339
  9. Филатова Е.А., Скорняков С.Н., Медвинский И.Д., и др. Применение технологии 3D-моделирования органов грудной клетки для повышения эффективности диагностических вмешательств во фтизиопульмонологии. Туберкулез и болезни легких. 2019;97(10):45-52 [Filatova EA, Skornyakov SN, Medvinskiy ID, et al. The use of 3D modeling technology of the chest organs to improve the efficiency of diagnostic interventions in phthisiopulmonology. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2019;97(10):45-52 (in Russian)]. doi: 10.21292/2075-1230-2019-97-10-45-52
  10. Бородулина Е.А., Колсанов А.В., Рогожкин П.В., Манукян А.А. Применение 3D-моделирования для определения параметров хирургического вмешательства при туберкулезе легких. Туберкулез и болезни легких. 2020;98(6):47-51 [Borodulina EA, Kolsanov AV, Rogozhkin PV, Manukyan AA. Application of 3D modeling to determine the parameters of surgical intervention in pulmonary tuberculosis. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2020;98(6):47-51 (in Russian)]. doi: 10.21292/2075-1230-2020-98-6-47-51
  11. Умаров Н.А., Нурмеев Н.Н., Нурмеев И.Н., и др. Теоретические и практические аспекты использования 3D-печатной и cерийной ортопедической стельки у пациентов с симптоматическим плоскостопием. Вестник медицинского института "РЕАВИЗ": реабилитация, врач и здоровье. 2019;5(41):97-101 [Umarov NA, Nurmeev NN, Nurmeev IN, et al. Theoretical and practical aspects of using 3D-printed and serial orthopedic insoles in patients with symptomatic flat feet. Vestnik meditsinskogo instituta "REAVIZ": reabilitatsiia, vrach i zdoroi'e. 2019;5(41):97-101 (in Russian)].
  12. Донник А.М., Иванов Д.В., Коссович Л.Ю., и др. Создание трехмерных твердотельных моделей позвоночника с транспедикулярной фиксацией c использованием специализированного программного обеспечения. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2019;19(4):424-38 [Donnik AM, Ivanov DV, Kossovich LYu, et al. Creation of 3D solid models of the spine with transpedicular fixation using specialized software. Izvestiia Saratovskogo universiteta. Novaia seriia. Seriia: Matematika. Mekhanika. Informatika. 2019;19(4):424-38 (in Russian)]. doi: 10.18500/1816-9791-2019-19-4-424-438
  13. Филиппов А.А., Успенский В.Е., Грубенко Г.А., и др. Оценка структурных и функциональных особенностей реимплантированного аортального клапана через 18 месяцев после операции David I с использованием методики высокоточного моделирования структур корня аорты. Российский журнал персонализированной медицины. 2022;2(3):78-88 [Filippov AA, Uspenskiy VE, Grubenko GA, et al. Evaluation of the structural and functional features of the reimplanted aortic valve 18 months after the David I operation using the technique of high-precision modeling of the structures of the aortic root. Rossiyskii zhurnal personalizirovannoi meditsiny. 2022;2(3):78-88 (in Russian)]. doi: 10.18705/2782-3806-2022-2-3-78-88
  14. Рагимов Ч.Р., Фарзалиев И.М., Ахмедов С.Г., Рагимли М.Ч. Реконструкция травматических повреждении нижней стенки орбиты с применением метода виртуального биомоделирования. OFTALMOLOGIYA. 2018;1(26):121-7 [Ragimov ChR, Farzaliev IM, Akhmedov SG, Ragimli MCh. Reconstruction of traumatic injuries of the lower wall of the orbit using the method of virtual biomodeling. OFTALMOLOGIYA. 2018;1(26):121-7 (in Russian)].
  15. Wang J, Huang Z, Wang F, et al. Materialise's interactive medical image control system (MIMICS) is feasible for volumetric measurement of urinary calculus. Urolithiasis. 2020;48(5):443-6. doi: 10.1007/s00240-019-01158-6
  16. Kronig SAJ, Kronig ODM, Zurek M, Van Adrichem LNA. Orbital volume, ophthalmic sequelae and severity in unilateral coronal synostosis. Childs Nerv Syst. 2021;37(5):1687-94. doi: 10.1007/s00381-021-05065-3
  17. Huang X, Fan N, Wang HJ, et al. Application of 3D printed model for planning the endoscopic endonasal transsphenoidal surgery. Sci Rep. 2021;11(1):5333. doi: 10.1038/s41598-021-84779-5
  18. Li J, Zhang H, Yin P, et al. A New Measurement Technique of the Characteristics of Nutrient Artery Canals in Tibias Using Materialise's Interactive Medical Image Control System Software. Biomed Res. Int. 2015;2015:171672. doi: 10.1155/2015/171672
  19. Chen T, Que YT, Zhang YH, et al. Using Materialise's interactive medical image control system to reconstruct a model of a patient with rectal cancer and situs inversus totalis: A case report. World J Clin Cases. 2020;8(4):806-14. doi: 10.12998/wjcc.v8.i4.806
  20. Копотилова В.Г., Пирус А.В., Крылова А.И. Сравнительный анализ методов создания трехмерной модели из снимков МРТ. В: Наука, техника, промышленное производство: история, современное состояние, перспективы: Материалы региональной научно-практической конференции студентов и аспирантов, Владивосток, 13–28 декабря 2021 года. Владивосток, 2022; c. 35-9 [Kopotilova VG, Pirus AV, Krylova AI. Comparative analysis of methods for creating a three-dimensional model from MRI images. In: Nauka, tekhnika, promyshlennoe proizvodstvo: istoriia, sovremennoe sostoianie, perspektivy: Materialy regional'noi nauchno-prakticheskoi konferentsii studentov i aspirantov, Vladivostok, 13–28 dekabria 2021 goda. Vladivostok, 2022; p. 35-9 (in Russian)].
  21. Наумов А.Г., Шпрыков А.С., Крюков Э.Р. Опыт использования аддитивных технологий на примере трехмерной реконструкции легких в клинической практике противотуберкулезного диспансера. Пульмонология. 2022;32(1):109-17 [Naumov AG, Shprykov AS, Kryukov ER. Experience in the use of additive technologies on the example of three-dimensional reconstruction of the lungs in the clinical practice of an anti-tuberculosis dispensary. Pul'monologiia. 2022;32(1):109-17 (in Russian)]. doi: 10.18093/0869-0189-2022-32-1-109-117
  22. Materialise Mimics inPrint. System Requirements. Minimum System Requirements. Available at: https://www.materialise.com/en/medical/software/materialise-mimics-inprint/system-requirements. Accessed: 09.09.2022.
  23. Materialise Mimics. System Requirements. Minimum System Requirements. Available at: https://www.materialise.com/en/medical/mimics-innovation-suite/mimics/system-requirements. Accessed: 09.09.2022.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Интерфейс программного комплекса Mimics inPrint.

Скачать (33KB)
Метаданные
3. Рис. 2. a – мультипланарная реконструкция ОГК; b – выбор диапазона рентгенологической плотности «Lungs (CT)»

Скачать (111KB)
Метаданные
4. Рис. 3. a – готовая виртуальная модель легких и ТБД с окружающими их артефактами; b – изолированная модель легких и ТБД без артефактов.

Скачать (118KB)
Метаданные
5. Рис. 4. a – возможности службы «Prepare Print»: добавление надписей, создание соединений, ремонт модели, экспорт модели; b – финальная виртуальная модель легких больного деструктивной формой туберкулеза левого легкого при ее предварительном просмотре в программе 3D Viewer.

Скачать (79KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Интерфейс программного комплекса Mimics Medical.

Скачать (53KB)
Метаданные

© ООО "Консилиум Медикум", 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».