В БГУ создали виртуальную кисть

Кисть руки — крайне сложное устройство. Чтобы восстановить ее функции после травмы с разрывом сухожилий — а таких происходит не одна сотня в год — от врачей требуется ювелирное мастерство и умение просчитывать дальнейший ход событий. Облегчить задачу призвана новая уникальная разработка на стыке медицины, математического и компьютерного моделирования, над которой трудятся доцент кафедры теоретической и прикладной механики механико-математического факультета БГУ Сергей Босяков и травматолог-ортопед Минской городской клинической больницы скорой медицинской помощи Антон Петуховский. При помощи «виртуальных» пальцев кисти, действующей по законам биомеханики, можно заранее просчитать, какая операция даст наилучший эффект.

3D-модель в точности воссоздает работу пальца.

— Повреждения, которые мы изучаем, лечатся только оперативно. Причем способов хирургического вмешательства придумано очень много, и мы решили использовать математику, статистику, биомеханику, компьютерное  моделирование, чтобы оценить операции с новой точки зрения, дать иные критерии для оценки, в том числе и отдаленных результатов. Такой подход пока еще никто не использовал, — Антон Петуховский знает об этом наверняка, ведь начал заниматься этой непростой темой, будучи сотрудником 6-й клинической больницы Минска, при которой функционирует Республиканский центр хирургии кисти.

Основой для построения виртуальной 3D-модели стали результаты компьютерной томографии кистей, проведенной здоровым людям. Это позволило построить «каркас» пальцев. Но так как связки, мышцы и сухожилия метод не позволяет сканировать с достаточной точностью, их «достраивали» математически, задавая соответствующую геометрическую форму, а также параметры и свойства, максимально приближенные к реальности. А затем научили работать весь этот сложнейший механизм.

В итоге получился эталон нормально действующих пальцев кисти, на которую можно «наложить» травму, имеющуюся у конкретного пациента, точно смоделировав все повреждения — скажем, виртуально перерезать сухожилие в том же самом месте, что и у пострадавшего.

А затем программа делает расчет и показывает, как будут поворачиваться фаланги пальцев под действием нагрузки на сухожилия после того или иного варианта хирургического вмешательства.

— Например, в случае с травмой пальца у медиков может не быть единого мнения, как лучше пришивать поврежденные сухожилия: кто-то считает, что для восстановления подвижности достаточно поработать с одним, кто-то уверен, что с двумя. Имеет значение и то, в какой именно точке будет сделано закрепление. Все это можно отработать на математической модели и стандартизировать показания по проведению операций. На основании математических расчетов — сравнительного анализа углов поворота фаланг и их перемещений для различных величин нагрузки на сухожилия — можно определить достаточно четкие критерии, — Сергей Босяков, создававший эту технологию, считает, что она может стать стандартным помощником врача.

Причем это вовсе не означает, что медикам придется тратить время и силы на освоение компьютерной новинки. После того как разработчики математически просчитают разные варианты травм, будет сформирована своеобразная таблица, где на входе будут сформулированы параметры того или иного повреждения, на выходе — рекомендации, как лучше поступать. Опыт разработки таких инструкций, делится Сергей Босяков, на механико-математическом факультете БГУ, где развивают направление биомеханики, уже есть.

В медицине математика или компьютерное моделирование в основном используются для демонстрации достоверности и виртуальной апробации определенной разработки, планирования различных этапов лечения и прогнозирования его результатов.

— Интерес к нам большой еще и потому, что мы можем дать не абстрактные, а конкретные рекомендации. У нас уже внедрено несколько крупных программ с кардиологами, ортопедами-травматологами, лор-врачами.

Этим для Сергея Босякова и привлекательна биомеханика. С одной стороны, фундаментальных открытий здесь ждать не приходится, ведь она использует законы, которые уже существуют в механике. А с другой — в ней ученый идет от практического вопроса: решая конкретную задачу, приходит к новой модели, с уникальными свойствами, которая обсчитывается с помощью новых подходов и технологий. В итоге получается результат, который используется на практике, попадает к врачам в виде программ и рекомендаций, помогает людям. Дивиденд, лучше которого сложно что-то придумать.

vasilishina@sb.by