19 септември 2018
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Виртуален модел на човек е "изграден" от повече от 5000 среза на жена

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 25 септември 2015 в 09:3023450
Над 5000 такива срези са използвани за възпроизвеждането на най-детайлния модел на човешко тяло създаван досега. Снимка: Visible Human Project

Тялото на една американка е било реконструирано от много на брой тънки срезове, при което е създаден модел за експерименти, които биха били прекалено рисковани да се приложат на живи хора.

Тя е починала преди 20 години, но нейното тяло продължава да живее в дигитална форма. Трупът на американката е бил нарязан повече от 5000 пъти, за да се създаде най-детайлното дигитално тяло в света. Човешкият фантом е достъпен в интернет и би могъл да позволи извършването на експерименти, прекалено рисковани да се приложат на живи хора. 

Не се знае много за жената, нито дори името ѝ. Това което знаем е, че е имала затлъстяване и е починала от сърдечен удар на 59 години някъде в Мериленд. Съпругът ѝ дал разрешение тялото и да бъде използвано в проекта Visible Human Project, поддържан от Американската Национална библиотека по медицина в Бетесда, щата Мериленд.

Първоначалната цел на проекта била да се осигурят дигитални субекти за медицинско образование, но учените бързо осъзнали потенциала за моделиране на опасни експерименти.

Когато стартирал проекта, телата на двама човека, мъж и жена, били подложени на образна диагностика с MRI (магнитен резонанс) и CT (компютърна томография). След това те били замразени, нарязани на тънки срези и фотографирани. Първите снимки били публикувани още през 90те години на миналия век и са използвани хиляди пъти при различни проучвания. Много научни екипи също сглобили дигитални версии на тялото на мъжа (виж статията "Дигиталният Франкенщайн" по-долу).

Сега тялото на жената е било възстановено в много по-детайлен вид. Тя е била дигитализирана с много по-висока резолюция, благодарение на по-тънките срези, които са използвани. Трупът на мъжа е бил нарязан на срези с дебелина 1 милиметър, докато при жената дебелината на срезите е едва 1/3 от милиметъра.

Срез на вътрешността на мозъка. Снимка: Visible Human Project

Виртуалното тяло е дело на Сергей Макаров (Sergey Makarov) и неговите колеги от Уоркестърския политехнически институт в Масачузетс. Те използвали софтуер, който им асистирал при съединяването на хилядите изображения в едно цяло, а крайният модел е бил инспектиран от 5 лекаря, всеки от които е бил с различна медицинска специалност. "Моделът трябва да е анатомично верен," обяснява Макаров, който представи работата си на научния форум на IEEE Engineering in Medicine and Biology Society в Милано, Италия миналия месец.

Техният "фантом" представлява най-детайлната дигитална реконструкция на цяло човешко тяло, която някога е била изработвана. Тя има 231 различни тъкани, от трахея до очни ябълки, но ѝ липсва хрущялната част на носа и още 14 други части от тялото.

Други екипи и преди са създавали фантоми, чрез MRI и CT сканирания на живи доброволци, но резолюцията при тях е много по-ниска. Сканиране на цялото тяло отнема няколко часа и дори незначителното движение може да доведе до размазване в изображението. Сканирането в този случай не показва реалното оцветяване, което е важно за разбиране на структурата на различните тъкани, твърди Макаров.

"Цветните изображения позволяват да се разграничат практически всички анатомични структури, от които сме съставени," обяви Силвия Форчито (Silvia Farcito) от Foundation for Research on Information Technologies in Society, базиран в Цюрих, Швейцария, въпреки че тя отбелязва, че кръвоносните съдове при трупове колапсират.

"Те имат десет пъти повече информация, отколкото можеш да получиш от MRI сканиране," твърди Фернандо Бело (Fernando Bello), който разработва симулации на медицински процедури в Имперския колеж в Лондон. "Това означава, че екипът ще има много повече информация за органите и тяхната структура."

Високата резолюция на този модел го прави идеален за виртуални експерименти. Всяка от тъканите на жената има много добре дефинирани параметри, като плътност и топлопроводимост. Това позволява да се изчисли какви ще бъдат последствията от облъчване, например, или какъв би бил ефекта от използване на различни методи за образна диагностика върху живите тъкани.

"Фантомът ни дава чудесна възможност да изледваме човешките тъкани без да е необходимо да се извършват изследвания при хора, които са дълги и скъпи," разказва Ара Назарян (Ara Nazarian), хирург-ортопед в Harvard Medical School, която е колаборатор на Макаров.

Идеалният тестови субект

Екипът на Макаров вече е започнал да провежда тестове, които са прекалено рисковани, за да се извършват с живи хора. В един от тези тестове те са поставили на своя модел метална бедрена кост и са изследвали ефекта при MRI сканиране. Металните импланти се загравят под въздействие на силното магнитно поле и в момента се знае прекалено малко как трябва да се сканират хора, които имат такива импланти.

Учените успели да тестват какво се случва при различна сила на магнитното поле и са докладвали своите резултати на клиничния персонал. Докторите могат да използват тези данни, за да разработят по-безопасни и по-ефективни процедури за образна диагностика при хора с импланти.

Участък от краката. Снимка: Visible Human Project

Фактът, че фантома е на жена ни позволява по-добре да изследваме заболявания, които засягат по-често жени, обяснява Макаров. Той се надява това да подобри скрийнинга за рак на гърдата, като например осигури по-надеждни резултати от мамограми.

Той също тества ефекта от дълготрайното излагане на лъченията на мобилните телефони върху мозъка и оценява безопасността на метод за мозъчна стимулация наречен постоянно-токова транскраниална стимулация (tDCS), която се разработва като потенциално лечение на редица състояния като депресия, деменция, шизофрения и хронична болка. "Имаме доста добър модел на мозъка, обгърнат от обвивка от цереброспинална течност," твърди Макаров. 

Първите резултати предполагат, че tDCS може да създаде по-високи електрически напрежения, когато се приложи по-дълбоко в мозъка, в бялото мозъчно вещество, което може да повлияе на това как се прилага този метод и върху безопасността му. Макаров обелязва, че въпреки, че неговия екип извършва тези експерименти, интерпретирането на откритията ще бъде възложено на специалисти с познания в конкретната област. 

Затлъстяването при жената от Мериленд я правят особено подходящ субект, според Макаров, особено като се вземат предвид високите нива на затлъстява в много държави (особено в Щатите) в днешно време. Тъй като фантомът е напълно дигитален, учените са успели да създадат две по-слаби негови версии, с по-малко кожа и тлъстини, които да се използват за сравнение.

Екипът от учени е направил модела достъпен напълно безплатно, като той може да се модифицира допълнително с помощта на лесен софтуер, който вече се използва масово в лабораториите по света. "Създаването на фантома костваше много работа, но сега с негова помощ всеки може да проведе експеримент на лаптопа си," обяснява Назарян.

Това означава, че виртуалната жена може да бъде подложена на безбройни тестове по цял свят. "Има толкова много възможни употреби," заявява Бело. "Наистина е вълнуващо."

Дигиталният Франкенщайн

Проектът за изграждането на напълно дигитализирани човешки тела стартира в средата на 80те. Освен няколко липсващи парчета, виртуалния женски модел вече е напълно завършен, но мъжът от същата програма беше завършен още преди години.

Тялото, на което се основава той е принадлежало на Жозеф Пол Джерниган (Joseph Paul Jernigan), 39-годишен тексасец осъден за убийство и екзекутиран чрез смъртоносна инжекция. Дигиталните версии на тялото му са обявени през 2010 г., но етичните проблеми около използването на тези данни остават. Въпреки че Джерниган доброволно е дарил тялото си на науката, той едва ли е съзнавал до каква степен то може да е достъпно и да бъде използвано.

В неговото тяло също липсват няколко части. Когато починал, на Джерниган му липсвали апендикс, един тестис и няколко зъба. От тогава тези части са били добавени чрез използване на данни получени от живи доброволци.

Например, Пол Сегарс (Paul Segars) от Университета Дюк в Дърхам, Северна Каролина, използвал MRI, за да замени някои от липсващите части. "В крайна сметка се наложи да заменя и двата тестиса, заедно с пениса, за да може всичко да пасва," разказва той.

Сегарс е заменил също и мозъка на Джерниган, който според него изглеждал неестествено подут. Крайния резултат е мозайка, подобна на чудовището на Франкенщайн, шегува се той.

Източник: New Scientist


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Виц на деня: 19 септември
19 септември 2018 в 07:12
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.