Секция «Медицина»

Подсекция «Морфология»

Виноградов А.А., Землянский И.Л., Андреева И.В., Руденко Е.Ф.,
Гончаров А.М.

Луганский национальный педагогический университет имени Тараса Шевченко, Луганский государственный медицинский университет

Особенности компьютерного моделирования анатомических объектов

Компьютерное моделирование анатомических объектов является одним из перспективных направлений современной анатомии для научно-исследовательских и учебных целей с возможностью применения в нейрохирургической практике.

Одним из сложных по конфигурации анатомическим объектом является турецкое седло. Необходимость моделирования его формы продиктована особенностями индивидуальной анатомической изменчивости этой области основания черепа, которые трудно учитывать по данным рентгенографии и компьютерной томографии. За рубежом данные компьютерной томографии обрабатывают компьютерными программами типа CAD/CAM. Однако указанные программы не учитывают особенности конфигурации и толщины костных объектов, что значительно снижает их ценность.

В наших предыдущих публикациях (Виноградов А.А., Андреева И.В., Бондаренко О.В., 2000-2003) мы указывали на возможности компьютерного моделирования костных анатомических объектов, в частности, свода черепа человека. Полученная нами компьютерная модель свода черепа по параметрам конфигурации, толщины костей и индивидуальным особенностям костного рельефа полностью соответствовала своему костному аналогу. Другой важной особенностью построенной модели было то, что она обладала способностью изменять свои размеры, сохраняя соотношение всех параметров, которые были характерными для выбранной формы черепа.

Нами построены компьютерные модели свода черепа для брахи-, мезо- и долихоцефалов. Таким образом, использование компьютерного моделирования позволило сформулировать новый подход к краниопластике – оптимизацию последней благодаря созданию банка данных компьютерных моделей свода черепа с учетом его формы, конфигурации, толщины и индивидуальных особенностей рельефа (Деклараційний патент №58019А. Виноградов О.А., Бондаренко О.В., Худякова О.В., Андреєва І.В. “Спосіб моделювання імплантату для закриття дефекту кісток склепіння черепа”).

Целью настоящего исследования явилась разработка компьютерной модели турецкого седла человека на основе морфометрических исследований.

Исследование выполнено на 30 костных препаратах турецкого седла, взятых от трупов мужчин и женщин в возрасте от 34 до 78 лет. Предварительно определяли длину и ширину черепа, рассчитывали черепной индекс. Сложность конструкции турецкого седла по сравнению со сводом черепа заставила нас модифицировать методику исследования. При работе с препаратом турецкого седла были неприемлемы методики моделирования отдельно каждой из поверхностей объекта, а затем соединение двух построенных пластинок воедино. Производить морфометрию объекта такой конфигурации также сложно. Поэтому мы разделили тело препарат турецкого седла в сагиттальной плоскости, разделяя тело клиновидной кости на две части. Затем по предложенной нами методике создавали слепок с костного препарата. После этого снимали плоскостные и глубинные координаты точек на поверхности слепка в трех проекциях. Использованная методика позволила создать трехмерные координаты объекта сложной анатомической конфигурации.

Для построения компьютерной модели турецкого седла использовали программу 3D Studio Max 3.1 Final Release. Эта программа обладает преимуществами по сравнению с программами AutoCAD, AutoSHAD, Light Wave Modeler 5.5. При моделировании объекта с помощью программы Light Wave Modeler 5.5 удавалось построить одну из поверхностей турецкого седла. Полученная модель в полной мере идентична костному аналогу. На поверхности компьютерной модели имеются координатные линии, которые соответствуют первичным морфометрическим точкам. Таким же образом с помощью указанной программы возможно построить модель какой-либо другой поверхности турецкого седла, например, нижней. Однако объединить обе поверхности в одно целое невозможно, так как эта операция не предусмотрена в программе. Этих недостатков лишена программа 3D Studio Max 3.1 Final Release. Она позволяет по заданным координатам в трехмерном пространстве воспроизвести конфигурацию одной и другой поверхностей, выбранных в качестве основы для морфометрии, и затем объединить полученные модели в одно целое.

Первичной основой компьютерного моделирования турецкого седла было построение плоскости в системе координат XY. Каждой стороне клетки построенной плоскости соответствует 1 см. После введения координат Z для каждой точки срединного ориентира в сагиттальной плоскости образуется лента, которая построена перпендикулярно плоскости с высотой, равной соответствующим координатам Z. Затем аналогично строили ленты для каждой сагиттальной координаты Z.

Затем выделяли базисные точки плоскости и поднимали их по оси ОZ так, чтобы каждая точка попала в вершину соответствующей ленты. Это достигалось путем введения сагиттальных координат верхней поверхности правой половины турецкого седла. Строили нижнюю поверхность и уничтожали построенные ленты.

Построение нижней поверхности турецкого седла выполнялось аналогично, но использовали сагиттальные координаты нижней поверхности препарата. После этого строили модель левой половины турецкого седла.

После построения обеих половин турецкого седла переходили к их объединению в программе 3D Studio Max 3.1 Final Release. В результате получали объединенную модель турецкого седла.

Построенная модель турецкого седла по параметрам конфигурации, толщины и индивидуальных особенностей рельефа соответствует костному аналогу. Это открывает перспективы для оптимизации доступа к турецкому седлу при его патологии.