Можливе зменшення рентгенівських променів

Медицина 31.01.2019 lz

зменшення

У майбутньому нова математична модель черепа може допомогти зробити медичні огляди голови з малою кількістю або навіть зовсім без рентгенівських променів і, таким чином, значно зменшити радіаційне опромінення пацієнтів.

Професор доктор Ульріх Шванеке, керівник дослідницької групи "Комп'ютерне бачення та змішана реальність" Університету РейнМейн | © RheinMain University

Цю ж модель також можна використовувати для реконструкції обличчя з черепа. Тому це також може допомогти у вирішенні кримінальних справ. Дослідники з кластеру технологій когнітивної взаємодії кластеру досконалості (CITEC) при Університеті Білефельда, RheinMain University та University of Johannes Gutenberg Mainz зараз опублікували цю модель.

Багато дітей та підлітків носять брекети протягом певного періоду, оскільки у них неправильно вирівняна щелепа. Щоб пристосувати брекети до відповідної щелепи, необхідні великі обстеження. Сюди також входять обстеження за допомогою рентгенівських знімків, при яких зазвичай реєструється вся щелепа.

Як можна менше випромінювання

Сучасні рентгенівські апарати сучасніші, ніж раніше, і можуть використовуватися цілеспрямовано. “Тим не менше, доза рентгенівських променів з року в рік з 90-х років демонстративно зростає, так що всі заходи радіаційного захисту вітаються. Особливо дітям та підліткам з їх непропорційно підвищеною радіаційною чутливістю слід піддавати якомога менше опромінення », - говорить проф. Ральф Шульце з клініки хірургії ротової та щелепно-лицевої хірургії Медичного центру університету Майнца. Він очолює робочу групу в науковому центрі BiomaTiCS - біоматеріали, тканини та клітини в науці в Університеті Йоганнеса Гутенберга в Майнці (JGU), яка займається взаємодією тканин і клітин з екзогенними матеріалами та поверхнями.

Поточна публікація кафедри нейрорадіології та поліклініки ортодонтії Університетської лікарні Гейдельберга демонструє нові варіанти планування ортодонтичного лікування за допомогою МРТ.

Максимум один рентген плюс сканування обличчя

Крім того, він досліджує у спільному проекті Kephalos в Університеті прикладних наук RheinMain, яким керував проф. Ульріх Шванекке, керівник дослідницької групи «Комп’ютерне бачення та змішана реальність». Подальшими партнерами проекту є проф. Ельмар Шемер з Інституту комп’ютерних наук при Університеті Йоганнеса Гутенберга в Майнці та проф. Маріо Ботч, керівник дослідницької групи "Комп'ютерна графіка та обробка геометрії" з кластеру передового досвіду CITEC при Університеті Білефельда.

Метою проекту є розробка методу, який дозволяє розрахувати форму лицьового черепа на основі максимум одного рентгену разом із скануванням обличчя. Це може значно зменшити дозу опромінення для деяких обстежень. “Проект показав, що розрахунок лицьового черепа можливий лише за допомогою сканування обличчя. Ми спочатку цього не очікували », - говорить Шванеке.

Чим більше даних, тим тонша модель

Представлений метод заснований на статистичних моделях, які описують зміни в обличчях, черепах обличчя та товщині шкіри на обличчі. Для отримання моделей дослідники проаналізували тривимірні зображення близько 40 черепів і 80 облич, більшість з яких надійшли з Медичного центру університету Майнца.

З цього вчені розробили свої моделі, які базуються на ряді вимірювальних точок, які з’єднані трикутниками і покривають обличчя або череп подібно мережі трикутними сітками. Точне положення кутових точок цих трикутників різне для кожного обличчя або кожного черепа. Розроблені статистичні моделі тепер кодують статистичний розподіл кутових точок для аналізованих зображень черепа або обличчя. "Чим більше у нас даних, тим точнішою є модель", - пояснює Ботш.

Модель може застосовуватися у двох напрямках

У чому особливість моделі? Його можна використовувати у двох напрямках. "Нашою першою метою було розрахувати череп людини на основі форми обличчя", - говорить Шванеке. Цей метод був опублікований у вересні минулого року на семінарі Eurographics з візуальних обчислень для біології та медицини. Але працює і зворотне: дослідники можуть відновити, як могло виглядати обличчя, якби у них був череп. "Це цікаво для криміналістики, наприклад, або для антропології".

Потім за моделлю можна обчислити тривимірну форму обличчя. Однак це виглядає зовсім по-різному, залежно від того, чи є людина дуже худорлявою або зайвою вагою. «Тому ми створюємо різні варіанти, - пояснює Яша Ахенбах, яка працює над проектом як докторант у Білефельді. Шкіра на черепі насправді виглядає порівняно тонкою і щільно прилягає. Тому можна припустити, що можна легко зробити висновок про череп з обличчя. "Але це не так просто", - говорить проф. Ботч. Однією з причин цього є те, що товщина шкіри сильно варіюється: залежно від того, наскільки вона товста або тонка в кожній області, череп знизу може виглядати дуже по-різному. Але саме це зараз враховують статистичні моделі.

Менше рентгенівського випромінювання під час ортодонтичного лікування

"Я припускаю, що на основі цих моделей ми можемо, наприклад, зменшити кількість рентгенологічних досліджень для ортодонтичного лікування", - говорить проф. Лебединий куточок. Саме цього очікують Томас Гітцен та Роберт Брилка з Університету прикладних наук РейнМейн. Ви працюєте докторантом у проекті Kephalos. «Для нашого розрахунку необхідний лише сканування поверхні обличчя. Це також може бути підтверджено одним рентгенівським знімком збоку », - говорить Томас Гітцен.

Проект Kephalos фінансується Федеральним міністерством освіти та досліджень. (idw, червоний)