Мы скоро сможем получать трехмерную печатную модель своего мозга
Есть почти неограниченные возможности, когда дело доходит до трехмерной печати. Создать свои собственные цветные ювелирные украшения? Хорошо. Печать всего дома менее чем за 24 часа? Конечно! Теперь исследователи придумали быстрый и простой способ распечатать модели отдельных человеческих мозгов размером с ладонь, предположительно в попытке продвинуть научные усилия, но также и потому, что это хорошо.
МРТ и компьютерная томография создают изображения с такой детализацией, что объекты, представляющие интерес, должны быть изолированы от окружающих тканей и преобразованы в поверхностные сетки для печати. Это связано с тем, что радиолог вручную отслеживает желаемый объект на каждом «срезе» изображения в мозге, или это можно сделать с помощью автоматического порогового значения, когда компьютер преобразует области, которые содержат пиксели серого в твердые черные или сплошные белые пиксели, на основе оттенка серого, который выбирается как порог между черным и белым. Но поскольку данные медицинской визуализации часто содержат объекты неправильной формы и не имеют четких границ, интересующие их объекты обычно чрезмерно или недооцениваются, а детали вымываются.
Новая технология, разработанная Стивеном Китингом и командой в Институте Wyss в Гарварде, опирается на печать с загнутыми растровыми изображениями, цифровым файловым форматом, где каждый пиксель полутонового изображения преобразуется в серию черно-белых пикселей, а плотность черных пикселей — это то, что определяет разные оттенки серого, а не сами пиксели, различающиеся по цвету. Это похоже на то, как черно-белая газетная бумага использует разные размеры черных точек чернил для представления затенения.
Результатом стала трехмерная модель мозга Китинга, которая сохранила все детали, показанные в данных МРТ, вплоть до разрешения, которое находится на одном уровне с тем, что человеческий глаз может видеть с расстояния в 23 см. Команда применила тот же подход к другим частям тела.
«Наш подход не только позволяет сохранять и печатать большие объемы деталей в медицинских моделях, но также экономит огромное количество времени и денег», — говорит Джеймс Уивер, который также работал над проектом. «Например, при ручном разделении компьютерной томографии здоровой человеческой стопы со всей ее внутренней костной структурой, костным мозгом, сухожилиями, мышцами, мягкими тканями и кожей может потребоваться более 30 часов, даже квалифицированным специалистам. Мы в состоянии сделать это менее чем за час».
Команда надеется, что эта технология будет использоваться в больницах для проведения обычных экзаменов, диагнозов и обучения, минуя время и расходы, ранее используемые в 3D-графических медицинских наборах изображений. «Я предполагаю, что когда-нибудь в течение следующих пяти лет может наступить день, когда любой пациент, который отправляется в кабинет врача для рутинного или нетрадиционного сканирования КТ или МРТ, сможет получить трехмерную модель своих данных в течение нескольких дней», — говорит Уивер. Или, другими словами, вы сможете ходить с истинно-образной моделью вашего мозга на ладони.
