슬롯 사이트 (WPI)의 전기 및 컴퓨터 엔지니어 팀은 실제 인체의 얇은 슬라이스의 고해상도 이미지를 디지털화하고 결합하여 가상 인간을 만들었습니다.
계산 인간 팬텀으로 알려진 매우 상세한 디지털 모델은 실제 인간 주제가 필요하지 않고 살아있는 사람들을 수행하기에는 너무 위험한 절차를 포함하여 가상 의료 절차 및 의료 실험을 수행하는 데 사용할 수있는 도구입니다. 이 모델은 특정 요구를 충족 시키며 의료 커뮤니티는 이용 가능성을 예상합니다. 크레이지 슬롯 연구원들은 이러한 목적에 대한 기술의 효과를 보장하기 위해 하버드 의과 대학의 교수진과 협력했습니다.
개발에 의해 개발되었습니다Sergey Makarov, 연구 과학자 Gregory Noetscher '00, '14 (PhD)와 함께 크레이지 슬롯의 전기 및 컴퓨터 공학 교수; 박사 후보자 Janakinadh Yanamadala와 전기 공학 및 컴퓨터 과학을 전공하는 몇몇 학부생들은 Makarov의지도하에 개발 된 독점 소프트웨어를 사용하여 4 년 이상의 힘든 작업의 산물입니다..
이 모델은 5,000 개의 단면 슬라이스 (각각 1 밀리미터 두께의 1/3)의 인간 사체의 고해상도 컬러 사진을 결합하여 개발되었습니다. 이미지는 국립 의학 도서관을 위해 만들어져 마카 로프가 이용할 수있게되었습니다. 그와 그의 팀은 다양한 이미지 처리 기술을 사용하여 이미지를 정렬하고 매우 상세한 3 차원 가상 인체로 디지털 스티칭했습니다.
가상 본문은 신체의 기관과 시스템을 구성하는 많은 조직의 위치와 특성에 대한 자세한 정보를 포함하는 유한 요소 모델로 변환되었습니다. 이 모델은 신체가 특정 치료 및 의료 절차에 어떻게 반응하는지 연구하기위한 계산 도구로 사용될 수 있습니다.
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For example, collaborating with Ara Nazarian, assistant professor of orthopaedic surgery at Harvard Medical School and Beth Israel Deaconess Medical Center’s Center for Advanced Orthopaedic Studies, Makarov and his team have used the model to explore how tissues surrounding metal implants, including replacement joints and rods or nails used to repair fractures, will respond if a patient is placed in an MRI 스캐너.
Makarov는 금속 고관절 임플란트가있는 노인이 MRI 이미지를 생성하는 데 사용되는 강력한 자기장과 무선 파의 조합으로 가열되기 때문에 MRI 스캔을받는 데 위험 할 수 있다고 지적했다. 가상 인간 내에 임플란트 모델을 통합함으로써, 연구원들은 다양한 이미징 프로토콜 동안 가열에 대한 신체의 반응을 인간 자원 봉사자를 위험에 노출시키지 않고 테스트 할 수 있습니다. Makarov는“이것은 의사가 인간을 해치지 않고 안전하게 수많은 테스트를 수행 할 수있게 해줄 것”이라고 말했다.
가상 휴먼 모델은 다양한 응용 프로그램에서 분석을 위해 전자기 활동을 계산하는 소프트웨어와 호환되도록 최적화되었습니다. 이러한 응용은 궁극적으로 인간을위한 더 나은 의료 절차와 방사선 노출에 대한 지침을 업데이트 할 수 있습니다. 예를 들어, Makarov와 그의 학생들은이 모델을 사용하여 Parkinson의 질병을 전기 자극으로 처리하고 전자기 방사선으로 종양을 치료하는 데 사용될 수있는 안테나의 다양한 구성을 탐색 할 수있는 전극의 효과를 평가하고 있습니다.
이 접근법을 사용하면 신체가 MRI 기계에서 어떻게 반응하는지 또는 특정 질병이 장치 나 진단 양식에 어떻게 다르게 반응 할 수 있는지를 탐구하는지 여부에 관계없이 미리 모델을 모델링 할 수 있습니다. "이 모델을 통해 시뮬레이션 된 의료 환경에서 다양한 연구를 얼마나 가까이 탐색 할 수 있는지 알 수 있습니다."
Nazarian은 이러한 가상 실험은 실제 임상 시험보다 훨씬 쉽게 수행하기가 훨씬 쉽고 비용이 훨씬 적다는 점을 지적했습니다. 또한, 전산 인간 모델은 질병 진단과 치료 계획을 평가하는 데 사용될 수 있다면 환자 치료를 개선하는 데 도움이 될 수 있다고 그는 말했다.
모델로 수행되는 작업의 대부분은 가상이지만 모델은 물리적 형태를 취할 수 있습니다. 실제로, 한 프로세스에서 Makarov는 가상 인간 대퇴골의 유한 요소 모델을 사용하여 3D 프린터에서 출력 할 수있는 CAD 모델을 만들었습니다. 신체 부위의 이러한 물리적 표현은 의료 및 기타 생리 학적 연구에도 유용 할 수 있습니다.
Makarov와 Nazarian은 현재 가상 휴먼 소프트웨어를 라이센스하고 연구 대학 및 기타 의료 그룹에 이용할 수 있도록 노력하고 있습니다. Nazarian은“Makarov 교수의 팀과 저는이 프로젝트에 대해 매우 효과적으로 협력 했으며이 작업이 실현되는 것을 보게되어 기쁩니다.
모델 개발은 크레이지 슬롯의 전기 및 컴퓨터 엔지니어링 부서와 Makarov가 설립 한 Mass.의 Yarmouth Port에있는 개인 회사 인 Neva Electromagnetics, LLC에 의해 완료되었습니다. 추가 지원은 독일 Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences의 신경 물리학과에서 제공했습니다.
