Ученые лаборатории дизайна медицинских изделий Центра RASA на базе Томского политехнического университета работают над созданием не имеющей аналогов роботизированной платформы. Разработка возьмет на себя функцию "навигатора" для врача при проведении операций на сердце - поможет добраться до нужного участка жизненно важного для человека органа, не повредив по пути его ткани и сосуды. Кроме этого, с помощью этой технологии студенты и молодые специалисты смогут отрабатывать технику проведения эндоваскулярных операций на сердце.

Эндоваскулярное лечение патологий сердца заключается в том, что через сосуд к сердцу проводится катетер для диагностики и терапии сердечных заболеваний. Катетер помогает врачу доставить в сердце различные устройства, провести манипуляции. Например, установить при пороке сердца на месте дефекта окклюдер. Также катетеризация сердца может быть использована для различных измерений - сколько крови сердце качает в минуту (сердечный выброс), а также для выявления врожденных дефектов сердца и опухолей. Добавим, что эндоваскулярная процедура является гораздо более щадящей, чем традиционное вмешательство с разрезом тканей и вскрытием грудной клетки. На следующий день после эндоваскулярной операции пациент уже может самостоятельно передвигаться.

Чтобы при операции не возникло проблем, важно, чтобы катетер не травмировал стенки сердца и сосуды. Роботизированная платформа, разрабатываемая политехниками, по аналогии с GPS-навигатором призвана помочь "составить маршрут" - задать точные координаты для прохождения катетера к нужному участку сердца.

"Основными направлениями лаборатории являются, во-первых, исследование и разработка новых методов обработки графических данных, с целью безопасного и эффективного выполнения робот-ассистированных минимально инвазивных кардиохирургических операций внутри работающего сердца. Во-вторых, мы занимаемся разработкой роботизированных средств доставки инструментов в камеры сердца. Сложность обработки медицинских изображений приводит к необходимости разрабатывать новые автоматические методы сегментации анатомических структур сердца, трекинга инструмента и 3D-реконструкции, - рассказывает Ольга Гергет, научный сотрудник лаборатории дизайна медицинских изделий Центра RASA на базе ТПУ. - Для проведения исследований мы получаем реальные анатомические данные. К сожалению, медицинским данным характерна большая вариабельность признаков и малые объемы выборок, ограниченность времени принятия решения и большая зашумленность снимков. В процессе предобработки данных мы решаем проблему наличия цифрового шума и других дефектов без потери качества медицинских графических данных. Для этого нами был разработан новый метод автоматической сегментации изображений на основе гибридных алгоритмов, что позволило выделить контуры анатомических структур и медицинского инструмента внутри сердца с высокой точностью".

В настоящее время научный коллектив лаборатории работает над созданием математической модели роботизированных катетерных устройств, системы управления такими устройствами на основе визуальных методов трекинга, а также разрабатывает алгоритм прецизионной реконструкции трехмерной персонализированной модели сердца пациента на основании данных эхокардиографии и магнитно-резонансной томографии.

"Сердце непрерывно сокращается, и его очертания на разных изображениях тоже разные. Трудность работы на этом этапе заключается в том, чтобы определить его четкую границу. Сегментирование снимков позволяет это сделать.

Результаты предоперационного МРТ помогают получить наиболее четкую неподвижную картинку, а данные УЗИ - определить границы сердца в движении. Таким образом, мы восстанавливаем динамическую 3D-модель сердца", - объясняет Ольга Гергет.

После того, как динамическая модель сердца получена, начинается работа над определением "пути" в сердце пациента для катетера. Система передает координаты дистального конца катетера на роботизированную установку, а дальше идет решение задачи построения "траектории" его движения.

"Применение роботизированных устройств с изменяемой жесткостью (минимальной при доставке катетера и максимальной при работе на ткани-мишени), управляемых с помощью интеллектуальной системы позиционирования катетера внутри камер сердца на основе трехмерных данных визуализации позволит выполнять реконструктивные операции", - заключает Ольга Гергет.

Сейчас испытание платформы проводится в лабораторных условиях на динамических фантомах сердца, а также планируется апробация разработки на свиных сердцах.

Испытания будут проводиться под руководством заведующего лабораторией дизайна медицинских изделий Центра RASA на базе ТПУ Николая Васильева (Медицинский факультет Гарвардского университета, Детский госпиталь Бостона, США). Кроме этого, научным коллективом ведется сотрудничество с НИИ кардиологии Томска.

"Роботизированная платформа на сегодняшний день не заменит хирурга, однако с ее помощью работать будет проще. Установка позволит точно определить местоположение инструмента и прийти в нужный участок сердца. Главное же предназначение, которое мы видим для нашей установки, - обучение начинающих врачей и студентов, еще не уверенно работающих и разбирающихся в этом сложном процессе. С помощью нашей роботизированной платформы они смогут отработать и приобрести нужные опыт и навыки", - заключает Ольга Гергет.

Источники

В ТПУ разрабатывают роботизированную платформу для проведения эндоваскулярных операций на сердце
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 07/05/2018
Ученые ТПУ создают "навигатор" для эндоваскулярных операций на сердце
РИА Томск (riatomsk.ru), 07/05/2018
В Томском политехе разрабатывают роботизированную платформу для проведения эндоваскулярных операций на сердце
ИноТомск (inotomsk.ru), 07/05/2018
В Томском политехе разрабатывают роботизированную платформу для проведения эндоваскулярных операций на сердце
Фармперсонал (pharmpersonal.ru), 07/05/2018
В ТПУ разрабатывают роботизированную платформу для проведения эндоваскулярных операций на сердце
Edu-robogeek (edu.robogeek.ru), 07/05/2018
В России появится роботизированная платформа для проведения операций на сердце без разрезов
Русская планета (rusplt.ru), 07/05/2018
В Томске испытывают программу-навигатор для операций на сердце
ТАСС, 07/05/2018
Томские ученые создают "навигатор" для эндоваскулярных операций на сердце
Сибирское агентство новостей (sibnovosti.ru), 08/05/2018
В Томске испытывают программу-навигатор для операций на сердце
Mirtesen.sputnik.ru, 08/05/2018
Ученые из Томска начали разработку новых способов лечения диабета второго типа
Телеканал 360, 08/05/2018
Томские ученые усовершенствовали процедуру операции на сердце
Novo-tomsk.ru, 08/05/2018
Томские ученые улучшили процедуру операции на сердце
Wi-fi.ru, 08/05/2018
Томские ученые усовершенствовали процедуру операции на сердце
Парламентская газета (pnp.ru), 08/05/2018
В Томском политехническом университете разрабатывают роботизированную платформу для проведения эндоваскулярных операций на сердце
Фармацевтический вестник, 15/05/2018

Похожие новости

  • 22/11/2016

    По итогам конкурса ВИК.Нано: наносито для крови

    Nanonewsnet.ru продолжает публиковать интервью о решении непростых инженерных задач. На вопросы о конкурсе ВИК.Нано и о своем проекте по очистке крови с помощью композитных сит из керамики и цеолитов ответил аспирант Томского государственного университета, один из трех финалистов, получивших главный приз конкурса, Александр Бузимов.
    1384
  • 16/04/2018

    Томские ученые приступили к реализациипроекта в области биоинженерии кости

    ​Исследователи ТГУ приступили к реализации крупного междисциплинарного проекта в области биоинженерии кости. Соисполнителями по проекту являются биологи, химики, медики, фармакологи и другие специалисты из научных центров России и зарубежья.
    90
  • 19/04/2017

    Как настоящие: в российских регионах разрабатывают протезы для животных

    Лошади, слоны, дельфины, крокодилы, гуси, обезьяны, морские котики, собаки и кошки — кого только не лечат современные ортопеды и ветеринары. Ученые в этой сфере далеко не всегда ограничиваются инвалидными тележками на колесах, а придумывают для животных-инвалидов гораздо более сложные протезы, приспособления и импланты.
    729
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    579
  • 09/08/2016

    В ТПУ разрабатывают систему автоматического обнаружения сбоев в работе организма

    ​Молодой ученый Томского политехнического университета (ТПУ) работает над системой автоматического контроля состояния здоровья с помощью фитнес-трекеров. После обнаружения сбоя система будет самостоятельно запускать электромагнитную терапию, которая будет способствовать нормализации работы организма  Система, разрабатываемая экспертом Полигона инженерного предпринимательства ТПУ Иваном Зерниным, состоит из двух элементов: фитнес-трекера и физиотерапевтического браслета.
    994
  • 23/04/2018

    Персональный электрокардиограф ТПУ помогает выявить аритмию у пациентов

    ​Ученые Томского политехнического университета- сотрудники малого инновационного предприятия вуза ООО "Потенциал" - продолжают медицинские испытания персональных электрокардиографов, которые позволяют делать ЭКГ в домашних условиях и отправлять результаты своей электрокардиограммы врачу.
    97
  • 14/12/2016

    В ТПУ создали покрытие для восстановления костной ткани человека

    ​Международная группа исследователей с участием специалистов Томского политехнического университета (ТПУ) создала новое покрытие из минерала фатерита для наноматериала, который в будущем позволит восстанавливать костную ткань человека.
    727
  • 28/09/2016

    В Томске выпустили первую партию «карманных» электрокардиографов

    Молодые ученые Томского политехнического университета — сотрудники малого инновационного предприятия вуза ООО «Потенциал» — приступили к испытаниям первой партии персональных электрокардиографов. Портативные приборы позволяют делать ЭКГ в домашних условиях и отправлять результаты своей электрокардиограммы врачу.
    974
  • 17/02/2017

    В ТУСУРе разработали сервис для владельцев комнатных растений

    Студенты Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники создают систему для удаленного наблюдения и ухода за комнатными растениями.С ее помощью возможно будет ухаживать за любимым растением, находясь в командировке или отпуске: наблюдать в онлайн-режиме и при необходимости корректировать "параметры ухода" из любой точки земного шара через веб-сервер.
    851
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    1220