Метод створення цифрового атласу 3D-моделей анатомії людини для протезування
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.71.2025.16Ключові слова:
3D-моделювання, 3D-реконструкція, спеціалізована база даних, інформаційні технології, цифровий атлас, персоналізована медицина, протезування, підтримка прийняття клінічних рішеньАнотація
Сучасні методи 3D-моделювання та комп’ютерної графіки відіграють ключову роль у медицині, зокрема у створенні персоналізованих протезів та імплантатів. Використання технології 3D-сканування дозволяє спеціалістам з високою точністю оцінювати ступінь пошкоджень людського тіла та створювати деталізовані цифрові моделі уражених ділянок. Це відкриває нові перспективи у діагностиці, хірургічному плануванні та виробництві індивідуальних протезів і імплантатів. Застосування 3D-реконструкції дає змогу лікарям проєктувати медичні пристрої, які ідеально відтворюють анатомічні структури конкретного пацієнта. Впровадження таких методів дозволяє обирати оптимальні варіанти терапії, прискорюючи відновлення хворих та підвищуючи ефективність лікувального процесу. На сьогодні існує безліч цифрових атласів тіла людини, проте більшість з них не спеціалізовані для завдань протезування, що ускладнює процес реконструкції кінцівок з урахуванням індивідуальних анатомічних особливостей пацієнтів. Метою роботи є розробка методики створення цифрового атласу 3D-моделей анатомії людини для підтримки прийняття клінічних рішень у протезуванні. Цифровий атлас забезпечує ефективну систему керування анатомічними 3D-моделями з можливістю приведення типів даних для 3D-друку або реконструкції. Цифровий атлас також надає можливість зберігати точні анатомічні характеристики у структурованому вигляді, зокрема як опис моделей еталонних кінцівок із прив’язкою до спеціалізованої бази даних, що забезпечує зручність доступу та обробки даних. Завдяки цьому значно підвищується точність 3D-реконструкції, спрощується процес проєктування протезів, покращується якість діагностики та планування хірургічних втручань, а також забезпечується ефективний доступ лікарів до необхідних анатомічних 3D-моделей і супровідної інформації.
Завантаження
Посилання
Singhal, D., Snyder, M., Spraggins, J. M., Stanley, V., Strand, D. W., Sunshine, J. C., Surrette, C., Suzuki, A., Tata, P. R., Taylor, D. M., Theriault, T., Theriault, T., Thomas, J. E., Tsui, E. L., Uranic, J., Valerius, M. T., Van Valen, D., Vezina, C. M., Vlachos, I. S., Wang, F., Wang, X. J., Wasserfall, C. H., Welling, J. S., Werlein, C., Winfree, S., Wright, D. M., Yao, L., Yuan, Z., Zhang, T., Bueckle, A., Herr, B. W., & HRA Team. (2025). Human BioMolecular Atlas Program (HuBMAP): 3D Human Reference Atlas construction and usage. Nature Methods, 12(3), 123–135. DOI: https://doi.org/10.1038/s41592-024-02563-5.
Li, K. H. C., Kui, C., Lee, E. K. M., Ho, C. S., Wong, S. H., Wu, W., Wong, W. T., Voll, J., Li, G., Liu, T., Yan, B., Chan, J., Tse, G., & Keenan, I. D. (2017). The role of 3D printing in anatomy education and surgical training: A narrative review. MedEdPublish (2016), 6, 92. DOI: https://doi.org/10.15694/mep.2017.000092.
Paramasivam, V. K., Sindhu, S., Singh, G., & Santhanakrishnan, S. (2020). 3D Printing of Human Anatomical Models for Preoperative Surgical Planning. Procedia Manufacturing, 48, 684–690. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.05.100.
Rosca, S. D., Leba, M., & Panaite, A. F. (2020). Modelling and Simulation of 3D Human Arm Prosthesis. In Á. Rocha, H. Adeli, L. Reis, S. Costanzo, I. Orovic, & F. Moreira (Eds.), Trends and Innovations in Information Systems and Technologies. WorldCIST 2020. Advances in Intelligent Systems and Computing (Vol. 1160). Springer, Cham. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-45691-7_73.
Mohseni-Dargah, M., Pastras, C., Mukherjee, P., Cheng, K., Khajeh, K., & Asadnia, M. (2025). Anatomically accurate 3D printed prosthetic incus for ossicular chain reconstruction. Bioprinting, 46, e00393. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bprint.2025.e00393.
Swetha, R., & NirmalaDevi, S. (2021). Design of Prosthetic Arm. Advanced Proceedings in Computer Science. DOI: https://doi.org/10.3233/APC210015.
Dunai, L., Novak, M., & García Espert, C. (2021). Human Hand Anatomy-Based Prosthetic Hand. Sensors, 21(1), 137. DOI: https://doi.org/10.3390/s21010137.
Testi, D. (2005). The joint prosthesis design project: An anatomy database for the design of joint replacement. Theoretical Issues in Ergonomics Science, 6, 281–285. DOI: https://doi.org/10.1080/14639220412331330003.
Bustos, M. E. F., España, M., Juan, S., & Sastre, I. (2023). Sternal reconstruction with 3D titanium prosthesis. Cirugía Española, 101(1), 68–70. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ciresp.2021.11.022.
Mahmood, N. H., & Tjahjadi, T. (2010). 3D Reconstruction for Prosthetic Design. In 2010 Second International Conference on Computer Engineering and Applications (pp. 431–435). DOI: https://doi.org/10.1109/ICCEA.2010.90.
Laubach, M., Suresh, S., Herath, B., Wille, M. L., Delbrück, H., Alabdulrahman, H., & et al. (2022). Clinical translation of a patient-specific scaffold-guided bone regeneration concept in four cases with large long bone defects. Journal of Orthopaedic Translation, 34, 73–84. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jot.2022.04.004.
Uylings, H. B. M., Sanz Arigita, E., de Vos, K., Smeets, W. J. A. J., Pool, C. W., Amunts, K., Rajkowska, G., & Zilles, K. (2000). The importance of a human 3D database and atlas for studies of prefrontal and thalamic functions. Progress in Brain Research, 126, 357–368. DOI: https://doi.org/10.1016/S0079-6123(00)26024-X.
PyVista. (n.d.). 3D plotting and mesh analysis through a streamlined interface for the Visualization Toolkit (VTK). Retrieved from https://docs.pyvista.org/index.html.
