Консультации
врачей онлайн
Задать вопрос врачу

Заморозить и распилить

Изучение анатомии человека в средние века было обставлено со всеми подобающими важности момента почестями. Торжественный вынос тела, стечение профессоров, деканов и студентов-медиков. Еще бы, ведь это торжественное событие происходило очень редко и разрешалось не иначе как по специальному указу короля при молчаливом согласии инквизиции. Несмотря на торжественность момента, сделать удавалось немного - препарируемые трупы в теплую погоду сохраняются недолго.


При таком подходе к делу, при устаревших учебниках, часто написанных автором после двух-трех самостоятельно проведенных вскрытий, усвоение предмета студентами оставляло желать лучшего. Пренебрежение анатомией как одной из основных дисциплин медицинской науки чувствовалось очень долго. Так еще пару столетий назад знаменитые на весь мир хирурги попросту игнорировали существование анатомии, а на сложные операции приглашали профессоров-анатомов, которые стояли у них за спиной и предостерегали от перерезания крупных артерий и нервов.


Очень многие ученые, в том числе и русские, с тех пор поспособствовали углублению преподавания анатомии на медицинских факультетах университетов. Особое место в развитии анатомии принадлежит Н.И. Пирогову, который придумал совершенно оригинальный метод изучения взаимного расположения органов в человеческом теле. Он предложил замораживать трупы, затем распиливать их в нужной плоскости и изучать поверхность спила. Недавно я увидел картинку, на которой Пирогов, проходя зимой мимо мясницкой лавки, засмотрелся на работу мясника, ловко разрубающего окорок своим здоровенным топором. Видимо, по легенде, именно тогда известному хирургу и пришла в голову гениальная мысль крошить трупы на ломтики.


Так или иначе, но пироговский анатомический атлас распилов, проведенных через замороженные трупы, стал всемирно известен. Пирогов основал новое направление в анатомии - топографическую анатомию, а хирурги получили важный инструмент для своей работы. Стало ясно не только то, какие органы существуют в человеческом организме и какое они имеют строение, но и то, как по отношению друг к другу они расположены. Кстати, атлас Пирогова и по сей день актуален и может быть использован для изучения анатомии.


Но, согласитесь, пособие, изданное еще в 1843 году, устарело хотя бы технически. В наш век мирного атома, компьютерной техники и космических путешествий хотелось бы иметь под рукой и соответствующее пособие по курсу анатомии. И такое пособие (не атомное и не космическое) было создано. Это даже не пособие, а большой проект - Visible Human Project, который осуществляется силами Национальной медицинской библиотеки США и нескольких подрядчиков. Идея проста. Ученые решили построить точную компьютерную модель человеческого тела. Но от задумки до создания виртуальных моделей мужчины и женщины прошло несколько лет.


Название этого проекта можно перевести как "видимый человек", или скорее "видимый изнутри человек". Первоначальная идея появилась еще в 1986 году, а в 1989-м была сформулирована конкретная задача - построить цифровую библиотеку изображений, представляющих собой фотографии распилов, данные компьютерной и ЯМР томографии нормального взрослого мужчины и женщины. В основу положен тот же принцип, который использовал в свое время Пирогов.


В августе 1991 года контракт на создание цифровой "матрицы" получили ученые из университета Колорадо. Еще два года потребовалось на подбор достойного кандидата на звание нормального во всех отношениях мужчины. Мне почему-то кажется, что выбор в этом смысле был сделан не совсем удачно, но вы можете судить об этом сами. "Видимым человеком" стал 39-летний Джозеф Пол Джерниган, который еще в 1981 году был приговорен американским судом к смертной казни за убийство 75-летнего Эдварда Хейла. Через 12 лет приговор был приведен в исполнение посредством смертельной инъекции.


Незадолго до своей смерти 5 августа 1993 года приговоренный завещал свое тело науке, еще не зная, что ему предстоит обрести истинное бессмертие в беспрецедентном научном эксперименте. А ведь тело могло быть направлено в безвестную медицинскую школу для занятий студентов. Впрочем, трудно сказать, можно ли назвать это везением. После того как тело Джернигана привезли в лабораторию, его заморозили в желатине и поместили в специальное устройство, которое нарезало труп на ломтики толщиной в один миллиметр.


Каждый раз после снятия очередного слоя оставшаяся часть тела фотографировалась со стороны среза. Путем несложного арифметического расчета (рост среднего человека делится на один миллиметр) получаем, что всего должно было быть сделано около 1800 снимков. Согласно официальной статистике, их было сделано 1871. Каждый кадр сохранялся в цифровом виде при разрешении 2048 на 1216 пикселей, с глубиной цвета в 24 бита. Соответственно, каждая картинка занимала примерно по 7,5 мегабайт памяти, а весь Джерниган "уместился" в 14 гигабайт дискового пространства.


Тело женщины было подобрано несколько позднее, так что работа по составлению подробной карты 59-летней американки закончилась только летом 1995 года. Кстати, видимая женщина была "картирована" несколько точнее. Срезы ее тела делались не через миллиметр, а через 0,33 миллиметра, так что полный набор из пяти тысяч снимков занял 50 гигабайт. Кроме фотографий замороженных распилов, было получено еще несколько томограмм, как для мужчины, так и для женщины.


Полученные данные были обработаны и несколько "ужаты" за счет компрессии изображения и обрезания пустого пространства. Вся информация свободно распространяется, правда, после получения лицензии, то есть после бесплатной регистрации. Изображения можно скачать с FTP-сайта, но, по видимому, при таких объемах информации это займет немало времени и несколько перегрузит Сеть. Базу изображений можно получить на магнитных носителях, в таком случае это обойдется в тысячу долларов в пределах США, Канады и Мексики и в две тысячи за пределами этих стран.


Visible Human Project пользуются очень многие. По всему миру зарегистрировано более тысячи лицензий. Сегодня на основе данных построены обучающие программы и видеофильмы, причем их можно использовать как для преподавания курса топографической анатомии и других предметов в медицинских университетах, а также отработки практических навыков врача, так и для создания упрощенных пособий для школьников. Все зависит от выбранной степени детализации.


На сегодняшний день создана целая группа программ, позволяющих легко визуализировать анатомическую модель тела человека, проводить срезы под разными углами, причем не обязательно ограничиваться плоскими срезами. Реализована даже библиотека классов на языке C++, так что любой программист может без лишних усилий создавать свои программы, будучи избавлен от необходимости написания громоздкого кода.


Увидеть то, что представляет собой виртуальный человек, можно и из Интернета, не обременяя себя скачиванием огромных баз данных и установкой дорогого программного обеспечения. Существуют ресурсы, которые могут предоставить совершенно бесплатный и быстрый доступ к данным проекта. Используются разные технологии: VRML для создания сложных виртуальный миров человеческого тела, язык Java, предоставляющий довольно навороченный интерфейс со множеством функций.


Наряду с этим можно быстро и без долгих усилий воспользоваться обычными средствами веб-страниц. Что я вам сделать очень советую. По следующим ссылкам можно найти интернет-версию видимого мужчины . Они предстанут перед вами в полный рост, так что вы легко сможете выбрать уровень поперечного среза, который желаете посмотреть, просто щелкнув по этому уровню мышкой. Очень поучительно и любопытно.


Благодаря сложным технологиям анализа изображений, ученым удается создавать не только плоские, но и трехмерные изображения виртуального человека, причем можно увидеть его тело по системам, например, один скелет, или один кишечник. Эти технологии, без сомнения, также найдут применение в обучении студентов-медиков, ведь понять строение организма по трехмерным моделям заметно легче, чем по традиционным плоским изображениям.


Проект "видимого человека" в чем-то можно сравнить c расшифровкой генома. В обоих случаях удается приоткрыть что-то новое в понимании человеческого организма. Кроме того, оба проекта закладывают прочную основу для будущих исследователей, которые получают в свое распоряжение новые инструменты. Практическая часть работы за них уже сделана, а самим ученым остается только сидеть в спокойной тишине кабинетов перед экраном монитора и обрабатывать полученные данные.


Денис Бегун