Wirtualna biblioteka anatomiczna pomoże studentom w nauce

Studenci Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu pracują nad wirtualną biblioteką anatomiczną. Trójwymiarowe modele – dzięki wykorzystaniu innowacyjnej metody, jaką jest fotogrametria – będą możliwie najwierniejszym odwzorowaniem prawdziwych narządów. Taki e-atlas ma służyć głównie tym, którzy w przyszłości chcą zająć się ratowaniem zdrowia i życia pacjentów.

• Studenci wrocławskiej uczelni, którzy napisali jedną z pierwszych opublikowanych prac na temat tworzenia modeli anatomicznych przy użyciu fotogrametrii, chcą aby ta metoda była stosowana także przy nauczaniu anatomii
• Zachowane obrazy 3D umożliwią dzielenie się wiedzą na temat zmienności narządów z wieloma pokoleniami studentów. W ten sposób młodzi adepci medycyny nauczą się, że każdy człowiek jest inny. Wyidealizowane obrazy z atlasów mogą bowiem tworzyć mylne wyobrażenie, że wszyscy pod skórą jesteśmy tacy sami
• Zespół studentów VISUAL chciałby, aby modele były nowym standardem w nauczaniu anatomii. – Nasza biblioteka byłaby najbliższa złotemu standardowi, jakim są preparaty anatomiczne, a dodatkowo ułatwiłaby naukę tego ważnego i trudnego przedmiotu – przekonują

– Nauka anatomii człowieka to zarówno wykłady, w czasie których omawiamy narządy i układy, jak również ćwiczenia z wykorzystaniem preparatów oraz zajęcia prowadzone w prosektorium, podczas których studenci w praktyce uczą się budowy ludzkiego ciała – mówi dr Zygmunt Domagała z Zakładu Anatomii Prawidłowej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu (UMW) i podkreśla, że to właśnie kontakt z ciałem jest najlepszą i najskuteczniejszą metodą kształcenia.

W anatomii każdy, najmniejszy szczegół jest ważny

– W atlasach czy aplikacjach opartych na trójwymiarowych obrazach nie znajdziemy idealnego odwzorowania tekstury i kolorów poszczególnych narządów. Poza tym modele, które są w nich wykorzystywane, tworzą rysownicy lub graficy, a nie lekarze. Nie mają one całkowicie realnego wyglądu, który dla przyszłych medyków ma ogromne znaczenie. Oczywiście sprawdzą się podczas ogólnej nauki anatomii, ale w naszym przypadku każdy, nawet najmniejszy szczegół jest ważny – uważa Mateusz Mazurek, student Wydziału Lekarskiego UMW i kierownik zespołu VISUAL (ang. Visual Innovation Systems Upgrading Anatomy Learning).

Zespół VISUAL pracuje nad wirtualną biblioteką anatomicznych modeli 3D przy użyciu fotogrametrii. Dziedzina ta pierwotnie służyła głównie do tworzenia map, a polega na odtwarzaniu kształtów, rozmiarów i wzajemnego położenia obiektów na podstawie zdjęć. Wraz z rozwojem innowacyjnych technik dziś można stosować ją także w nauczaniu anatomii, choć jak mówi Mateusz Mazurek, w światowej literaturze niewiele doniesień traktuje ten temat kompleksowo. Chcą to zmienić studenci wrocławskiej uczelni, którzy napisali jedną z pierwszych opublikowanych prac na temat tworzenia modeli anatomicznych przy użyciu fotogrametrii. 

Nowatorski atlas porodu 3D dla studentówZaawansowana technologia trówymiarowa i animacja są już wykorzystywane do przygotowywania pomocy naukowych dla studentów kierunków medycznych. Śląski Uniwersytet Medyczny właśnie przygotowuje pionierski, pierwszy w kraju „Atlas porodu 3D” dla przyszłych położnych.

Użycie metody fotogrametrycznej pozwala utrwalić zmienność narządów

Dotąd modele tworzono skanując lub odtwarzając narządy na podstawie zdjęć radiologicznych. Techniki te są wprawdzie szybkie i dość precyzyjne, ale zdecydowanie droższe i nie gwarantują tak wysokiej jakości, co obniża ich wartość dydaktyczną. Dodatkowo użycie metody fotogrametrycznej pozwala utrwalić zmienność narządów.

– Zachowane obrazy 3D umożliwią dzielenie się wiedzą na temat zmienności narządów z wieloma pokoleniami studentów. W ten sposób młodzi adepci medycyny nauczą się, że każdy człowiek jest inny. Wyidealizowane obrazy z atlasów mogą bowiem tworzyć mylne wyobrażenie, że wszyscy pod skórą jesteśmy tacy sami – tłumaczy dr Zygmunt Domagała.

VISUAL stworzył już m.in. wirtualne modele 3D mózgu, serca, płuc, wątroby. – Powstały na bazie zdjęć. Robimy po kilkaset fotografii, na których wszystkie fragmenty danego narządu są widoczne pod różnymi kątami i z różnych perspektyw. Zdjęcia muszą być dobrej jakości i obejmować wszystkie obszary, tak aby możliwe było połączenie wspólnych punktów i zachowanie naturalnych odległości oraz proporcji – wyjaśnia Oliwier Pioterek, który studiuje z Mateuszem Mazurkiem na kierunku lekarskim i należy do zespołu VISUAL. Tak przygotowany materiał fotograficzny na modele 3D przetwarza specjalne oprogramowanie informatyczne.

Obok sprzętu potrzebnego do robienia zdjęć i dobrego oprogramowania na jakość i wierność modeli 3D ogromny wpływ ma wykorzystanie właściwie przygotowanych preparatów. Pobrane od Donatorów narządy powinny mieć m.in. wyraźnie widoczną strukturę anatomiczną (nerwy, naczynia) oraz rzeczywisty kolor. Te, którymi dysponuje uczelnia pochodzą z realizowanego przez UMW Programu Świadomej Donacji. Zapewnia on etyczny i bezpieczny sposób wykorzystania ciał w dydaktyce i nauce. Niestety część preparatów służy studentom już tak długo, że nie są najlepszym materiałem do prac nad wirtualnym atlasem.

– Byłoby idealnie, gdybyśmy mogli wykorzystywać świeżo spreparowane narządy, co robimy przy każdej sposobności oraz zabezpieczać je nie tradycyjną mieszanką formaliny i alkoholu, ale roztworami, które lepiej wpływają na zachowanie rzeczywistego wyglądu. Istnieją takie, ale są o wiele droższe i dlatego rzadko się je stosuje – twierdzi Mateusz Mazurek.

Przełomowy atlas ludzkich komórek mózgowychW ramach międzynarodowego projektu naukowcy opracowali najpełniejszy jak dotąd atlas ludzkich komórek mózgowych. Swoje wyniki opisali w serii aż 21 artykułów, zamieszczonych jednocześnie w specjalnym numerze „Science” oraz w pismach „Science Advances” i „Science Translational Medicine”.

Stworzone modele można drukować w technologii 3D

Stworzone modele można drukować w technologii 3D i kilka w ten sposób powstało, np. na lekcje anatomii dla licealistów, które w ramach koła naukowego prowadzą wrocławscy studenci. Generalnie zamysł jest jednak taki, aby były one dostępne w formie wirtualnej, dzięki czemu przyszli medycy mieliby dostęp do „preparatów anatomicznych" również poza murami prosektorium.

Zespół VISUAL chciałby, aby modele były nowym standardem w nauczaniu anatomii. – Nasza biblioteka byłaby najbliższa złotemu standardowi, jakim są preparaty anatomiczne, a dodatkowo ułatwiłaby naukę tego ważnego i trudnego przedmiotu – przekonują.

VISUAL tworzą Mateusz Mazurek, Oliwier Pioterek, Mateusz Drążyk i Michał Tulski, studenci Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu oraz Jakub Jankiewicz, student Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej. Opiekunem projektu jest dr Zygmunt Domagała z Zakładu Anatomii Prawidłowej UMW.