Российский 3‑D-ответ
«Жемчужина нижегородской экспозиции, к которой будет проявлено повышенное внимание». Такую краткую оценку трехмерной томографии, представленной на международной выставке в Мадриде учеными Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского, дал в первый день работы выставки губернатор Валерий Шанцев.Нижегородцы рассмотрели себя в Мадриде В своем прогнозе он не ошибся. Действительно, разработка нижегородских ученых не осталась незамеченной. По итогам мероприятия были установлены деловые контакты со многими зарубежными специалистами. В Мадриде нижегородские ученые получили предложение участвовать в специализированной выставке информационных технологий, которая пройдет в октябре в испанской столице. Примечательно, что там же, в Мадриде, разработчики 3D-томографии наладили связи с российскими и, в том числе, нижегородскими организациями, проявившими профессиональный интерес к новой разработке. Средства должны быть многогранны Подробнее о сегодняшнем состоянии работ, о перспективах этого направления рассказывает руководитель лаборатории компьютерной графики, профессор кафедры математического обеспечения ЭВМ факультета вычислительной математики и кибернетики ННГУ им.Н.И.Лобачевского Вадим Турлапов: — Эта работа, мы ее называем 3D томограф, или «виртуальный томограф» — центральное звено будущей телемедицинской системы, в которой можно будет трехмерно воспроизводить томограммы, созданные на всех видах аппаратов. Но самое главное, — она позволит создавать еще и трехмерную модель органов. Врачи смогут использовать ее для фиксации изменений, происходящих в органах во времени для проведения функциональных тестов, для объединения на этой модели различных разнородных данных, например, ультразвукового и томографического исследований. Все это даст врачу более сложные, многогранные средства для более точной диагностики. А гражданину может дать удобные средства для самостоятельного контроля за своим здоровьем. Мы даем… преимущество — Работа над этой системой началась год назад, — вспоминает профессор, ‑прежде всего мы создали ту часть виртуального томографа, которая дает возможность визуализации данных томограмм (КТ, МРТ и других). При такой визуализации томограммы мы получаем в дополнение к традиционным полутоновым плоским изображениям слоев томограммы, как говорят сейчас, «трехмерное», в том числе стерео, цветное изображение. За границей трехмерной визуализацией занимаются уже не менее десяти лет, существует богатый опыт 3D-визуализации, в том числе опыт решения задач 3D-визуализации на графических процессорах, но наш подход все же имеет ряд заметных преимуществ. В нашем варианте рабочее место практикующего врача — пользователя телемедицинской системы может быть организовано на обычных компьютерах, но, правда, с современными графическими процессорами Во-вторых, наш метод позволяет совмещать взаимопроникающие томограммы, полученные на аппаратах разных типов, в одной и полностью трехмерной визуализации. Разработчики западных аналогов нашей программы (например, VOREEN) говорят о совместной трехмерной визуализации нескольких томограмм, но на самом деле трехмерная визуализация выполняется только для одной томограммы, а остальные присутствуют в виде традиционных срезов. Мы же сумели решить эту задачу на бытовом компьютере в режиме реального времени и с втрое большим объемом исходных данных. Следующее преимущество заключается в том, что мы даем врачу возможность одновременно увидеть несколько разных типов отображения одной и той же томограммы и работать с ними со всеми или выбрать наиболее привлекательное для текущих целей. Например, мы можем смоделировать по томограмме рентгеновский снимок пациента, для того чтобы сравнить его с прежним снимком и увидеть динамику изменений. Сравнивая разные типы отображений на мониторе, можно также получить более точные результаты диагностики. 3D-визуализация томограмм позволяет медикам самим выбирать степень прозрачности тканей, управлять тем, какие именно ткани организма будут видны и в какой степени: мы можем по желанию раздельно наблюдать, например, мягкие ткани или кости. Следующий шаг — клеточный — Наш программный продукт может использоваться для визуализации не только томограмм, но и любых научных данных,-продолжает Вадим Евгеньевич. — Мы можем воспроизвести их в динамике и получить наглядную картину всего процесса. Наш продукт может быть полезен и для биологов, и для конструкторов. В системе, которая сейчас нами только создается, будут возможны также исследования мозга, сердца, других органов на клеточном уровне на основе математических моделей этих органов. На основе данных с микроскопов мы сможем построить точные модели живой клетки, сможем моделировать взаимодействия, например нервных клеток мозга, и связать их с наблюдаемыми макропоследствиями. Это нужно для того, чтобы проникнуть в более сложные механизмы течения и лечения болезни на клеточном уровне. Данные для исследований на тканевом и клеточном уровне имеют очень большой объем, и поэтому их обработка требует очень больших ресурсов. Например, данные онебольшой части мозга мыши, выложенные в интернете, занимают 12 терабайт информации. Сейчас работаем над задачей визуализации и моделирования таких данных. Используя мощный вычислительный кластер ННГУ с графическими процессорами, мы рассчитываем в близком будущем получить визуализацию сложных трехмерных сцен, подобных сценам в фантастическом фильме «Аватар», в режиме реального времени для экрана формата IMAX. Этот показатель не связан с медициной, но позволяет наглядно представить объем вычислений и наши ближайшие возможности.Есть площадка для исследований — Пока же для дальнейшей работы над телемедицинской системой нам нужно создать базу данных томограмм и других медицинских исследований, — рассказывает ученый, ‑ее мы планируем построить с помощьюПриволжского окружного медицинского центра (ПОМЦ) и других медицинских центров Н.Новгорода. Без такой базы данных использование наших программ будет неэффективным. Имеется соглашение между университетом и ПОМЦ о том, что центр станет экспериментальной площадкой для наших исследований. Когда же будет доступ к программе с рабочего места практикующего врача, мы получим реальный эффект от наших исследований. Главный смысл разработки в том, чтобы дать в руки врачей новый точный и удобный инструмент, который помог бы им в профилактике и лечении болезней. То есть, цель работы — не красивые трехмерные цветные картинки, а здоровье наших граждан.Геннадий Хомутов, заместитель генерального директора Нижегородской ассоциации промышленников и предпринимателей- Для того чтобы объединить усилия промышленников, разработчиков и ученых,была создана и уже провела несколько заседаний рабочая группа №6 Совета НАПП «По поддержке инноваций и связей науки с производством». С сентября 2009 года мы начали тесное сотрудничество с Нижегородским госуниверситетом. Научно-исследовательский физико-технический институт ННГУ представил свои разработки, которые могут заинтересовать промышленников, информация о нихразмещена на сайте ассоциации. В феврале 2010 года 47 представителей областной промышленности приняли участие в выездном заседании рабочей группы в НИФТИ. Обратились к промышленникам с предложением составить список проблем, помочь в решении которых могли бы специалисты университета. Откликнулись пять предприятий, в их числе ОКБМ, КБ «Вымпел», ННИИРТ. Всего нам прислали 25 вопросов. Кроме того, два предприятия прислали список своих проблем, это «Гидромаш» и «Завод им. Свердлова». Александр БАХМЕТЬЕВ д.т.н., зам. директора по науке — начальник научно-исследовательского и испытательного комплекса ОАО «ОКБМ Африкантов»:- В тесном сотрудничестве специалистов ОАО «ОКБМ Африкантов» и ФГУП«РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г.Саров) выполняются работы по теме «Внедрение суперкомпьютерных технологий в новых проектах корабельных реакторных установок и разработка «виртуальной корабельной ЯЭУ». ОАО «ОКБМ Африкантов» является головным исполнителем работ по данной теме в рамках проекта «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий», утвержденного Комиссией при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитиюэкономики России. Тесно сотрудничаем мы с Институтом ядерной энергетики и технической физики (ИЯЭиТФ), созданным на базе физтеха НГТУ. На основе филиалов двух кафедр института в ОКБМ сформирована базовая кафедра «Конструирование атомных установок», на которой обучаются около 100 студентов по специальностям. Кроме того, в НГТУ действуют две наши базовые лаборатории. Развивается сотрудничество и с институтами высшей школы с целью использования их научного потенциала (НГТУ, ННГУ).
