Спосіб 3d моделювання трубчастої кістки із ділянкою перелому

Реферат: UA 73704 U UA 73704 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб належить до судової медицини і може бути використаний під час проведення досліджень об'єктів біологічного походження у практиці судової медицини, криміналістики, в анатомії, топографічній анатомії, біології, ембріології, гістології та антропології. Розвиток цифрових технологій, постійне вдосконалення і модернізація фіксуючої, скануючої, проекційної та копіювальної апаратури відкриває все нові можливості і сфери їх застосування у різних напрямах діяльності людини. Досить широке застосування новітні технології знайшли і в медичній практиці та науці. За допомогою цифрових фотоапаратів фіксують різноманітні об'єкти біологічного та небіологічного походження при огляді місць скоєння злочинів і дослідженні їх у лабораторіях судово-медичної експертизи та науково-дослідних експертно-криміналістичних центрів. З їх допомогою виконують реконструкцію різноманітних органів і тканин в ембріології і біології, мікроструктур у гістології, взаєморозташування анатомічних структур в анатомії і топографічній анатомії, решток людини в антропології і т.д. У сучасній клінічній практиці з недавнього часу також застосовуються неінвазивні методики отримання тривимірного зображення органів і тканин: спіральна комп'ютерна, магнітно-резонансна томографія і т.п. У сучасній практиці судової медицини фіксація зображень досліджуваних об'єктів та їх деталей здійснюється, в основному, за допомогою цифрових фотоапаратів, кінокамер, сканерів та камерофонів. Наведені технічні пристрої забезпечують достатню якість отриманих знімків, але за необхідності всебічного вивчення цілісного зображення досліджуваних об'єктів у трьох площинах та фіксації особливостей окремих деталей зображення, - зустрічаються певні технічні труднощі. Наприклад, при отриманні цифрової фотографії класичним способом зйомка досліджуваного об'єкта виконується в одній площині і для відображення всіх його деталей приходиться виконувати фотографування у різних проекціях і в подальшому зіставляти, порівнюючи між собою та виділяючи важливі для дослідника ділянки. Особливо це стосується об'ємних структур, якими у переважній своїй більшості є органи і тканини організму людини. Несвоєчасна і неповна фіксація окремих деталей біологічних об'єктів, наприклад ушкодженої кістки, може призводити до невиправної втрати окремих її морфологічних ознак, а це, у свою чергу, може негативно вплинути на трактування механізму утворення ушкодження і на увесь процес дослідження та хід розслідування кримінальних справ. Тому основною нашою метою була розробка такого способу фіксації та дослідження об'єктів судово-медичних експертиз, який би дозволив отримувати повні відомості про досліджуваний об'єкт у цілому та при вивченні окремих його деталей у всіх трьох площинах. Прототипом даного способу є спосіб фіксації та дослідження судово-медичних об'єктів у 2D графіці, який запропонували автори: Савка І.Г., Михайличенко Б.В., Бачинський В.Т., Дєдул Ю.А. (Пат. u201107577 Україна, МПК А61В1/04. Спосіб фіксації та дослідження судовомедичних об'єктів у 2D графіці / Савка І.Г., Михайличенко Б.В., Бачинський В.Т., Дєдул Ю.А.; заявник і патентовласник: Бук. держ. мед. ун-т. - № u201107577; заявл. 2011.06.16.; опубл. 2011.12.12. Використовуючи даний спосіб, автори шляхом фотографування цифровим фотоапаратом, який закріплений на штативі у найбільш вигідній точці простору відносно об'єкта дослідження, що знаходиться на поворотній платформі із можливістю її обертання навколо своєї осі на 360°, отримували повне зображення об'єкта у вигляді серії із 36 знімків через кожні 10° із наступним переведенням у 2D формат за допомогою комп'ютерних програм. Недоліком прототипу є те, що отримується двовимірне зображення об'єкта, яке не дозволяє його досліджувати у трьох площинах одночасно, не має можливості безперервного вивчення окремих деталей цілісного об'єкта при переході з однієї площини в іншу, враховуючи їх взаємовідношення однієї до іншої та знімати при цьому реальні розміри окремих морфологічних елементів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб фіксації та дослідження судово-медичних об'єктів за допомогою фотографування цифровим фотоапаратом, який закріплений на штативі відносно об'єкта дослідження, що знаходиться на поворотній платформі із можливістю її обертання навколо своєї осі на 360° та отримання серії знімків з переведенням їх у цілісне зображення з використанням комп'ютерних програм, згідно з корисною моделлю, фотографування цифровим фотоапаратом проводилося триступенево - під кутом 30° та 60° до вертикального розміру довгої трубчастої кістки із кроком 24° (15 знімків) та 90° (4 знімки) відповідно та строго під кутом 90° (1 знімок), із наступним переведенням у 3D формат трьох серій із 20 знімків за допомогою комп'ютерних програм. Для вирішення поставленої задачі проведено цифрову фіксацію фрагменту великої гомілкової кістки із ділянкою перелому у вигляді трьох вказаних серій зображень із подальшим її 3D моделюванням та дослідженням, як цілісного тривимірного об'єкта медико-криміналістичних експертиз. 1 UA 73704 U 5 10 Ознаки корисної моделі: 1) можливість отримання цілісного тривимірного зображення досліджуваного об'єкта; 2) можливість безперервного вивчення окремих деталей цілісного об'єкта при переході з однієї площини в іншу, враховуючи їх взаємовідношення; 3) можливість фіксації розмірів об'єкта дослідження в будь-якій вибраній площині. Спільними ознаками прототипу та способу, що заявляється, є те, що фіксуються об'єкти судово-медичних експертиз шляхом проведення зйомки цифровими фотоапаратами, об'єкт дослідження знаходиться на поворотній платформі із можливістю її обертання навколо своєї осі на 360°, отримується серія знімків із переведенням їх у цілісне зображення з використанням комп'ютерних програм. Відмінність корисної моделі від прототипу представлено в таблиці. Таблиця Порівняння корисної моделі та прототипу за ознаками Ознака 1. Отримання цілісного зображення об'єкта. Спосіб, що заявляється Отримується тривимірне зображення об'єкта (у трьох площинах) 2. Можливість безперервного вивчення окремих деталей цілісного Існує об'єкта при переході з однієї площини в іншу. 3. Можливість фіксації реальних розмірів об'єкта дослідження в будь- Існує якій вибраній площині. 15 20 25 30 35 40 45 Прототип Отримується двовимірне зображення об'єкта (у двох площинах) Тільки у двох площинах Відсутня Визначення термінів, які використовуються при описі корисної моделі. Об'єкт дослідження - будь-який об'єкт біологічного чи небіологічного походження, який потребує додаткового дослідження із використанням спеціальних знань і методик і може служити речовим доказом у процесі слідства. 3D графіка - отримання тривимірного зображення досліджуваних об'єктів шляхом обробки їх цифрових даних за допомогою відповідних графічних редакторів. Теоретичні передумови здійснення способу, що заявляється. Фіксація особливостей об'єктів дослідження займає важливе значення у судово-медичній практиці і криміналістиці. Спосіб фіксації інформації, що несуть об'єкти судово-медичних і наукових досліджень за допомогою цифрових фотоапаратів, на теперішній час є показовий, ефективний і простий у виконанні. Увесь процес зйомки проходить наступні етапи: підготовчий, експозиція, обробка й отримання зображення. Роль приймача світла виконує тут електронна поверхня (матриця), на якій і відображається зображення об'єкта. Такий спосіб отримання зображення дає можливість перетворити об'єкт зйомки у вигляд, зручний для подальшої обробки графічними редакторами та зберігання на широкому колі носіїв: жорсткому диску, компакт-дисках, флеш-картах, звичайному та фотопапері і т.п. Зображення, що отримуються при цьому на фотовідбитках, відображають особливості об'єктів, переважно в одній площині, або виконуються серії знімків із різних ракурсів із подальшим візуальним зіставленням між собою, що не зовсім зручно для дослідників і може призводити до втрати окремих елементів цілісного об'єкта дослідження. Вказана обставина спонукала нас до розробки корисної моделі, яка б дозволила усунути вказані недоліки. Спосіб здійснюється наступним чином: у процесі підготовчого етапу проводиться підготовка об'єктів до зйомки. Як об'єкти дослідження нами вибрані фрагменти довгих трубчастих кісток нижньої кінцівки із ділянками переломів, що досить часто виникають в результаті дорожньотранспортних пригод, трапляються в судово-медичній практиці і стають об'єктами слідчих дій. Після ретельного очищення механічним способом від м'яких тканин та знежирення фрагмент зруйнованої трубчастої кістки розташовують у центрі поворотної платформи, із можливістю обертання навколо своєї осі на 360° і відповідно закріпленим на неї об'єктом. Сама обертальна платформа закріплена на нерухомій станині, до якої спереду кріпиться оригінальний штатив, що дозволяє закріпити на ньому цифровий фотоапарат у будь-якій точці простору та площині відносно досліджуваного об'єкта. По бокам платформи закріплені 2 освітлювачі, які дають 2 UA 73704 U 5 10 15 20 25 30 35 40 фонове освітлення, однакове для всіх ракурсів зйомки. У поле зору зйомки обов'язково включають стандартний координатний диск із розміткою, необхідною для обробки у комп'ютерній програмі, який поміщають в основу об'єкта дослідження. Після цього на досліджуваному об'єкті, вільному від ушкоджень, закріплюємо калібровану масштабну лінійку. Першопочатково об'єктив фотоапарата розташовуємо під кутом 30° до повздовжньої осі досліджуваної кістки і з кроком зміщення 24° виконуємо 15 знімків по всій окружності об'єкта. У подальшому таким же чином виконуємо 4 знімки з кроком 90° під кутом 60° до повздовжньої осі досліджуваної кістки. На заключному етапі зйомки виконуємо ще один знімок строго зверху під кутом 90° до повздовжньої осі фрагмента кістки із ділянкою перелому. Вказані етапи зйомки продемонстровані на схемі (Фіг. 1). Отримані файли із зображеннями (всього 20) завантажуємо у комп'ютерну програму (наприклад, AutoCAD, ProjecadCHIP, демонстраційна версія 3D Som), де вони компонуються та конвертуються у єдине ЗD зображення. ЗD формат дозволяє досліджувати об'єкт у тривимірному вигляді із можливістю збільшення та безперервного перегляду окремих його деталей у всіх трьох площинах під будь-якими кутами, збереження їх взаємовідношення одна до одної та зняття реальних розмірів морфологічних елементів. Спосіб апробований на кафедрі судової медицини та медичного правознавства Буковинського державного медичного університету впродовж 2011-2012 років. Приклад використання аналогу. Проведено дослідження фрагменту великої гомілкової кістки із ділянкою перелому та отримано її тривимірне зображення. Це дозволило детально обстежити ділянку перелому по всій окружності трубчастої кістки, виділити всі необхідні морфологічні елементи, зняти їх реальні розміри і встановити механізм формування вказаного перелому (Фіг.2). Технічний результат використання способу: запропонований спосіб фіксації та дослідження судово-медичних об'єктів за допомогою фотографування цифровим фотоапаратом, який закріплений на штативі відносно об'єкта дослідження, що знаходиться на поворотній платформі із можливістю її обертання навколо своєї осі на 360° та отриманням трьох серій знімків: під кутом 30° та 60° до вертикального розміру довгої трубчастої кістки із кроком 24° (15 знімків) та 90° (4 знімки) відповідно та строго під кутом 90° (1 знімок), із наступним переведенням у ЗD формат всіх отриманих таким чином 20 знімків за допомогою комп'ютерних програм. При цьому отримується тривимірне зображення об'єкта, яке дозволяє його досліджувати у трьох площинах одночасно із можливістю безперервного вивчення окремих деталей цілісного об'єкта при переході з однієї площини в іншу, враховуючи їх взаємовідношення однієї до іншої та реальні розміри окремих морфологічних елементів. Отримувані при цьому дані дозволяють більш ретельно досліджувати необхідні деталі об'єкта у їх цілісному тривимірному вигляді, за необхідності, проводити потрібні вимірювання окремих структурних елементів та надавати обґрунтовані експертні підсумки органам дізнання у ході проведення ними слідчих дій. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб 3Д моделювання трубчастої кістки із ділянкою перелому за допомогою фотографування цифровим фотоапаратом, який закріплений на штативі відносно об'єкта дослідження, що знаходиться на поворотній платформі із можливістю її обертання навколо своєї осі на 360° та отримання серії знімків з переведенням їх у цілісне зображення з використанням комп'ютерних програм, який відрізняється тим, що фотографування цифровим фотоапаратом проводилося триступенево - під кутом 30° та 60° до вертикального розміру довгої трубчастої кістки із кроком 24° (15 знімків) та 90° (4 знімки) відповідно та строго під кутом 90° (1 знімок), із наступним переведенням у ЗD формат трьох серій із 20 знімків за допомогою комп'ютерних програм. 3 UA 73704 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4