Эффективность использования современных компьютерных технологий в клинической практике и перспективы применения биомеханических 3D-моделей в судебной медицине

Д.м.н., доц. И.Ю. Макаров^1,2, к.м.н., доц. А.В. Светлаков³, к.т.н., доц. А.В. Сотин⁴, д.м.н. С.В. Шигеев⁵, д.м.н. А.А. Гусаров⁵, эксп. С.А. Смиренин¹, эксп. В.В. Емелин¹, эксп. В.Б. Страгис¹, д.м.н. В.А. Фетисов¹

¹Научно-организационный отдел Российского центра судебно-медицинской экспертизы (дир. — д.м.н. А.В. Ковалев) Минздрава России, Москва, Россия, 125284; ²кафедра судебной медицины (зав. — к.м.н., доц. А.Ф. Кинле) Российской медицинской академии непрерывного профессионального образования Минздрава России, Москва, Россия, 125993; ³кафедра судебной медицины (зав. — к.м.н., доц. А.В. Светлаков) Пермского государственного медицинского университета им. акад. Е.А. Вагнера Минздрава России, Пермь, Россия, 614990; ⁴кафедра теоретической механики и биомеханики (зав. — к.т.н. В.А. Лохов) Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, 614990; ⁵Бюро судебно-медицинской экспертизы Департамента здравоохранения Москвы (нач. — д.м.н. С.В. Шигеев), Москва, Россия, 115516

При проведении сложных инженерных расчетов во всех отраслях промышленности и строительства активно используются компьютерные 3D-технологии по математическому моделированию инженерных объектов. Положительный опыт применения 3D-моделей проявляется в совместных научных исследованиях по актуальным проблемам протезирования и оперативного лечения зубов, костей, суставов, сердечных клапанов, сосудов и т.д. Цель исследования — изучить положительный опыт участия специалистов в области биомеханики в совместной работе с клиницистами по созданию и применению 3D-моделей в решении тактических задач по протезированию и при ряде патологий; рассмотреть возможные перспективы такого междисциплинарного сотрудничества для повышения качества экспертных выводов в рамках производства судебно-медицинских и медико-криминалистических экспертиз. Использовали доступные данные из официальных отечественных и зарубежных интернет-ресурсов. Анализ опубликованных данных свидетельствует о явных преимуществах применения математических 3D-моделей и биомеханического анализа в решении конкретных медико-биологических задач. Накопленный положительный опыт участия отечественных специалистов в области биомеханики в решении отдельных клинических задач вселяет надежду на возможные перспективы такого же плодотворного сотрудничества и с судебными медиками страны.

Ключевые слова: метод конечных элементов, математическое моделирование, компьютерное 3D-моделирование, Ansys, CAEсистемы, биомеханика, биомеханический анализ.

The efficiency of the application of the modern computed technologies in the clinical practice and the prospects for the further use of the biomechanical 3D-models in forensic medicine

I.YU. MAKAROV^1,2, A.V. SVETLAKOV³, A.V. SOTIN⁴, S.V. SHIGEEV⁵, A.A. GUSAROV⁵, S.A. SMIRENIN¹, V.V. EMELIN¹, V.B. STRAGIS¹, V.A. FETISOV¹

¹Department of Research Organization, Russian Federal Centre of Forensic Medical Expertise, Ministry of Health of the Russia, Moscow, Russia, 125284; ²Department of Forensic Medicine, Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Ministry of Health of the Russia, Moscow, Russia, 125993; ³Department of forensic medical expertise, Academician E.A. Vagner Perm State Medical University, Ministry of Health of the Russia, Perm, Russia, 614990; ⁴Department of Theoretical Mechanics and Biomechanics, Perm National Research Polytechnical University, Perm, Russia, 614990; ⁵Bureau of Forensic Medical Expertise Moscow Health Department, Moscow, Russia, 115516 To-day, the computer-assisted 3D-technologies for the mathematical simulation of the engineering facilities are extensively used for the purpose of technical calculations in all branches of industry and building. The positive experience gained with the application of the 3D-models finds wide application in the joined investigations on the topical problems of the prosthetic and surgical treatment of bones, teeth, joints, cardiac valves, blood vessels, etc. The objective of the present study was the analysis of the positive experience with the involvement of the specialists in the design and practical application of 3D-models for the solution of problems facing the medical prosthetics and the management of various pathological conditions. Another objective was to discuss the possible prospects for the interdisciplinary collaboration in these fields with a view to improving the quality of expert conclusions in the framework of forensic medical and criminalistics examinations. The data readily available from the official domestic and foreign Internet resources were used for the purpose of the study. The analysis of the published data has demonstrated the obvious advantages of the application of the mathematical 3D-models and the biomechanical studies for the solution of the concrete medico-biological problems. The currently available positive experience gained due to the participation of domestic specialists in biomechanics in the solution of the specific clinical problems gives hope that their collaboration between themselves and with the forensic medical experts will open up the promising prospects for the further investigations of the issues of common interest.

Keywords: the method of finite elements, mathematical modeling, computer 3D-simulation, Ansys, CAE-systems, biomechanics, biomechanical analysis.

DOI: 10.17116/sudmed201861258-64