Построение трехмерных твердотельных моделей позвонков с использованием сверточных нейронных сетей

Качество решения задачи биомеханического моделирования во многом зависит от созданной твердотельной модели исследуемого биологического объекта. Построение модели на основе данных компьютерной томографии конкретного пациента возможно как в ручном режиме (программные пакеты обработки медицинских изображений), так и с применением автоматизированных средств построения модели (сегментации изображений), что существенно ускоряет процесс создания твердотельной модели в отличие от ручного режима. Сложность автоматизированного подхода заключается в реконструкции сегментированного образа в твердотельную модель, пригодную для биомеханического моделирования. Как правило, автоматическая сегментация затруднена шумами, наличием анатомических патологий, имплантатов на снимках цифрового исследования. В статье предложен способ создания твердотельной модели из облака точек, полученного по данным компьютерной томографии с использованием сверточных нейронных сетей SpatialConfiguration-Net и U-Net. Результаты реализации применены при разработке «Модуля твердотельных моделей», который включен в состав прототипа системы поддержки принятия врачебных решений SmartPlan Ortho 3D, разрабатываемого в СГУ им. Н. Г. Чернышевского в рамках проекта Фонда перспективных исследований. Система включена в реестр российского программного обеспечения.