НОЦ Самара

Домашнее задание: препарировать корову!

Пандемия показала всем как важен цифровой мир. Кто-то уже совсем освоился в нём, а кто-то ещё чувствует себя неуютно.

С переходом на работу онлайн, многие вузы столкнулись с вопросом, как организовать обучение и, особенно, практические занятия для студентов.

Рассказывает Игорь Гужин, врио ректора Самарского ГАУ – вуза-участника консорциума НОЦ «Инженерия будущего»: «Самарский государственный аграрный университет активно включился в процесс перехода на дистанционное обучение, используя внутренние цифровые ресурсы. Преподаватели и студенты выбирают способы коммуникаций, исходя из специфики учебных курсов и ожидаемой эффективности. В качестве форм обучения мы используем оцифрованные лекции и методические материалы, вебинары и проведение семинарских занятий в форме дистанционного выполнения заданий в соответствии с расписанием».

Но, в отличие от многих вузов страны, в том числе аграрных, у студентов Самарского ГАУ есть маленькое преимущество. Точнее крупное. Крупнорогатое.
3D анатомический атлас коровы – изобретение Самарских учёных. Учиться, используя эту передовую технологию будущим ветеринарам будет легче и интереснее. Больше того, её можно будет использовать в дистанционном обучении.
Если вас заинтересует строение коровы, то вы с удивлением обнаружите, что анатомия этого полезного и по-своему красивого животного занимало умы учёных преимущественно в 19 веке. Вы скажете, что за сто-двести лет строение коровы не могло сильно измениться и будете правы. Но тут выяснится, что и старые атласы большая библиографическая редкость. Даже лучшие из них никогда не издавались большими тиражами, а некоторые содержат столько недочетов и неточностей, что и вовсе не стоят внимания.

И что же делать современным студентам сельскохозяйственных университетов? С волнением разглядывать мясные прилавки и ждать редкого шанса поучаствовать в препарировании животного на практических занятиях?
В эпоху активного развития и внедрения 3D-технологий анатомы сельскохозяйственных университетов должны использовать инновационные технологии. Имея опыт в разработке интерактивного анатомического атласа человека, команда Самарского государственного медицинского университета совместно с Самарским государственным аграрным университетом создала 3D атлас коровы. Это программное обеспечение сделает обучение наглядным и интерактивным.

Александр Колсанов, ректор Самарского государственного медицинского университета - вуза-участника консорциума НОЦ «Инженерия будущего» отмечет: «Когда мы начали думать о 3D моделировании, то одна из первых мыслей была о ветеринарии, потому что там крайне важна 3D анатомия. Кроме того, такой подход к обучению позволит ещё больше заинтересовать студентов. Чтобы работать с такой талантливой молодежью. Мы должны быть впереди, на острие прогресса. Мы предоставили моделлеров и они в сотрудничестве с анатомами аграрного универа создали действительно уникальный проект!».

Корову собирали по косточкам.
На первом этапе провели компьютерную томографию черепа коровы – её нашли в музее кафедры анатомии человека Самарского государственного медицинского университета (СамГМУ). Кости туловища и конечностей коровы принадлежат кафедре анатомии, акушерства, хирургии Самарского государственного аграрного университета (Самарский ГАУ). После сканирования провели математическое моделирование для создания трёхмерной модели и отдельных костей, и в целом скелета коровы.
Основные мышечные массивы были изучены в сравнении с похожими группами мышц человека, системы внутренних органов и их особенности были зафиксированы цифровым фотоаппаратом, потому что отсканировать целиком животное было невозможно.
Такая высокореалистичная модель коровы позволяет начать разработку интерактивного атласа по ветеринарии. И в отличие от классического бумажного атласа, виртуальную корову можно будет крутить в разных плоскостях, что значительно расширило визуальные представления об анатомии животного.

Конечно, это не исключает необходимости практических занятий для будущих ветеринаров, но значительно облегчит его профессиональные задачи.
Трехмерный анатомический атлас позволяет вывести любую анатомическую структуру виртуального животного изолированно, приближать и вращать ее во всех плоскостях. Например, из мышечной системы можно выделить группу мышц, изучить положение отдельной мышцы в этой группе. Затем её изолировать и подключить костные структуры данной области или весь скелет в целом, чтобы визуализировать точки прикрепления мышцы на костях.

Если использовать традиционный метод изучения анатомии животных – препарирование, для проведения такой манипуляции, как выделение не то, чтобы одной мышцы, но даже и целой группы с учётом подходящих к ним сосудов и нервов, потребуется очень много времени и физических сил.

С помощью же виртуального животного студенты могут анатомировать цифровое тело, то есть практиковать препарирование без использования трупного и боенского материала. При этом цифровой формат «препарирования» позволяет проводить манипуляции в течение нескольких секунд, последовательно удаляя кожный покров, послойно мышцы и кости, чтобы изучить систему органов или отдельно какой-либо орган. При желании можно проделать эти манипуляции и в обратной последовательности.
Цифровое анатомирование позволяет сделать орган прозрачным, чтобы, не вращая модель, заглянуть на его заднюю или боковую поверхность и проследить топографию сосудисто-нервных структур, невидимых при двухмерном изображении данной области организма животного.

Цифровая корова не могла бы появиться на свет без междисциплинарного сотрудничества самарских вузов-партнёров НОЦ «Инженерия будущего».
Созданный в 2019 году межрегиональный НОЦ «Инженерия будущего», управляющей компанией которого является АНО «Институт регионального развития», уже становится важнейшим драйвером всех инноваций в регионе. Здесь создается уникальная среда, где каждая инновационная разработка имеет реальный шанс найти применение в производстве и стать новым шагом в цифровое будущее.

В созданной в Самаре «цифровой корове» нет аналогов в мире. Интерактивный атлас животных имеет блестящую перспективу и для обучения, и для проверки знаний будущих ветеринаров. Практикующим врачам он пригодится для повышения квалификации. Многогранность этого инновационного продукта, позволяющего манипуляции с цифровым животным в пространстве в течение небольшого отрезка времени, становится как минимум подспорьем, а в современных реалиях и альтернативой традиционному методу изучения анатомии – препарированию.
Сегодня самарская корова уже не одинока. Учёные работают над вторым творением – цифровой кошкой. Скелет домашнего питомца уже готов, ему осталось обрасти мышцами и шерстью.