work

Анатомия как точная наука

Опубликовано

Анатомия (греч. ἀνατομή) буквально рассечение, разрезание, препаровка. Сам этот термин обращен к традиционным подходам к изучению морфологического материала. На протяжении многих лет специалисты мечтали об изучении человеческого тела in totem, в полной интеграции всех анатомических объектов, мечтали тщетно.
Возможности нашего восприятия ограничивают трехмерное мышление, затрудняют понимание расположения объектов, находящихся один под другим. Эта проблема не решалась многие века, так как никакие технологии разрезания, препаровки, окрашивания биопрепаратов не приближали к пониманию комплексного строения тела человека.
Появление вычислительных технологий, приближение этих технологий к сфере познания дают возможность ученым на стыке вычислительной и медицинской науки говорить о «сверхчеловеческих» технологиях познания, обучения, синтеза. Изучение топологии трехмерных объектов, которыми являются в том числе анатомические образования, в сочетании с данными их механики, электродинамики, термодинамики, биохимии, начинает представляться решаемой задачей.
Данные анатомии человека с точки зрения информатики могут быть представлены слоями. Это означает, что топология анатомических образований, которая может математически быть формализована в виде, например, полигональной модели, должна быть привязана к многочисленным позиционным данным, как это уже решено в картографии. Различные слои данных, к примеру, представляют собой карту текстур, карту эластических свойств, карту электрической активности, микроскопические данные. Их сочетание, например, в суперкомпьютерном моделировании позволяет эффективно получать новые фундаментальные и прикладные данные, ранее недоступные.
Другим важным аспектом является возможность изучения комплексного строения тела человека в динамике. Тело человека находится в непрерывном движении — при акте дыхания в постоянном разнофазовом движении находятся несколько сотен анатомических объектов, асинхронно с этим происходит сокращение различных отделов сердца, пульсация сосудов, перистальтика гладкомышечных образований. При этом соотношение объектов постоянно меняется. Изучение этого — важнейшая задача, до сих пор не получившая своего решения. Анатомия из науки о мертвом теле должна стать наукой о теле живом.
Топология поверхностей анатомических образований в сочетании со слоями данных является объектом изучения новой науки, которую условно можно назвать глубокой анатомией — deep anatomy, βαθύς ἀνατομή, anatomia profunda. Глубокая анатомия — синтетическая дисциплина, раздел морфологии человека, направленная на персонифицированное и трехмерное изучение динамически изменяющейся топологии органов и тканей живого человека, с использованием множественных слоев данных, реализованная с применением современных информационно-вычислительных технологий. Глубокая анатомия методологически занимает промежуточное положение между точными и биологическими науками.
Анатомическая наука из аналитической дисциплины становится синтетической, из описательной науки становится точной, из обобщающей становится персонализированной.
Пример — попытка людей из Wolfram интегрировать работу с 3D-моделями органов.  в язык программирования высокого уровня. Выглядит не очень удобно, но идея хороша — писать скрипт, управляющий отображением модели органа почти на естественном языке, не вдаваясь в технические детали. Возможность создать своего рода виртуальный анатомический препарат или если угодно синтетат.

Ниже примитивный код на языке Wolfram, выводящий изображение поджелудочной железы и подковы двенадцатиперстной кишки.

Поиграйте с этим кодом, это несложно (я написал этот код). Спецификация функции AnatomyPlot3D приведена здесь. Онлайн-интерпретатор Wolfram расположен здесь, можно установить интерпретатор себе (это не реклама, детали поэтому не приводим).

Более продвинутые примеры приведены на сайте Wolfram — срез головы, площадь сечения, скелет и пищеварительная система.

Морфологическая наука получает новое дыхание, что не может не радовать

Добавить комментарий