Když experti z česko-brazilského týmu pod vedením 3D specialisty Cícera Moraese v roce 2021 vraceli tvář svaté Ludmile, objevila se mezi některým odborníky otázka, zda je možné rekonstruovat podobu člověka na základě lebky, z níž chybí celá spodní čelist i obličejová část.
Ačkoliv podobná operace s více než 1000 let starými ostatky má i jiná specifika, právě nedostatek zdrojových dat v podobě chybějících kostí je tím, co propojuje archeologické pátrání a zkoumání mrtvých s moderní medicínou a pomocí živým.
Plastická chirurgie dnes dokáže lidské tělo nejen vylepšovat, ale i mu vracet některé části, které buď kvůli úrazu nebo například vrozené vadě zcela chybí. Jedním z nástrojů, který za tímto účelem využívají archeologové i lékaři je program OrtogOnBlender. Vytvořila ho komunita nadšenců z celého světa na základě kódu od Cícera Moraese a se zásadním vkladem českých expertů.
Program je komukoliv dostupný zcela zdarma. Nově jej mohou s kompletní českou podporou, poradenstvím a školením využívat i tuzemští lékaři. Na odborných přednáškách po českých městech jej představují sami autoři Cícero Moraes a geoinformatik Jiří Šindelář ze spolku Naše historie.
Želví krunýř je obtížnější než lidská tvář
Laikovi to může znít jako paradox, ale nejsložitější plastické operace bývají u zvířat. S němou tváří se totiž lze jen těžko domluvit. "Práce veterinářů se zvířaty je v mnoha ohledech složitější než s lidskými pacienty. Chybí totiž přesná zpětná vazba, zda například použitá protéza funguje správně," popisuje Moraes zkušenost zvěrolékařů.
Jedním ze zdokumentovaných případů využití programu OrtogOnBlender při plastické operaci u zvířat byla výroba krunýře pro želvu, která o něj z velké části přišla při požáru v pralese blízko metropole Brasília. Specifická byla operace i v tom, že vnitřní orgány želvy jsou krunýřem nejen chráněny, ale drží je i pohromadě. V případě, že ochrana chybí, vnitřnosti tvora volně plavou po jeho těle v "tenkém vaku".
Moraes zpracoval ve svém programu fotografie poraněné želvy a následně na 3D tiskárně zhotovil z běžného PLA materiálu umělý krunýř. Ten byl navržen tak, aby jej šlo složit a jednotlivé části se kdykoliv odklopit pro kontrolu. Po čase se pod umělým začal hojit krunýř přirozený. Po úspěšné léčbě bylo možné protetika zcela odstranit. Výkon byl zapsán do Guinessovy knihy rekordů jako první provedená aplikace náhrady krunýře vytvořená 3D tiskem.
Lidem vrací tvář i život
Jedním z mnoha příkladů užití OrtogOnBlenderu v praxi je případ ženy, která si při nehodě na kole vrazila řídítka do obličeje tak, že celá její spodní čelist byla na kousky. Díky výpočetní tomografii a následnému domodelování čelisti v Moaresově programu se podařilo tvář zraněné operativně vrátit do původního stavu.
Náhradní protetickou čelist lékaři na základě 3D modelu vytiskly z titanu, a kromě malé jizvy pod bradou nezůstala dotyčné na nepříjemnou událost žádná vizuální památka. Byl využit principiálně stejný reverzní postup jako při modelování tváře české světice svaté Ludmily.
Podobným způsobem se podařilo pomoci i ženě, která se narodila s deformovaným obličejem. Nešlo ani tak o kosmetickou operaci, protože jí zákrok zásadně zkvalitnil život. S takto tvarovaným obličejem totiž dotyčná nemohla kousat, a tedy ani přijímat tuhou stravu. Život ohrožujícím faktorem pak bylo limitované dýchání, kdy zejména ve spánku mohlo dojít k zadušení.
Opět kombinací obrazových podkladů z CT snímků a na jejich základě postaveného virtuálního modelu z OrtogOnBlenderu vznikl reálný model a následně i potřebné protetické náhrady. Podobně jako u svaté Ludmily část obličeje zcela chyběla a bylo nutné ji domodelovat podle jednotlivých bodů na nezdeformované části lebky.
V případě mladého muže z jihovýchodní Asie, který v mládí při vážném úraze přišel o část lebky, byla situace analogická. Lidská hlava není složena ze dvou identických půlek. Nelze ji tedy pomyslně rozdělit na půl a jednu část "okopírovat" do druhé. Proto museli lékaři podle zachovaných závislostí analyzovat a lokalizovat určující body a z nich dopočítat tvar chybějící části lebky.
Příběh egyptského čtrnáctiletého chlapce Minirdise už před časem proběhl médií po celém světě. Mumie objevená už v roce 1925 totiž až donedávna skrývala jednu záhadu. Rakev byla pro drobné tělo zbytečně velká. Až díky podrobné tomografii se podařilo objasnit důvod této disproporce. Mladík trpěl megalencefalií, která způsobuje nadměrné hromadění mozkomíšního moku a tím zvětšení celého mozku.
K malému tělu nepoměrně velká hlava by se do rakve přiměřených rozměrů nevešla. A jak zjistila analýza virtuálního modelu vytvořeného v OrtogOnBlenderu, nevešla se ani tak. Při mumifikaci se oproti posmrtné masce svezla a mírně pootočila. Experti vytvořili kompletní digitální mumii, kterou mohou zájemci zkoumat do nejmenších detailů a podrobností. Z jakékoliv části lze také jednoduše vytvořit na 3D tiskárně přesný model.
Z archeologie do medicíny
Výhodou virtuálních modelů oproti běžnému "mračnu bodů" získaného z CT je zřejmý. Dá se v něm výrazně lépe orientovat a například odlišit od sebe jednotlivé materiály nebo tkáně. Identifikace a přesná lokalizace například i zcela miniaturních nádorových ložisek je díky tomu možná. Každý jeden bod modelu má jasně dané parametry a kteroukoliv část virtuálního modelu tak lze okamžitě nejen přesně prozkoumat, ale i zhmotnit díky 3D tisku. Protože lékaři jsou stále zvyklí více pracovat v reálu než na obrazovce počítače, je tento faktor velmi důležitý.
Celý operační proces lze donekonečna dopředu trénovat na přesných skutečných modelech. Také potřebná protetika je možné vypočítat, vymodelovat a vyrobit dopředu. Takovéto definování nejlepšího postupu pak výrazně urychlí průběh skutečné operace. To je klíčové nejen u rizikových pacientů, jako jsou velmi malé děti nebo lidé, u nichž dlouhá narkóza může vést k ohrožení života.
Základní verze programu OrtogOnBlender vznikla v roce 2016 na počítači Cícera Moraese. Už tehdy se do vývoje zapojil i český tým, ale software díky jeho "open source" povaze tvoří programátoři po celém svět. Každý si jej může upravit podle svých potřeb a pro své účely. Každý přidá to, co umí nejlépe.
"Naše partnerství s týmem Jiřího Šindeláře přináší českým uživatelům kompletní technickou podporu v jejich rodném jazyce. Vše začalo vývojem programu v roce 2016, kdy jsme s Jiřím udělali první práci s aproximací obličeje na základě kosterních pozůstatků. Dnes jsme vykročili do světa medicíny. Náš program už teď pomáhá lékařům ve dvaceti zemích světa," konstatoval Moraes u příležitosti představení softwaru v Česku.
