Project hospital как вращать объекты в редакторе

Отец атомного флота США

Риковер во время визита на атомную электростанцию Шиппингпорт – первую американскую АЭС. Там, внизу – ядерный реактор. Фото со страницы Комиссии по ядерному регулированию США в Flickr

14 декабря 1945 года в New York Times выходит статья «Атомная энергия – находка для флота», в которой вкратце излагается содержание доклада старшего физика-эксперта Исследовательской лаборатории ВМС США Росса Ганна на заседании спецкомитета Сената. Основной посыл Ганна: «Главная работа, которую должна выполнять в мире ядерная энергия, – вращать колеса и двигать корабли».

Физик, работавший на флот с 1927 года, вынашивал свою идею еще с той поры, как в конце января 1939 года узнал об открытии явления деления ядра атома урана, о чем было официально объявлено на Вашингтонской конференции по теоретической физике. Энергия, выделяемая в процессе деления одного ядра, была небольшой, но вот цепная реакция предоставляла колоссальные возможности для получения энергии, способной не только разрушать – как в случае с атомной бомбой, но и созидать – в виде атомной энергоустановки.

Впрочем, идея эта была отнюдь не нова. Еще в июне 1940 года советские ученые Владимир Вернадский и Виталий Хлопин писали: «Открытие в 1939 году явления деления ядра атома урана под действием нейтронов, сопровождающегося выделением огромных количеств энергии, и особенно тот факт, что процесс этот порождает возникновение новых нейтронов в количестве, превосходящем то, которое необходимо для того, чтобы его вызвать, впервые вплотную поставили вопрос о возможности использования внутриатомной энергии для нужд человечества».

Однако в New York Times идея создания атомной энергоустановки (АЭУ) была открыто высказана в США впервые (ранее это предложение обсуждалось лишь в ходе закрытых совещаний, таких как, например, в марте 1939 года, когда специальный доклад по этому вопросу американским военным делал Энрико Ферми). Тем упомянутая статья и интересна.

А еще тем, что с ней, возможно, ознакомился Хайман Риковер, будущий «отец американского атомного флота». В этом абсолютно уверены американские военно-морские историки, хотя сам адмирал об этом не упоминал. Но в итоге именно Риковер «двинул» идею оснащения субмарин АЭУ, что должно было с ног на голову перевернуть саму суть подводной войны.

Термин «неограниченная подводная война» приобретал совершенно иной смысл – для АПЛ не требовалось постоянно подвсплывать для заряда аккумуляторных батарей, а ядерным реакторам не требовались тонны топлива, потребляемые прожорливыми дизелями. К тому же мощная АЭУ позволяла увеличить размеры и водоизмещение ПЛ, что позволяло увеличить боезапас. Атомоход мог бы совершать более скрытные и дальние переходы, снижалась бы шумность механизмов и т.п.

Дело оставалось за малым – надо было убедить в правильности своих идей руководство страны и консервативных адмиралов, а также… создать эту самую корабельную атомную энергоустановку.

Пока же кэптен Риковер, которому вскоре должно было исполнится 46 лет, освободил кресло начальника отдела электроэнергетических систем Управления кораблестроения ВМС и 16 декабря 1945 года, покинув Вашингтон, направился в Сан-Франциско, где ему надлежало поступить в распоряжение контр-адмирала Уолтера Килпатрика, заместителя командующего ВМС на Западном побережье.

Контр-адмирал Килпатрик назначил Риковера главным инспектором по вопросам кораблестроения, и тому пришлось проводить большую часть времени, разъезжая по верфям Западного побережья США и контролируя их работу. Один из биографов Риковера – Фрэнсис Данкан – писал, что будущий адмирал, прибыв к новому месту службы, как будто попал в вакуумную колбу.

Дело в том, что после победы американский флот оставался не у дел, а подавляющее большинство моряков только и думали, как бы поскорее дембельнуться и наслаждаться всеми прелестями спокойной жизни на гражданке. Значительная часть инженерно-технических должностей на флоте тогда была занята офицерами-резервистами, которые вскоре должны были покинуть ВМС и оттого совершенно утратили интерес ко всему, что происходило на службе. Риковер впоследствии вспоминал: расхлябанность достигла такой степени, что когда он подписывался на судоверфи «Кэптен А. Линкольн» или «Кэптен Дж. Вашингтон», никто ни разу не обратил на это внимания.

Однако Риковер со всей присущей ему решительностью и принципиальностью «бросился на амбразуру». Первым делом он стал подробнейшим образом инспектировать все порученные ему объекты, заглядывая буквально в каждую щель, а затем потребовал от офицеров-инженеров на судоверфях в обязательном порядке носить рабочие комбинезоны, лично руководить всеми работами и в конце каждого рабочего дня представлять подробный письменный отчет.

Работу Риковера оценили, и в апреле 1946 года он получил от начальника Управления кораблестроения предписание подготовиться к годичной командировке в Массачусетский технологический институт, где с июня 1946 года ему предстояло прослушать курс «Ядерная энергия». Но в начале мая, когда Риковер уже паковал чемоданы, пришло новое указание – ехать в Вашингтон за другим назначением.

ПРОЕКТ «МАНХЭТТЕН» ПРЕОБРАЗУЕТСЯ

Вскоре выяснилось, что Риковера включили в состав группы специалистов ВМС – пять офицеров и три гражданских служащих, которых начальник Управления кораблестроения согласился направить в Оак-Ридж, штат Теннеси, где, накрытый плотным покрывалом секретности, располагался «Объект Х» – один из главных центров «Инженерного района Манхэттен» Министерства Армии США, работавшего над созданием ядерного оружия. В состав построенного в 1943 году центра входили экспериментальный графитовый ядерный реактор (объект Х-10), комплекс по обогащению урана (три завода – объекты Y-12, K-25 и S-50), различные обеспечивающие лаборатории, а также служебный городок на 30 тыс. человек.

Х-10 стал вторым в мире ядерным реактором (ЯР) и первым, предназначенным для непрерывной работы, имея главными задачами демонстрацию технологий и получение плутония посредством бомбардировки ядер урана. Заводы же Y-12, K-25 и S-50 предназначались для производства ядерного топлива и оружейных радиоактивных материалов путем осуществления процесса разделения изотопов методами электромагнитного разделения, газовой диффузии и жидкостной термодиффузии.

После окончания Второй мировой все работы по ядерной программе должны были перейти к гражданскому агентству (его еще предстояло создать), а в Оак-Ридж было решено приступить к изучению возможности использования ядерной энергии в невоенных целях и в качестве источника энергии для электростанций и различных силовых установок (впоследствии на Х-10 была получена первая партия «медицинских» изотопов, применявшихся для лечения рака).

В этой связи руководство центра предложило представителям различных отраслей промышленности и силовых структур командировать в Оак-Ридж специалистов «с целью организации и продвижения работ по созданию экспериментального ядерного реактора для гражданских целей», схема которого была предложена ведущим химиком проекта «Манхэттен» Фаррингтоном Даниэльсом (реактор с засыпкой из шаровых тепловыделяющих элементов). Предполагалось, что в условиях строжайшей секретности эти эксперты вместе с сотрудниками Оак-Ридж смогут в сжатые сроки изучить проблематику вопросов, связанных с созданием принципиально нового источника энергии и энергоустановки на его базе, а также вынесут свои рекомендации по данному направлению работ и выполнят предварительную проработку конструкции первого «гражданского» ЯР.

Кроме Риковера в состав отобранной Управлением кораблестроения ВМС для «стажировки» в Оак-Ридж рабочей группы вошли лейтенант-коммандеры Луис Х. Роддис (участник ядерных испытаний на атолле Бикини), Джеймс М. Данфорд (оба выпускники Военно-морской академии 1939 года) и Майлз Э. Либби (выпускник академии 1940 года, закончивший еще и Массачусетский технологический институт), а также лейтенант Рэймонд Х. Дик (получил степень по металлургии в Университете Огайо). Гражданскую часть группы составили Джон Симпсон, обучавшийся в Военно-морской академии сотрудник компании «Вестингауз», Гарри Стивенс, инженер-электрик «Дженерал Электрик», и Сид Саймон, специалист по материаловедению из Национального комитета по аэронавтике (предшественник НАСА). Утверждал состав группы лично заместитель начальника Управления кораблестроения вице-адмирал Эрл У. Миллз.

По приезде в Оак-Ридж кэптен Риковер был назначен заместителем полковника Уолтера Дж. Уильямса – руководителя отделения по работе с урановыми материалами. Остальные из «пятерки» прибыли в июне–сентябре, причем перед отъездом до них особо довели: они должны составлять свои отчеты не на имя Риковера, а на имя тех начальников, в подчинении которых будут работать во время командировки в ядерный центр. Согласно американским воинским уставам, служебные характеристики (аттестации) в этом случае должны были составлять именно эти армейские начальники.

Однако вскоре по прибытии Риковер собрал «квазиподчиненных» и сообщил им, что он в курсе тех указаний, которые они получили в Вашингтоне и ему «все равно», а потом добавил: «Но мне кажется, вы должны знать, что полковник Уильямс попросил меня подготовить на вас служебные характеристики». Офицеры позднее вспоминали, что с того момента они знали, «на кого они работают», а Риковер всю жизнь считал, что именно в тот день он получил «полный контроль над программой создания корабельной атомной энергоустановки».

Так в Оак-Ридж появилась Военно-морская группа, или группа Риковера: Роддис изучал вопросы, связанные с оборудованием реакторного отсека, Данфорд посвятил себя проблеме выработки с помощью ЯР энергии, необходимой для корабельных механизмов и оборудования, Либби занялся вопросами «дизайна», а Дик – вопросами, связанными с ядерным топливом, спецметаллургией и химией.

Разобравшись в проблеме, группа Риковера посчитала, что для флота наиболее подходящими могут оказаться три типа реакторов: с водой под давлением, с натриевым теплоносителем (ядерный реактор с жидкометаллическим теплоносителем) и газоохлаждаемый ядерный реактор. Но каждый из них имел свои недостатки и сложности с реализацией, особенно же всех интересовал ответ на вопрос: как себя будут вести различные конструктивные материалы под длительным воздействием сильной радиации? Никто тогда не знал, как правильно сделать надежный ЯР и все сопутствующие системы. И уж тем более никто не имел ни малейшего представления, как «впихнуть» реактор в достаточно ограниченный объем подлодки.

1 августа 1946 года президент Гарри Трумэн подписал закон о создании Комиссии по атомной энергии (КАЭ), в задачи которой с 1 января 1947 года вошло и создание корабельной АЭУ. К этому сроку все подразделения, работавшие по проекту «Манхэттен», должны были предоставить новой организации подробные отчеты. В ноябре бригадный генерал Николс поручил Риковеру подготовить аналогичный документ по направлению корабельных АЭУ. Однако тот находился в Военно-морском госпитале в г. Бетесда, поэтому в госпиталь из Оак-Ридж был вызван Роддис, отец которого занимал должность начальника Медицинского управления ВМС и смог, «используя свое служебное положение», организовать для Риковера отдельную «палату-кабинет», а вице-адмирал Миллз обеспечил все необходимые материалы. На выходе получился документ, озаглавленный «Атомные силовые установки для боевых кораблей», который Риковер поручил Роддису отдать «в нужные руки», а самое главное – начальнику морских операций (командующему) ВМС адмиралу флота Честеру У. Нимицу.

Однако руководителем совместной, ВМС и КАЭ, программы создания корабельной АЭУ от Управления кораблестроения был назначен не Риковер (на что он, судя по всему, рассчитывал), а контр-адмирал Торвальд Э. Сольберг, считавшийся одним из наиболее квалифицированных флотских инженеров в данной области и в 1944 году входивший, наряду с Миллзом, в состав спецкомитета, изучавшего возможности использования ядерной энергии в послевоенное время (среди основных направлений тогда была определена как раз корабельная энергетика). Риковер же, несмотря на такой не особо приятный для него поворот, продолжил изучение проблематики проектирования и эксплуатации корабельных АЭУ, определяя те подводные камни, которые могут встретиться на пути реализации программы.

Тем временем командировка в Оак-Ридж подходила к концу – в июле-августе 1947 года группе Риковера надлежало посетить разбросанные по всей стране лаборатории и ядерные объекты, с тем чтобы «найти что-нибудь полезное» для корабельной АЭУ. Среди них были Аргоннская национальная лаборатория, Лос-Аламосская исследовательская лаборатория, Лаборатория радиационных исследований в Беркли (сегодня – Национальная лаборатория имени Лоуренса) и Брукхейвенская национальная лаборатория на Лонг-Айленде.

4 июня 1947 года Риковер направляет Миллзу, уже ставшему начальником Управления кораблестроения, объемистый меморандум, в котором подробно, «на пальцах», объяснил, что не видит ни единого доказательства того, что КАЭ располагает желанием, временем или специалистами, способными создать корабельную АЭУ. В этой связи он предлагал сохранить его группу, однако Миллз отклонил предложение. В том числе по той причине, что в этом случае руководителем программы ВМС по ядерной энергетике пришлось бы назначать именно Риковера, а этому противилась большая группа высокопоставленных офицеров Управления кораблестроения и штаба ВМС.

И все же группа Риковера, приступившая к турне по американским ядерным объектам, неожиданно для многих начала «набирать очки»: специалистов лабораторий и предприятий поражали высокая эрудированность офицеров в «ядерных вопросах», их высокий энтузиазм и способность задавать «правильные вопросы». Так, талантливый химик лаборатории в Беркли, будущий лауреат Нобелевской премии и председатель Комиссии по атомной энергии Гленн Теодор Сиборг в своем письме к Оппенгеймеру отмечал, что он впервые работает с «таким целеустремленным, беззаветно преданным своему делу и упорным человеком», как Риковер, и считал, что тому удастся преодолеть оппозицию и добиться в итоге намеченных целей. Высокую оценку группе Риковера дал во время ее работы в Лос-Аламосской лаборатории и «атомный патриарх» Эдвард Теллер.

По завершении турне Риковер 20 августа отправил на имя Миллза служебную записку, в которой указывал: если флот намерен получить в ближайшее время в свое распоряжение корабельную АЭУ, необходимо срочно отобрать в Управлении кораблестроения группу специалистов и направить их в лаборатории Комиссии по атомной энергии для обучения, а ядром новой команды должна стать его группа. Миллз не ответил, и 28 августа Риковер направляет новое письмо, в котором предлагает использовать его группу «на двух стульях» – часть времени офицеры должны были проводить в КАЭ, а часть – в Управлении кораблестроения. Однако в сентябре 1947 года Миллз расформировал группу Риковера: Роддис отправился в подчинение к кэптену Альберту Дж. Мумме, занимавшемуся в Управлении кораблестроения атомной проблемой, Данфорд – в отделение Комиссии по военному применению атомной энергии, Либби вошел в состав группы офицеров связи Минобороны, отвечавшей за поддержание отношений между ВС и КАЭ, а Дика направили в исследовательский отдел Управления кораблестроения. Риковер же оказался в «подвешенном» положении. И хотя Миллз вскоре назначил его своим помощником по вопросам ядерной энергетики, но в качестве рабочего кабинета тот получил… бывшую дамскую комнату, которая тогда еще находилась в стадии преобразования!

Представить себе, что почувствовал заслуженный офицер, получив такой «кабинет», не представляется возможным, а сам адмирал Риковер, насколько известно автору, в своих воспоминаниях и беседах с журналистами и историками об этом эпизоде своей карьеры не упоминал. Современники же утверждают, что, увидев свое рабочее место, на полу которого еще отчетливо виднелись пятна – места, где находились до того унитазы, а в углах еще оставались части сливных труб, Риковер оказался в состоянии, близком к шоковому.

ФЛОТУ НУЖЕН АТОМОХОД!

Впрочем, главное заключалось в том, что его все же не выбросили из ядерной программы и Риковер мог продолжить свою важную работу. Посетив завод «Дженерал Электрик» в Шенектеди, где шла работа над ЯР с натриевым теплоносителем, Риковер убедился в том, что повлиять на мнение тамошнего руководства он не в состоянии, а потому отправился в Оак-Ридж, где пытались в то время заставить работать ЯР схемы Даниэльса. Попытки были безуспешны, так что Риковеру было достаточно легко убедить местных инженеров «внимательнее изучить» реактор другой схемы – с водой под давлением, предложенный директором отделения физики здешней лаборатории Элвином Вайнбергом (он еще в 1945 году запатентовал схему легководного ЯР, именно благодаря его усилиям в США получили развитие программы создания ЯР с водой под давлением и ЯР с кипящей водой).

Но у Риковера никак не получалось добиться серьезных подвижек в деле создания корабельной АЭУ, это было невозможно, пока межведомственная комиссия не определила, по какому пути пойдет проектирование флотского ЯР: «Дженерал Электрик» сделала ставку на ЯР с натриевым теплоносителем, «Вестингауз Электрик Корпорейшн» – на ЯР с водой под давлением, а «Эллис-Чалмерс Мануфэкчуринг» – на газоохлаждаемый ЯР. В то же время руководство КАЭ считало необходимым организовать на большей части доставшихся ей от проекта «Манхэттен» объектов производство компонентов ядерного оружия: наступила холодная война, и для уничтожения СССР могло потребоваться намного больше ядерных бомб, чем считалось изначально.

Тогда Риковер и Дик, с одобрения Миллза, стали «бомбардировать» адмирала флота Честера Нимица и министра ВМС Джона Салливана письмами, пытаясь донести до них мысль о необходимости скорейшего принятия на вооружение АПЛ, имеющей уникальные характеристики и огромные возможности. Если, по их мнению, приступить к проектным работам немедленно, первую такую ПЛ можно было бы получить к середине 1950-х годов. Наконец, 5 декабря 1947 года Нимиц одобрил предложение о создании АПЛ, а министр Салливан 8 декабря завизировал его решение и определил Управление кораблестроения ответственным за работы по данному направлению и за сотрудничество с КАЭ.

А уже 20 января 1948 года Риковер и Роддис направляют вице-адмиралу Миллзу служебную записку с предложением создать из специалистов управления особую рабочую группу по вопросам проектирования АПЛ и АЭУ, которая должна была иметь межведомственный характер – подчиняться начальнику Управления кораблестроения ВМС и председателю Комиссии по атомной энергии. Последняя, впрочем, отнеслась к этой идее весьма прохладно.

12 апреля 1948 года на очередной американской Конференции по вопросам ведения подводной войны – весьма авторитетного в Штатах мероприятия, в котором традиционно принимают участие высокопоставленные сотрудники и эксперты ВМС, профильных НИИ и других организаций – начальник Управления кораблестроения вице-адмирал Миллз выступил с «пламенной речью», в которой подверг резкой критике проволочку с созданием корабельной АЭУ, возложив вину за это на руководство КАЭ. «Работы по созданию атомной подводной лодки по вине Комиссии не продвинулись даже на 1%, проектированию ядерного реактора для ПЛ не присвоен статус официальной программы – а значит, на это направление не выделены людские и материальные ресурсы, и даже не сформирована специальная рабочая группа», – подчеркивалось в докладе, подготовленном для адмирала Риковером. Речь произвела должное впечатление, и морякам удалось заставить КАЭ присвоить разработке лодочного ЯР статус официальной программы.

Предполагалось, что руководить совместной программой будет контр-адмирал Сольберг, но 17 июня Сенат одобрил назначение его на пост начальника Научно-исследовательского управления ВМС – с 1 июля он вступил в должность и, согласно положениям Акта по атомной энергии, не имел отныне права работать над «атомным проектом». Тогда выбор Миллза пал, наконец, на Риковера – 16 июля тот был назначен руководителем программы от Управления кораблестроения, официально же его должность называлась «офицер связи Управления кораблестроения и Комиссии по атомной энергии». 4 августа Миллз утвердил штаты Отделения по ядерной энергетике Научно-исследовательского отдела Управления кораблестроения – во главе с Риковером, а уже к середине февраля следующего года последний располагал группой из 20 специалистов, половина из которых – офицеры флота, прошедшие дополнительную подготовку в Школе по изучению технологии ядерного реактора в Оак-Ридж или в Массачусетском технологическом институте. При этом в ноябре 1948 года председатель КАЭ принял решение образовать в Вашингтоне Отделение по проектированию ядерных реакторов, директором которого 1 февраля 1949 года был назначен Лоуренс Р. Хафстад, бывший исполнительный директор Научно-исследовательского управления МО США.

15 февраля 1949 года Риковер получает из Управления кадров ВМС предписание, согласно которому с 20 февраля ему надлежало занять должность директора Отделения по проектированию ядерных реакторов в Комиссии по атомной энергии, тогда как его служба в Управлении кораблестроения становилась «второстепенной». Это было как раз то, чего он так долго добивался. Риковер стал полновластным «хозяином» программы: как представитель одного агентства, он мог направить запрос в другую организацию, а как представитель последней – мог ответить на свой же запрос «в нужном ключе».

К тому времени выяснилось: газоохлаждаемый ЯР является малоперспективным в качестве «сердца» корабельной АЭУ, а потому у Риковера осталось лишь два варианта – ЯР с натриевым теплоносителем и ЯР с водой под давлением. На первый взгляд казалось, что в наиболее выгодном положении оказалась «Дженерал Электрик», схему ЯР с натриевым теплоносителем которой поддерживала КАЭ. К тому же последняя, отвечая за создание ядерного оружия, построила рядом с Шенектеди, в городке Нискаюна, Нользскую лабораторию ядерной энергетики, которая принадлежала КАЭ, но находилась в оперативном управлении «Дженерал Электрик». Но, как вспоминал Риковер, там царил «коммерческий подход». Ему заявили: «дайте нам деньги – и мы все сделаем».

Тогда Риковер решил обратиться к руководству «Вестингауз Электрик Корпорейшн», которая тоже имела подряды по «атомной программе» и вот-вот должна была получить в оперативное управление Лабораторию Беттиса по проблемам ядерной энергии, построенную КАЭ в 1949 году в местечке Уэст-Миффлин, к юго-востоку от Питтсбурга. Руководству «Вестингауз» для «приобретения веса» необходимо было заполучить какую-либо программу создания ЯР, так что здесь интересы компании и Риковера совпали.

«РЕАКТОР ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ»

Создание «реактора для движения» представляло собой весьма непростую проблему, какого бы типа ни был сам ЯР. Принятый Риковером на работу инженер Теодор Рокуэлл вспоминал позднее: «Не было почти ничего – все надо было создать в рамках одной программы, в том числе создать топливные элементы, конструкционные и иные материалы – такие как цирконий и циркаллой (цирконий, легированный оловом. – «НВО»), бериллий, гафний, урановое оксидное топливо и нержавеющие стали специальных марок. Необходимо было также подключать специалистов-радиохимиков, экспертов по жидким металлам и тяжелой воде, физике реакторов и радиационной безопасности, теплообмену и текучим средам, а также создать целую гамму специального оборудования и различных систем. Но в начале 1950-х значительная часть этих направлений была строго засекречена».

Кроме того, размещение АЭУ в достаточно ограниченном объеме ПЛ накладывало дополнительные требования – реактор должен был обладать высокой мощностью при малых габаритах, а система теплообмена – иметь высокий рабочий коэффициент. Также необходимо было обеспечить адекватную защищенность личного состава, особенно непосредственно работавших с АЭУ моряков инженерно-механической боевой части, от воздействия радиоактивного излучения реакторной установки. Поэтому многие склонялись к тому, чтобы сначала построить надводный корабль с АЭУ, а уже после того, как такой тип корабельной силовой установки будет отработан, – перенести реактор на подлодку.

Но Риковер продолжал убеждать всех: первоочередной задачей является разработка АЭУ для ПЛ, что позволит существенно повысить боевой потенциал подводных сил ВМС. Фактически оснащенная реактором субмарина могла бы находиться под водой неограниченное время, в пределах автономности по запасам провизии. Как шутили тогда подводники, атомная подлодка могла всплывать на поверхность только раз в четыре года – чтобы уволить «дембелей» и принять новых матросов.

Наконец, 19 августа 1949 года сменивший адмирала флота Нимица на посту командующего ВМС адмирал Луис Денфельд подписал распоряжение, которым программа создания корабельной АЭУ получала в ВМС официальный статус, к 1955 году такая силовая установка должна была уже быть установлена на первой субмарине.

«ЭЛЕКТРИК БОУТ» БЕРЕТ ВСЕ!

17 марта на заседании КАЭ было решено прекратить в Нользской лаборатории работу по теме гражданского ЯР с натриевым теплоносителем, и 12 апреля 1950 года после трехсторонних переговоров – с участием КАЭ, Управления кораблестроения и «Дженерал Электрик» – было решено, что лаборатория отныне будет вести только два проекта: работать на огромный комплекс в Ханфорде (штат Вашингтон), производивший радиоактивные материалы и имевший в своем распоряжении «реактор В» (первый ЯР для промышленного производства оружейного плутония), а также осуществлять разработку корабельного ЯР с натриевым теплоносителем (такой реактор позже был установлен на «Сивулфе» – второй американской АПЛ).

В итоге Риковеру для его будущего «Наутилуса» достался ядерный реактор с водой под давлением, создаваемый «Вестингауз». Быстро решился и вопрос с выбором места постройки атомоходов.

Поскольку уже в течение длительного времени «Вестингауз» и «Дженерал Электрик» поставляли элементы ГЭУ и другое оборудование на строившие подлодки государственную Военно-морскую верфь в Портсмуте и частную верфь «Электрик Боут» в Гротоне соответственно, то и для программы постройки АПЛ было решено выбрать именно эти предприятия.

6 декабря 1949 года Риковер провел переговоры с генеральным управляющим «Электрик Боут» О. Помероем Робинсоном, который с удовольствием взял подряд на постройку атомохода – в войну верфь через каждые две недели спускала на воду по субмарине, но теперь сидела почти без работы. А 12 января 1950 года Риковер, Данфорд и Роддис вместе с генеральным управляющим Лаборатории Беттиса по проблемам ядерной энергии Чарльзом Х. Уивером прибыли на Военно-морскую верфь в Портсмуте, чтобы изучить возможность привлечения ее к программе в кооперации с «Вестингаузом». Начальник верфи кэптен Ральф Э. Мак-Шейн был готов подключиться к проекту, но один из присутствовавших на совещании офицеров верфи выступил против – дескать, они слишком загружены подрядами по модернизации дизель-электрических ПЛ. Мак-Шейн согласился с подчиненным и отказался от предложения Риковера, который тут же, перегнувшись через стол, взял телефон и позвонил Робинсону, спросив, не возьмется ли «Электрик Боут» за контракт на вторую АПЛ. Робинсон, не раздумывая, согласился.

ДОРОГА К «НАУТИЛУСУ» ОТКРЫТА

Если флот намеревался получить первый атомоход в 1955 году, его надлежало включить в кораблестроительную программу 1952 года, но ее, согласно американскому законодательству, необходимо было направить в Конгресс для рассмотрения и одобрения бюджета уже в 1950 году. Времени оставалось всего ничего, и надо было еще успеть решить все связанные с этим вопросы. В частности, получить разрешение командующего и министра ВМС на включение АПЛ в программу 1952 года, причем начальники могли сделать это только на основании соответствующих рекомендаций своих групп советников.

28 марта 1950 года Риковер пришел на заседание такой группы при министре ВМС. Он особо подчеркнул, с каким трудом удалось добиться уступок от КАЭ и что если флот не захочет включать постройку первой АПЛ в программу 1952 года, то КАЭ просто перебросит ресурсы на другие проекты, и тут уж он не брался предсказывать, когда же реально флот получит первую АПЛ. На совещании возникли дебаты относительно того, чем должна быть первая АПЛ – опытовым кораблем или боевой субмариной, но Риковер твердо стоял на том, что полностью и всесторонне оценить потенциал нового образца военно-морской техники можно будет, только если корабль будет полноценной боевой единицей флота. «Морские волки» согласились с ним.

В итоге АПЛ была включена в кораблестроительную программу ВМС на 1952 год под номером 4 из 26 в списке, Конгресс программу одобрил, а президент Трумэн утвердил ее 8 августа 1950 года. Путь к атомному подводному флоту ВМС США был расчищен, дело оставалось за малым – спроектировать реактор и подлодку, а затем – построить их. В свою очередь Риковер ко всем своим регалиям добавил почетный титул «отец американского атомного флота».

Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Дополнительный контент

Для запуска требуется Steam-версия игры Project Hospital.

Загрузить Project Hospital — Doctor Mode

Открыть центр сообщества

Информация о дополнении

«Режим врача» — новый режим Project Hospital. Тут можно управлять врачами, вести их пациентов, используя новую удобную визуализацию состояния и активности больных.
В редакторе персонажей вы можете создавать своих работников и добавлять в их кабинеты новое оборудование и декорации. Оцените разнообразие портретов персонажей!
В расширении также появится новая страховая компания, новые цели, три новых настраиваемых варианта сложности, быстрое обучение и уровень большой кампании, посвященный прогрессу врачей и больницы.
Соберите 8 новых достижений!

Системные требования

SteamOS + Linux

Минимальные:

64-разрядные процессор и операционная система
ОС: Windows 7 64bit
Процессор: Intel i3 3210, AMD Ryzen 3 1200
Оперативная память: 4 GB ОЗУ
Видеокарта: Integrated Intel HD 4000
Место на диске: 60 MB

Рекомендованные:

64-разрядные процессор и операционная система
ОС: Windows 7 64bit
Процессор: Intel i5 6600K, AMD Ryzen 3 3300X
Оперативная память: 8 GB ОЗУ
Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 1050, AMD Radeon RX 460
Место на диске: 60 MB
Дополнительно: Recommended display: 24“ with 1920 x 1080 resolution

Рекомендованные:

Процессор: Intel i5 6600K, AMD Ryzen 3 3300X
Оперативная память: 8 GB ОЗУ
Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 1050, AMD Radeon RX 460
Место на диске: 60 MB
Дополнительно: Recommended display: 24“ with 1920 x 1080 resolution

Рекомендованные:

Процессор: Intel i5 6600K, AMD Ryzen 3 3300X
Оперативная память: 8 GB ОЗУ
Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 1050, AMD Radeon RX 460
Место на диске: 60 MB
Дополнительно: Recommended display: 24“ with 1920 x 1080 resolution

Сочетание дополненной реальности и 3D-печати для отображения моделей пациентов на смартфоне

Здесь представлен метод разработки приложения для смартфона дополненной реальности для визуализации анатомических трехмерных моделей пациентов с помощью 3D-печатного эталона.

Дополненная реальность (AR) имеет большой потенциал в области образования, профессиональной подготовки и хирургического руководства в области медицины. Его сочетание с трехмерной (3D) печатью (3DP) открывает новые возможности в клиническом применении. Хотя эти технологии выросли в геометрической прогрессии в последние годы, их внедрение врачами по-прежнему ограничено, поскольку они требуют обширных знаний в области инженерии и разработки программного обеспечения. Поэтому цель юга этого протокола заключается в описании пошаговой методологии, позволяющей неопытным пользователям создавать приложение для смартфонов, которое сочетает в себе AR и 3DP для визуализации анатомических 3D-моделей пациентов с 3D-печатным эталонным маркером. Протокол описывает, как создавать 3D виртуальные модели анатомии пациента, полученных из 3D медицинских изображений. Затем объясняется, как выполнять позиционирование 3D-моделей в отношении маркерных ссылок. Также предусмотрены инструкции о том, как 3D печать необходимых инструментов и моделей. Наконец, предусмотрены шаги по развертыванию приложения. Протокол основан на свободном и многоплатформеном программном обеспечении и может быть применен к любому способу медицинской визуализации или пациенту. Описан альтернативный подход, предусматривающий автоматическую регистрацию между 3D-печатной моделью, созданной по анатомии пациента, и прогнозируемыми голограммами. В качестве примера приводится клинический случай пациента, страдающего саркомой дистальной ноги, чтобы проиллюстрировать методологию. Ожидается, что этот протокол ускорит внедрение технологий AR и 3DP медицинскими специалистами.

Introduction

AR и 3DP являются технологиями, которые обеспечивают все большее число приложений в области медицины. В случае AR, его взаимодействие с виртуальными 3D-моделями и реальной окружающей среды выгоды врачей в отношении образования и обучения 1 , 2 , 3 , связи и взаимодействия с другими врачами 4 , и руководство во время клинических вмешательств 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 . Аналогичным образом, 3DP стал мощным решением для врачей при разработке пациента конкретных настраиваемых инструментов 11 , 12 , 13 или создание 3D-моделей анатомии пациента, которые могут помочь улучшить предоперационное планирование и клинические вмешательства 14 , 15 .

Как AR, так и 3DP-технологии помогают улучшить ориентацию, руководство и пространственные навыки в медицинских процедурах; таким образом, их сочетание является следующим логическим шагом. Предыдущая работа показала, что их совместное использование может увеличить ценность в образовании пациента 16 , облегчая объяснения медицинских условий и предлагаемого лечения, оптимизация хирургического рабочего процесса 17 , 18 и улучшение пациента к модели регистрации 19 . Хотя эти технологии выросли в геометрической прогрессии в последние годы, их внедрение врачами по-прежнему ограничено, поскольку они требуют обширных знаний в области инженерии и разработки программного обеспечения. Поэтому цель этой работы заключается в описании пошаговой методологии, позволяющей использовать AR и 3DP неопытными пользователями без необходимости в широких технических знаниях.

Этот протокол описывает, как разработать приложение для смартфонов AR, которое позволяет накладывать любую 3D-модель на реальную среду с помощью 3D-печатного маркера, отслеживаемого камерой смартфона. Кроме того, описывается альтернативный подход, предусматривающий автоматическую регистрацию между биомоделью с 3D-печатью (т.е. 3D-моделью, созданной по анатомии пациента) и проецированными голограммами. Описанный протокол полностью основан на свободном и многоплатформеном программном обеспечении.

В предыдущей работе, AR пациента к изображению регистрации была рассчитана вручную 5 с алгоритмами распознавания поверхности 10 или был недоступен 2 . Эти методы были сочтены несколько ограниченными, когда точная регистрация требуется 19 . Чтобы преодолеть эти ограничения, эта работа предоставляет инструменты для выполнения точной и простой регистрации пациента к изображению в AR процедуры путем объединения технологии AR и 3DP.

Протокол является общим и может быть применен к любой медицинской визуализации модальности или пациента. В качестве примера приводится реальный клинический случай пациента, страдающего саркомой дистальной ноги, чтобы проиллюстрировать методологию. Первый шаг описывает, как легко сегментировать пораженную анатомию от компьютерной томографии (КТ) медицинских изображений для создания 3D виртуальных моделей. После этого осуществляется позиционирование 3D-моделей, затем необходимые инструменты и модели печатаются на 3D-принтере. Наконец, развернуто желаемое ПРИЛОЖЕНИЕ AR. Это приложение позволяет визуализации пациента 3D-моделей, наложенных на камеру смартфона в режиме реального времени.

Это исследование было проведено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации 1964 года, пересмотренной в 2013 году. Обезличенные данные пациентов и фотографии, включенные в настоящее документ, используются после получения письменного информированного согласия от участника и/или их законного представителя, в котором он/она одобрила использование этих данных для распространения деятельности, включая научные публикации.

1. Настройка рабочих станций для сегментации, извлечения 3D-моделей, позиционирования и развертывания AR-приложений

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол был протестирован с конкретной версией программного обеспечения, указанной для каждого инструмента. Скорее всего, он будет работать с новыми версиями, хотя это не гарантируется.

Используйте компьютер с Microsoft Windows 10 или Mac OS в качестве операционных систем.
Установите следующие инструменты с соответствующих веб-сайтов в официальных инструкциях:
3D Slicer (ст. 4.10.2): https://download.slicer.org/.
Мешмиксер (ст. 3.5): http://www.meshmixer.com/download.html.
Единство (v. 2019): https://unity3d.com/get-unity/download.
(Только для развертывания iOS) Xcode (последняя версия): https://developer.apple.com/xcode/.
ПРИМЕЧАНИЕ: Все программные средства, необходимые для завершения протокола, могут быть свободно загружены в личных целях. Программное обеспечение, используемое на каждом этапе, будет конкретно указано.
Скачать данные из следующего репозитория GitHub, найденные в https://github.com/BIIG-UC3M/OpenARHealth.
ПРИМЕЧАНИЕ: Репозиторий содержит следующие папки:
«/3DSlicerModule/»: 3D модуль слайсера для позиционирования 3D-моделей по отношению к 3D-печатаемому маркеру. Используется в разделе 3. Добавьте модуль в 3D-срез, следуя инструкциям, доступным в https://github.com/BIIG-UC3M/OpenARHealth.
«/Data/PatientData/Patient000_CT.nrrd»: КТ пациента, страдающего саркомой дистальной ноги. Протокол описывается с использованием этого изображения в качестве примера.
«/Данные/Биомодели/»: 3D модели пациента (косточка и опухоль).
«/Data/Markers/»: Маркеры, которые будут напечатаны на 3D-принтере, которые будут обнаружены приложением AR для размещения виртуальных 3D-моделей. Есть два маркера доступны.

2. Создание биомодели

ПРИМЕЧАНИЕ: Цель этого раздела заключается в создании 3D-моделей анатомии пациента. Они будут получены путем применения методов сегментации к медицинскому изображению (здесь, с помощью КТ-изображения). Процесс состоит из трех различных этапов: 1) загрузка данных пациента в 3D-программное обеспечение срезера, 2), сегментация целевых объемов анатомии и 3) экспорт сегментации в качестве 3D-моделей в формате OBJ. Полученные 3D-модели будут визуализированы в окончательном приложении AR.

Загрузите данные пациента (//Data/PatientData/Patient000_CT.nrrd) путем перетаскивания файла медицинского изображения в окно программного обеспечения 3D-среза. Нажмите OK. На соответствующих окнах появятся виды КТ (осевые, сагитальные, корональные).
ПРИМЕЧАНИЕ: Данные, используемые здесь, находятся в формате «почти необработанные данные raster» (NRRD), но 3D Slicer позволяет загружать файлы медицинского формата изображения (DICOM). Перейдите к следующей ссылке для дальнейших инструкций, найденных в https://www.slicer.org/wiki/Documentation/4.10/Training.
Чтобы сегментировать анатомию пациента, перейдите в модуль редактора сегмента в 3D срез.
1. При входе в модуль автоматически создается элемент «сегментации». Выберите нужный том (медицинское изображение пациента) в разделе Master Volume. Затем, правое нажатие ниже на кнопку Добавить, чтобы создать сегмент. Будет создан новый сегмент с названием «Segment_1».
2. Существует панель под названием Эффекты, которая содержит различные инструменты, чтобы правильно сегмент целевой области медицинского изображения. Выберите наиболее удобный инструмент для цели и сегмент на области окна изображения.
  1. Для сегментирования кости (тибия и малоберцовая кости в этом случае) используйте инструмент Порог для настройки минимальных и максимальных значений HU из КТ изображения, которое соответствует костной ткани. С помощью этого инструмента удаляются другие элементы с HU за пределами этих пороговых значений, такие как мягкие ткани.
  2. Используйте инструмент Ножницы для удаления нежелательных областей, таких как кровать или другие анатомические структуры, из сегментированной маски. Сегмент саркома вручную с помощью инструментов Draw и Erase, так как опухоль трудно контур с автоматическими инструментами.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы узнать больше о процедуре сегментации, перейдите по ссылке, найденной в https://www.slicer.org/wiki/Documentation/4.10/Training#Segmentation.
  1. Перейти к экспорту / импорт модели и этикетки. Выберите Экспорт в разделе операции и модели в разделе тип вывода. Нажмите Экспорт, чтобы закончить и создать 3D-модель из сегментированной области.
  2. Выберите SAVE (вверху слева), чтобы сохранить модель. Выберите элементы для сохранения. Затем измените формат файла 3D-модели на «OBJ» в столбце формата файла. Выберите путь, по которому будут храниться файлы, и нажмите на Save.
  3. Биомодель позиционирование
  
  ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе 3D-модели, созданные в разделе 2, будут расположены в отношении маркера для визуализации дополненной реальности. Для этой задачи будет использоваться модуль ARHealth: Модуля позиции модели от 3D Slicer. Следуйте инструкциям, представленным в шаге 1.3, чтобы добавить модуль в 3D Slicer. Существует две различные альтернативы для размещения 3D-моделей: режим «Визуализация» и режим «Регистрация».
  1. Режим визуализации
    ПРИМЕЧАНИЕ: Режим визуализации позволяет позиционировать 3D модели пациента в любом положении по отношению к маркеру AR. С помощью этой опции пользователь может использовать приложение AR для визуализации биомоделей с помощью 3D-печатного AR-маркера в качестве эталона. Этот режим может использоваться, когда точность не требуется, и визуализация виртуальной модели может отображаться в любом месте в поле зрения камеры смартфона и маркера.
    1. Перейдите в модуль ARHealth: Модуля позиции модели и (в разделе инициализации) выберите режим визуализации. Нажмите на модель маркера нагрузки, чтобы загрузить маркер для этой опции.
    2. Загрузите 3D-модели, созданные в разделе 2, нажав на кнопку . чтобы выбрать путь сохраненных моделей из раздела 2. Затем нажмите на кнопку Load Model, чтобы загрузить ее в 3D Slicer. Модели должны быть загружены по одному. Чтобы удалить все модели, ранее загруженные, нажмите на эту модель, за которой следует кнопка Удалить модель, или нажмите Удалить все, чтобы удалить все модели, загруженные сразу.
    3. Нажмите кнопку Отделка и центр, чтобы центрировать все модели внутри маркера.
    4. Положение, ориентация и масштабирование 3D-моделей могут быть изменены в отношении маркера с различными ползун-барами (наоборот, перевод, вращение, масштаб).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Существует дополнительная кнопка «Позиция сбросить» для сбросить исходное положение моделей, прежде чем вносить какие-либо изменения в положение.
    5. Сохранить модели в этом положении, выбрав способ хранения файлов и нажав кнопку Сохранить модели. 3D-модели будут сохранены с названием расширения «_registered.obj».
    1. Перейдите в модуль ARHealth: Модуля позиции модели и (в разделе инициализации) выберите режим регистрации. Нажмите на модель маркера нагрузки, чтобы загрузить маркер для этой опции.
    2. Загрузите модели, как это делается в шаге 3.1.2.
    3. Переместите 3D-модели и обеспечите их пересечение с несущей структурой маркера куба, так как эти модели будут объединены и напечатаны на 3D-принтере позже. Высота основания маркера может быть изменена. Положение, ориентация и масштабирование 3D-моделей могут быть изменены в отношении маркера с различными ползун-барами (наоборот, перевод, вращение, масштаб).
    4. Сохранить модели в этом положении, выбрав способ хранения файлов и нажав кнопку Сохранить модели. 3D-модели будут сохранены с названием расширения «_registered.obj».
    5. Модель анатомии может быть слишком большой. Если это так, вырежьте 3D-модель вокруг маркерного адаптера и 3D-печать только раздел комбинации обеих моделей с помощью программного обеспечения Meshmixer.
    6. Откройте сетку и загрузите биомодель и поддерживающую структуру модели кубического маркера, сохраненную в шаге 3.2.4. Объедините эти модели, выбрав обе модели в окне браузера объектов. Нажмите на опцию Combine в окне инструмента, который только что появился в верхнем левом углу.
    7. В Meshmixer используйте инструмент Plane Cut под меню Edit, чтобы удалить нежелательные разделы модели, которые не будут напечатаны на 3D-принтере.
    8. Чтобы сохранить модель, чтобы быть 3D-печатью, перейдите в файл и экспорт и выберите желаемый формат.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Цель этого шага состоит в том, чтобы 3D-печать физических моделей, необходимых для окончательного применения AR. Маркер, который должен быть обнаружен приложением и различными объектами, необходимыми, зависит от режима, выбранного в разделе 3. Любой материал может быть использован для 3D-печати для этой работы, при соблюдении требований к цветоматериалам, запрошенных на каждом этапе. Полилактическая кислота (PLA) или акрилонитрил бутадиена стирола (ABS) оба достаточного выбора.
    1. Для печати кубического маркера используйте 3D-принтер. Если двойной экструдер 3D принтер не доступен, перейдите к шагу 4.2. Используйте двойной экструдер 3D принтер специально для печати двухцветный маркер, предусмотренный в «Данные / маркеры / Marker1_TwoColorCubeMarker/». В программном обеспечении для 3D-печати выберите материал белого цвета для файла «TwoColorCubeMarker_WHITE.obj» и материал черного цвета для «TwoColorCubeMarker_BLACK.obj».
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для лучшего обнаружения маркеров, печать на высококачественный режим с небольшой высотой слоя.
    2. Если двойной экструдер 3D принтер не доступен и шаг 4.1 не был выполнен, следуйте этому шагу, чтобы напечатать 3D-печатный маркер с наклейками в качестве альтернативы, делая следующее:
      1. Используйте 3D-принтер для печати файла «Data/Markers/ Marker2_StickerCubeMarker/ StickerCubeMarker_WHITE.obj» с белым цветным материалом.
      2. Используйте обычный принтер для печати файла «Data/Markers/ Marker2_StickerCubeMarker/Stickers.pdf» на наклейке. Затем используйте любой режущий инструмент, чтобы точно сократить изображения, хотя черная рамка, удалив черные линии.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется использовать наклейку бумаги для получения более высокого качества маркера. Тем не менее, изображения могут быть напечатаны на обычной бумаге, и общий клей палкой могут быть использованы для вставки изображения на кубе.
      3. Поместите наклейки в 3D-печатном кубе, полученном в шаге 4.2.1 в соответствующем порядке, следуя инструкциям из документа «Данные/маркеры/ Marker2_StickerCubeMarker/Stickers.pdf».
        ПРИМЕЧАНИЕ: Наклейки меньше, чем лицо куба. Оставьте 1,5 мм кадр между наклейкой и краем лица. «Данные/маркеры/Marker2_StickerCubeMarker/stickerPlacer.stl» могут быть напечатаны на 3D-принтере, чтобы направлять позиционирование наклейки и точно соответствовать центру куба.
      1. Если был выбран режим визуализации (раздел 3.1), 3D-печать «Data/3DPrinting/Option1/ MarkerBaseTable.obj», который представляет собой базовый адаптер, используемый для размещения маркера в вертикальном положении на горизонтальной поверхности.
      2. Если был выбран режим регистрации (раздел 3.2), 3D-печать модели создается в шаге 3.2.8 с прикрепленным маркером адаптером.
      ПРИМЕЧАНИЕ: 3D печатные объекты со ступени 4.3 могут быть напечатаны в любом цветном материале.
      
      5. Развертывание приложения AR
      
      ПРИМЕЧАНИЕ: Цель этого раздела заключается в разработке приложения для смартфона в движке Unity, которое включает в себя 3D-модели, созданные в предыдущих разделах, и развернуть это приложение на смартфоне. Для этого шага требуется ключ к лицензии на разработку Vuforia (бесплатно для личного пользования). Приложение может быть развернуто на устройствах Android или iOS.
      1. Создайте учетную запись разработчика Vuforia для получения ключа лицензии для использования их библиотек в Unity. Перейдите по ссылке, найденной в https://developer.vuforia.com/vui/auth/register и создайте учетную запись.
        
        Перейдите по ссылке, найденной в https://developer.vuforia.com/vui/develop/Licenses и выберите Ключ развитияGet. Затем следуйте инструкциям, чтобы добавить бесплатный ключ лицензии разработки в учетную запись пользователя.
        
        В меню Менеджер лицензии выберите ключ, созданный на предыдущем этапе, и скопируйте предоставленный ключ, который будет использоваться в шаге 5.3.3.
        
        Чтобы начать работу с устройствами Unity и Android, перейдите по ссылке, найденной в https://docs.unity3d.com/Manual/android-GettingStarted.html.
        
        Чтобы начать работу с устройствами Unity и iOS, перейдите по ссылке, найденной в https://docs.unity3d.com/Manual/iphone-GettingStarted.html.
        
        Включить Vuforia в проект, выбрав Edit (rugt; Настройка проекта) ( и настройки игрока , и проверка окна помечены Vuforia дополненной реальности поддержки.
        
        Создайте «ARCamera» под Menubar (Ru’gt;GameObject) и Vuforia Engine (Vuforia Engine)и импортируйте компоненты Vuforia, когда это будет предложено.
        
        Добавьте ключ лицензии Vuforia в настройки конфигурации Vuforia, выбрав папку ресурсов и нажав на конфигурацию Vuforia. Затем, в разделе Ключ лицензии приложения, вставьте ключ, скопированный в разделе 5.1.2.
        
        Импортируйте файл Vuforia Target, представленный в разделе «/Data/Vuforia/AR_Cube_3x3x3.unitypackage» в Unity, который содержит файлы, которые Vuforia требует для обнаружения маркеров, описанных в разделе 4.
        
        Создать Vuforia MultiTarget под Menubar (г-нGameObject) и Вуфория Двигатель (Vuforia Engine) (
        
        Выберите тип маркера, который будет использоваться для обнаружения, нажав на MultiTarget, созданный на предыдущем этапе. В опции Базы данных под Multi Target Behaviourвыберите ARHealth_3DPrintedCube_30x30x30. В варианте Multi Target под Multi Target Behaviourвыберите twoColorCubeMarker или StickerCubeMarker, в зависимости от маркера, созданного в разделе 4.
        
        Загрузите 3D-модели, созданные в разделе 3, в сцену Unity под MultiTarget, создав новую папку с названием «Модели» под папкой «Ресурсы». Перетащите 3D-модели в эту папку. После загрузки в Unity перетащите их под элемент «MultiTarget», созданный в шаге 5.3.5. Это сделает их зависимыми от маркера.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Модели должны быть видны в сцене 3D-просмотра Unity.
        
        Измените цвета 3D-моделей, создав новый материал и назначив новые материалы на модели.
        
        Создайте новую папку под названием «Материалы» под папкой «Ресурсы», перейдя в Menubar Выберите материал и измените цвет в разделе конфигурации. Затем перетащите файл под иерархию 3D-модели.
        
        В Xcode следуйте инструкциям от шага 5.2.2 до полного развертывания.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения дополнительной информации о Vuforia в единстве, перейдите по ссылке, найденной в https://library.vuforia.com/articles/Training/getting-started-with-vuforia-in-unity.html.
        
        6. Визуализация приложений
        
        Откройте установленное приложение, в котором будет использоваться камера смартфона. При запуске приложения, посмотрите на маркер с камерой с небольшого расстояния (40 см минимум). Как только приложение обнаруживает маркер, 3D-модели, созданные на предыдущих этапах, должны отображаться именно в месте, определенном во время процедуры на экране смартфона.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Освещение может изменить точность обнаружения маркера. Рекомендуется использовать приложение в средах с хорошими условиями освещения.
        
        Representative Results
        
        Протокол был применен к данным пациента, страдающего саркомой дистальной ноги, чтобы визуализировать пораженную анатомическую область с 3D-перспективы. Используя метод, описанный в разделе 2, часть пораженной кости (здесь, голени и малоберцовой кости) и опухоли были сегментированы от КТ пациента. Затем, используя инструменты сегментации от 3D Slicer, были созданы две биомодели: кость (секция голени и малоберцовой кости)(рисунок 1А)и опухоль(рисунок 1В).
        
        Далее две 3D-модели были расположены практически в отношении маркера для оптимальной визуализации. Для этого примера были описаны оба режима, описанные в разделе 3. Для режима визуализации модели были сосредоточены в верхней части маркера(рисунок 2). Для режима регистрации, маркер адаптер был расположен в кости (в частности, голени ирисунок 3). Затем, небольшой раздел голени был выбран для 3D-печати с 3D маркер адаптер(Рисунок 4). Ультимейкер 3 расширенный 3D принтер с материалом PLA был использован для создания 3D-печатных маркеров(рисунок 5A, B), основание держателя маркера(рисунок 5C) для режима «визуализации» и раздела голени для режима «регистрации»(рисунок 5D). На рисунке 5E показано, как маркер был прикреплен к 3D-печатной базе режима «визуализации». На рисунке 5F показано вложение с режимом «регистрации» 3D-печатной биомодели. Наконец, Unity был использован для создания приложения и развертывания его на смартфоне.
        
        На рисунке 6 показано, как приложение работало для режима «визуализации». Голограмма была точно расположена в верхней части куба, как это было определено ранее. На рисунке 7 показано приложение для режима «регистрации», в котором приложение позиционирует полную модель кости поверх 3D-печатного раздела. Окончательная визуализация голограмм была ясной и реалистичной, поддерживала реальные размеры биомоделей и позиционировалась точно. При использовании приложения для смартфона, МАРКЕР AR должен быть виден камерой для правильного отображения голограмм. Кроме того, условия освещения в сцене должны быть хорошего качества и постоянными для правильного обнаружения маркера. Плохие условия освещения или отражения на поверхности маркера препятствуют отслеживанию МАРКЕРа AR и вызывают неисправность приложения.
        
        Время, необходимое для создания приложения, зависит от нескольких факторов. Продолжительность раздела 1 ограничена скоростью загрузки. Что касается сегментации анатомии (раздел 2), то факторы, влияющие на время сегментации, включают сложность региона и модальность медицинской визуализации (т.е. КТ легко сегментируется, в то время как МРТ сложнее). Для репрезентативного примера голени для создания обеих 3D-моделей с кТ требовалось примерно 10 минут. Позиционирование биомодели (раздел 3) просто и понятно. Здесь потребовалось около 5 минут, чтобы определить положение биомодели по отношению к маркеру AR. Для шага 3D-печати продолжительность сильно зависит от выбранного режима. «Двойной цветной маркер» был изготовлен в высоком качестве в период 5 ч и 20 мин. «Наклейка маркер» был изготовлен в период 1 ч и 30 минут, а также время, необходимое для вставки наклейки. Последний шаг для разработки приложений может занять много времени для тех, кто не имеет предыдущего опыта работы в Unity, но он может быть легко завершен после шагов протокола. После того, как AR маркеры были напечатаны на 3D-принтере, разработка совершенно нового AR-приложения может быть выполнена менее чем за 1 ч. Эта продолжительность может быть дополнительно уменьшена с дополнительным опытом.
        
        Рисунок 1: Представление 3D-моделей, созданных на кТ-изображении пациента, страдающего саркомой дистальной ноги. (A) Костная ткань представлена в белом (тибия и малоберцовая кость). (B) Опухоль представлена красным цветом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
        
        Рисунок 2: Результаты, показывающие, как режим «визуализации» в 3D Slicer позиционирует виртуальные 3D-модели кости и опухоли по отношению к 3D-печатной маркерной ссылке. Пациент 3D модели(A) расположены над верхней лице куб маркера(B). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
        
        Рисунок 3: Результаты, показывающие, как режим «регистрации» в 3D Slicer позиционирует виртуальные 3D-модели кости и опухоли (A) в отношении 3D-печати маркера (B). К модели костной ткани прикреплен маркерный адаптер. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
        
        Рисунок 4: Небольшая часть костной ткани и 3D маркерада. Эти два компонента комбинируются затем 3D-печатью. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
        
        Рисунок 5: 3D печатные инструменты, необходимые для окончательного применения. (A) «Два цвета куба маркера» 3D-печать с двумя цветами материалов. (B) «Sticker куб маркер» 3D-печать, с наклейками наклеенные. (C) Маркер базовый куб адаптер. (D) Раздел костной ткани пациента 3D модель и маркер куб адаптер. (E) «Sticker куб маркер» помещается в маркер базовый куб адаптер. (F) «Два цвета куба маркера» помещается в маркер адаптер прилагается к анатомии пациента. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
        
        Рисунок 6: Дисплей приложения при использовании режима «визуализации». Пораженные 3D модели анатомии пациента расположены над верхней лицом 3D-печатного куба. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
        
        Рисунок 7: AR визуализация при использовании «регистрационного» режима. 3D-печатный маркер позволяет регистрировать биомодель 3D-печати с помощью виртуальных 3D-моделей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
        
        Discussion
        
        AR обладает большим потенциалом в области образования, профессиональной подготовки и хирургического руководства в области медицины. Его сочетание с 3D-печатью открывает новые возможности в клиническом применении. Этот протокол описывает методологию, которая позволяет неопытным пользователям создать приложение для смартфонов, объединяющее AR и 3DP для визуализации анатомических 3D-моделей пациентов с 3D-печатными эталонными маркерами.
        
        В целом, одним из наиболее интересных клинических применений AR и 3DP является улучшение связи между пациентом и врачом, предоставляя пациенту иную точку зрения на случай, улучшая объяснения конкретных заболеваний или методов лечения. Другое возможное применение включает хирургическое руководство для целевой локализации, в котором 3D-печатные инструменты для пациента конкретных (с ссылкой AR маркер прилагается) могут быть размещены на жесткие структуры (т.е. кости) и используется в качестве ссылки для навигации. Это приложение особенно полезно для ортопедических и челюстно-лицевых хирургических процедур, в которых поверхность костной ткани легко доступна во время операции.
        
        Протокол начинается с раздела 1, описывающего настройку рабочих станций и необходимые программные средства. В разделе 2 описывается, как использовать программное обеспечение 3D Slicer для легкого сегмента целевых анатомий пациента от любой медицинской визуализации модальности для получения 3D-моделей. Этот шаг имеет решающее значение, так как виртуальные 3D-модели, созданные, отображаются в окончательном AR-приложении.
        
        В разделе 3D Slicer используется для регистрации 3D-моделей, созданных в предыдущем разделе с помощью маркера AR. Во время этой процедуры регистрации, пациент 3D модели эффективно и просто позиционируется по отношению к AR маркер. Положение, определяемое в этом разделе, будет определять относительное положение голограммы в окончательном приложении. Считается, что это решение снижает сложность и умножает возможные приложения. В разделе 3 описаны два различных варианта определения пространственных отношений между моделями и AR-маркерами: режим визуализации и «регистрация». Первый вариант, режим «визуализации», позволяет 3D-моделям располагаться в любом месте по отношению к маркеру и отображаться как вся биомодель. Этот режим обеспечивает реалистичную, 3D-перспективу анатомии пациента и позволяет перемещать и вращать биомодели путем перемещения гусеничного маркера AR. Второй вариант, режим «регистрации», позволяет прикреплять и комбинировать маркерный адаптер в любую часть биомодели, предлагая автоматический процесс регистрации. С помощью этой опции небольшой раздел 3D-модели, включая адаптер маркера, может быть напечатан на 3D-принтере, а приложение может отображать остальную часть модели в виде голограммы.
        
        Раздел 4 содержит руководящие принципы для процесса 3D-печати. Во-первых, пользователь может выбрать один из двух различных маркеров: «двойной маркер цвета» и «наклейка маркер». Весь «двойной цветмаркера» может быть напечатан на 3D-принтере, но требует двойного экструдера 3D принтера. В случае, если этот принтер недоступен, предлагается «наклейка маркера». Это более простой маркер, который может быть получен путем 3D-печати кубической структуры, а затем вставить изображения куба с наклейкой бумаги или клей наклейки. Кроме того, оба маркера были разработаны с расширяемыми секциями, чтобы идеально вписаться в конкретный адаптер. Таким образом, маркер может быть повторно использован в нескольких случаях.
        
        В разделе 5 описывается процесс создания проекта Unity для AR с использованием набора для разработки программного обеспечения Vuforia. Этот шаг может быть самой трудной частью для пользователей, не имеющих опыта программирования, но с этими руководящими принципами, это должно быть проще получить окончательное приложение, которое представлено в разделе 6. Приложение отображает виртуальные модели пациента на экране смартфона, когда камера распознает напечатанный на 3D-принтере маркер. Для того, чтобы приложение обнаружить 3D маркер, минимальное расстояние около 40 см или меньше от телефона до маркера, а также хорошие условия освещения не требуется.
        
        Окончательное применение этого протокола позволяет пользователю выбрать конкретные биомодели для визуализации и в каких позициях. В дополнение, приложение может выполнять автоматическую регистрацию пациента-голограммы с помощью 3D-печатного маркера и адаптера, прикрепленного к биомодели. Это решает задачу регистрации виртуальных моделей с окружающей средой в прямой и удобной манере. Кроме того, эта методология не требует обширных знаний в области медицинской визуализации или разработки программного обеспечения, не зависит от сложного аппаратного и дорогостоящего программного обеспечения, и может быть реализована в течение короткого периода времени. Ожидается, что этот метод поможет ускорить внедрение технологий AR и 3DP медицинскими специалистами.
        
        Disclosures
        
        Авторам нечего раскрывать.
        
        Project Hospital – обзор
        
        Project Hospital – это экономическая стратегия, в которой можно построить собственную клинику. В отличие от других подобных игр, таких как Two Point Hospital или Theme: Hospital, данная игра предлагает более серьёзный взгляд на геймплей и в ней отсутствует юмор.
        
        Режимы игры
        
        В Project Hospital есть 2 режима: кампания и песочница. Кампания разделена на обучение, классическую кампанию и сценарии-испытания. Испытания отличаются от классических заданий кампании своей направленностью – например, в течение 10-ти дней вылечить 90% пациентов при условии, что каждый день будет приходить на 5 пациентов больше и тому подобное.
        
        В основной кампании и режиме испытаний игрок начинает с уже построенных, а зачастую очень больших клиник. Так что любителям построить свою клинику с нуля придётся по вкусу режим песочницы. Песочница здесь не является простым и бессмысленным строительством без ограничений – в ней страховые компании выдают вам задания, которые помогают разнообразить геймплей, а за их выполнение даются награды и открываются новые помещения.
        
        Основной геймплей
        
        Геймплей Project Hospital представляет из себя геймплей типичной экономической стратегии, в которой мы строим клинику, принимаем пациентов и получаем деньги за лечение от всяческих недугов. Выгодным отличием Project Hospital от других симуляторов больниц является то, что впервые за историю подобных игр здесь появляются пациенты, которые лежат в стационаре, и пациенты, которых привозят на скорой помощи. Их, кстати, необходимо транспортировать на все обследования на носилках, которые нужно купить отдельно, и для каждой такой транспортировки понадобится отдельный медработник.
        
        В зависимости от тяжести и типа заболевания пациентов, они могут быть отправлены в различные отделения – отделение первой помощи, реанимацию, хирургию, травматологию и другие. На момент релиза в Project Hospital присутствует 8 типов отделений; возможно, это число увеличится с будущими обновлениями.
        
        Обычные пациенты, которые приходят в клинику своим ходом, сначала направляются к терапевту, а затем он указывает им на дальнейший путь. К сожалению, в игре нет системы многодневного лечения на дому и повторных визитов, т. е. излечение от насморка происходит мгновенно – врач просто выписывает лекарства и пациент считается излеченным.
        
        На момент релиза основная недоработка геймплея это его низкая интерактивность. Достаточно построить пару-тройку кабинетов терапевтов и туалет, после чего больница начнёт жить своей жизнью и просто приносить доход. Никаких действий от игрока после этого не требуется, кроме как накопить денег и построить новое отделение, после чего опять накопить денег и построить ещё одно, и так по кругу. Не хватает каких-то событий, которые заставили бы игрока встряхнуться, что-то поменять и что-то решить – всё идёт ровно, гладко и как по рельсам, что может наскучить спустя какое-то время.
        
        Заболевания
        
        Система заболеваний в Project Hospital выглядит довольно продвинутой. Пациенты приходят в клинику с симптомами, которые отображаются в их карточке. Некоторые из них явные, а некоторые – скрытые, и чтобы их обнаружить, необходимы различные обследования: от простого расспроса терапевтом до рентгена и сдачи анализов. Чтобы поставить диагноз с точностью 100%, необходимо раскрыть все симптомы пациента.
        
        По умолчанию выбирают необходимые обследования и ставят диагноз врачи, но в любой момент игрок может переключить контроль над пациентом в ручное управление и сам выбрать необходимые обследования или поставить ему диагноз. Однако в этом мало практического смысла – это не даёт никаких преимуществ, а при наличии 20-ти пациентов и более ставить диагнозы вручную станет утомительным. Лишь иногда неопытные врачи будут просить игрока самому решить, чем болен пациент, и тогда на самом деле понадобится помощь игрока.
        
        Заболевания в Project Hospital реально существующие, как и их симптомы. Но их частота не всегда соответствует действительности – например, вы сможете встретить кучу пациентов с уже довольно редко встречающейся оспой и подобными болезнями.
        
        Врачи и пациенты
        
        Персонал и пациенты в Project Hospital имеют классическую систему двух нужд: голод и «опорожнение мочевого пузыря». Третья нужда у персонала и пациентов различается: у первых это отдых, а у вторых – дискомфорт, которым отражаются боль от лечения и обследований. Четвёртая нужда «удовлетворение» показывает общее удовлетворение больницей, которое зависит от удовлетворения других нужд и обстановки в больнице – все любят чистоту, цветочки и чтобы было, где посидеть.
        
        Каждого пациента можно пометить как избранного, и тогда игра будет оповещать о том, как проходит его лечение и когда он отправится. Функция очень полезна, если вы хотите отследить судьбу конкретных пациентов – особенно тех, которые были доставлены в тяжёлом состоянии.
        
        Персонал имеет систему опыта, умения и специализацию. От выполнения любых действий каждый сотрудник получает опыт, от которого повышается его общий уровень: от 1 до 3 звёзд у младшего персонала (медсёстры, лабораторные работники и санитары) и от 1 до 5 звёзд у врачей. Кроме общего уровня опыт также повышает уровень умений и специализаций. Умения отражают общие способности сотрудника заниматься какой-либо деятельностью, а специализации показывают способность сотрудника работать в том или ином конкретном отделении (например, в хирургии или отделении первой помощи). Для каждого отделения можно установить главного врача, от умений которого будет зависеть эффективность работы подопечных, а также выбрать цвет одежды его работников.
        
        Кроме указанных параметров каждый врач и пациент имеют уникальные трейты вроде «быстрого метаболизма», который заставляет чаще хотеть пищу и подобных. Часть этих трейтов скрыты и могут раскрыться со временем, но особо сильного влияния их на геймплей не чувствуется.
        
        Погода и дневной цикл
        
        В игре нет смены времён года, однако есть смена дня и ночи, а также дожди. Параметр температуры отсутствует, поэтому батареи или кондиционеры ставить не придётся.
        
        Страховые компании
        
        Страховые компании являются источниками целей в игре. Отстраивая свою больницу, вы сможете подписать контракты со страховыми компаниями, которые будут давать вам дополнительных пациентов и при этом ставить разнообразные задачи. Например, построить то или иное отделение или вылечить 20 пациентов в день. По мере выполнения этих целей вы будете получать денежные вознаграждения и доступ к новым, ранее недоступным отделениям. Вся эта система довольно сильно напоминает систему грантов в стратегии о тюрьме Prison Architect.
        
        Экономика и менеджмент
        
        Экономическая система в Project Hospital, к сожалению, довольна проста. Здесь есть обычная строка доходов, которые игрок получает за каждого излеченного пациента в клинике или в стационаре, строка расходов, состоящая из зарплат персоналу, и на этом всё. Настраивать цены подобно Two Point Hospital здесь нельзя.
        
        Также в релизной версии нельзя настраивать режим дня – больница всегда открывается и закрывается для приёма в одно и то же время, обход и обед также происходят в одно и то же время. Персонал можно распределять в дневную и ночную смену, в конкретные отделения и на конкретные роли.
        
        Строительство
        
        В Project Hospital достаточно гибкая, но при этом не очень удобная система строительства. Здесь есть множество различных вещей, типов стен, целая куча разнообразного оборудования и многое, многое другое. Однако организовано это всё не достаточно удобным образом: для того, чтобы построить тот или иной кабинет, необходимо сначала начертить его зону в режиме зонирования, потом построить ему стены в режиме строительства и лишь потом нажать на саму зону, чтобы игра показала, какие предметы необходимы для его функционирования и обставить ими кабинет.
        
        К счастью, в Project Hospital существуют шаблоны кабинетов, которые можно построить одним кликом с автоматическим зонированием. Зонирование играет важную роль в Project Hospital: для каждого отделения необходимо расчертить отдельные зоны и каждое отделение должно включать необходимый минимум зон помещений. Например, хирургия обязательно должна включать операционную. Зоны разделяют различные отделения больницы друг от друга, что необходимо для таких геймплейных возможностей, как назначение врача или пациента в конкретное отделение. В режиме зонирования также определяется, соответствует ли кабинет необходимому минимуму требований – входная дверь, нужное оборудование и приписанный сотрудник. К сожалению, при несоответствии требования к оборудованию не показывается то, чего именно не хватает, и это не всегда очевидно: например, достаточно сложно догадаться до того, что именно прозрачная дверь в туалетной кабинке не даёт игре воспринять туалет как завершённое помещение, поскольку это нигде не написано.
        
        Графика и звуки
        
        Project Hospital выполнен в полной изометрии, что влечёт за собой все свойственные ей плюсы и минусы. Здесь нельзя крутить камеру, что очень ограничивает обзор со включенными стенами, поэтому большую часть игры их отображение придётся отключать соответствующим инструментом. Люди не умеют ходить по диагонали и делают резкие повороты в одно из четырёх направлений, что особенно заметно, когда двигаются носилки и выглядит это не очень красиво. В остальном картинка здесь яркая сама отрисовка нареканий не вызывает.
        
        Но вот что особенно разочаровывает, так это то, что заболевания пациентов в Project Hospital не имеют никакого графического отображения кроме каплей крови, которые могут капать с пациентов, привезённых на скорой. Здесь вы не увидите чесотки на коже пациентов и не услышите кашель больных туберкулёзом, а анимации обследующих и выполняющих лечение врачей также не столь разнообразны. Кроме того, небольшое разочарование вносят и врачи, которые идут по улице на работу прямо в рабочих костюмах. Вроде бы, мелочь, но что мешало ввести в игру раздевалку?
        
        Звуковое сопровождение в Project Hospital ничем не выделяется кроме, разве что, саундтрека, в котором композитор совместил музыку с «больничными» звуками. Пациенты здесь бубнят подобно симсам, а остальные звуки ничем не выделяются.
        
        Итог
        
        Project Hospital – это достаточно детальный симулятор клиники, который выполнен с серьёзным взглядом и содержит множество функций, которые впервые появляются в играх подобного рода. Однако игру несколько портит не очень удобная организация строительства, отсутствие графического отображения заболеваний, а некоторые геймплейные моменты, такие как симптомы и ручная постановка диагноза, интересны, но не очень органично вписаны в геймплей, которому также не хватает насыщенности интерактивными событиями. Графическая часть также опускает позиции Project Hospital относительно конкурентов из-за чистой изометрии.
        
        Project Hospital определённо понравится всем любителям экономических стратегий и тем, кто давно жаждал серьёзного симулятора строительства больницы, но вряд ли понравится тем, кто не является любителем жанра либо ждал от игры серьёзных прорывов в жанре.
        
        Что понравилось:
        
        серьёзный симулятор больницы;
        
        много заболеваний и способов лечения;
        
        много различных отделений.
        
        Что не понравилось:
        
        нединамичный геймплей;
        
        отсутствие графического отображения заболеваний;
        
        мало того, чем заняться игроку.
        
        Читать:
        Почему не начисляется фсс в 1с зуп