211service.com
Hjertekirurger som videospillere
Hjertekirurger har lånt en 3-D stereoskopisk billedteknologi fra videospilindustrien for at hjælpe dem med at guide deres værktøjer under indviklede hjerteoperationer. I test af det nye billedapparat var en kirurg i stand til mere præcist at navigere ind i grises hjerter og derefter hurtigere reparere hjerternes afrevne vægge. Til sidst kan det stereoskopiske system gøre hjerteoperationer mere effektiv og mindre farlig, måske udvide brugen til relativt komplicerede hjertereparationer.
3D-visning: Forskere ved Children's Hospital Boston bringer videospilteknologi ind i operationsstuen. Hjertekirurg Nikolay Vasilyev giver sine stereobriller en testkørsel, mens han udfører kirurgiske simuleringer. Brillerne kombineret med en monitor, der viser ultralydsdata i realtid, giver en stereoskopisk 3D-visning. Vasilyev testede teknologien inden for bankende hjertekirurgi på grises hjerter og fandt ud af, at den gjorde det muligt for ham at lappe et hul mere effektivt end med traditionel 3-D-billeddannelse.
For visse komplekse hjerteprocedurer, såsom klapreparationer, skal en kirurg stoppe hjertet og skære det helt op. Disse operationer kræver en hjerte-lunge bypass-maskine og kommer med betydelige risici for patienten. I de senere år har nogle kirurger valgt at bruge bankende hjertekirurgi, en mindre invasiv tilgang, der ofte kan undgå behovet for hjerte-lunge-bypass. Men at arbejde på komplekse, sarte indre strukturer, der bevæger sig med hvert hjerteslag, giver store udfordringer - især fordi uden at åbne hjertet og aflede blodet, er det svært for kirurger at se, hvad de laver.
I flere år har et hold kl Børnehospitalet Boston har udviklet et 3D-billeddannelsessystem i realtid til brug ved bankende hjertekirurgi. En ultralydsenhed samler en strøm af 3D-data og sender den til en todimensional skærm, der angiver dybden med gråtoner. Ved at holde øje med displayet kan en kirurg se inde i hjertet under operationen.
Men mens de tidlige resultater af teknologien, som for nylig har fundet vej til operationsstuen, har været lovende, fandt kirurger ud af, at det todimensionelle display forstyrrede deres dybdeopfattelse. Hvis du navigerer i en tredimensionelt kompliceret struktur som hjertet, hvor du laver højresving og venstresving og går op og ned og over det hele, gør brugen af et todimensionelt billede det meget vanskeligt, siger Pedro del Nido , leder af hjertekirurgi på Børnehospitalet og leder af forskerholdet.
For at få en løsning kiggede teamet på en industri, der er velbevandret i at skabe en stadigt forbedret 3D-oplevelse: videospil. Nylige fremskridt inden for billedbehandlingsteknologi har gjort det muligt for spildesignere at simulere 3D-miljøer – komplet med dybdeopfattelse – ved hjælp af stereoskopiske synsskærme. For at adressere strukturel hjertesygdom har du brug for et tredimensionelt kort med dybdeopfattelse, siger Marc Gillinov , oplevelseschef kl Cleveland Clinic's Heart and Vascular Institute . Og det giver de stereoskopiske briller dig.
Et stereoskopisk synsdisplay fungerer ved at generere et separat, let skråtstillet 3D-billede for hvert øje. Skærmen bladrer hurtigt frem og tilbage mellem de to versioner omkring 70 gange i sekundet. I mellemtiden bærer seeren specialiserede briller, der skiftevis blokerer venstre og højre øje i samme hastighed. Flimren er hurtig nok til, at øjnene, som kun kan behandle omkring 25 til 30 billeder i sekundet, ikke bemærker det.
Delt skærm: En ultralydsenhed sender en konstant strøm af tredimensionelle data fra patientens hjerte til en computer, som opdeler det i et par let skrånende billeder - et for hvert øje. Specialiserede briller flimrer frem og tilbage mellem venstre og højre øje, mens de to billeder flimrer frem og tilbage på en computerskærm. Resultatet er beslægtet med en holografisk video af hjertets indre virke.
Din hjerne ved, hvordan man integrerer den information og automatisk giver dig dybdeopfattelse, siger del Nido. Du behøver ikke at have en computer, der fortæller dig, at du er to en halv centimeter fra målet – din hjerne finder intuitivt ud af det, og den gør det i farten. Resultatet er en realistisk, hologramlignende 3D-oplevelse.
Ved hjælp af denne teknologi byggede børnehospitalets team en skræddersyet skærm, der kunne behandle data fra en ultralydssonde. Derefter hjertekirurg Nikolay Vasilyev tog et par stereoskopiske briller på og prøvede displayet, mens han opererede på grises bankende hjerter.
Først skabte Vasilyev en rift i væggen, der delte venstre og højre forkammer, og simulerede en tilstand, der kaldes en atrial septumdefekt. Derefter reparerede han hullet med en lille lap og fastgjorde det på plads med flere små ankre. Fordi hele operationen blev udført med specialiserede værktøjer, der kunne indsættes gennem en meget lille åbning i hjertets overflade, var den ikke-invasiv nok til at lade hjertet blive ved med at slå hele tiden. I alt opererede Vasilyev seks grise: tre med det stereoskopiske display og tre med det almindelige 3-D display.
I alle seks operationer påsatte Vasilyev plasteret med succes uden forskel mellem de to grupper med hensyn til, hvor præcist han placerede ankrene – måske fordi han har stor erfaring med denne særlige procedure. Men den nye enhed gav ham mulighed for mere præcist at navigere sine instrumenter til deres destination – hvilket reducerede risikoen for beskadigelse af omgivende strukturer – og at få arbejdet gjort 44 procent hurtigere. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i går i Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery .
Det stereoskopiske system kan hjælpe med at udvide anvendelsen af bankende hjertekirurgi, udvide dets anvendelse hos børn med medfødte hjertefejl og ved komplicerede hjertereparationer som omfattende huller og defekte ventiler. Del Nido ser faktisk stereoskopisk billeddannelse i realtid – kombineret med banebrydende kirurgiske instrumenter – som en platform, der i sidste ende kan revolutionere hjertekirurgi, ligesom laproskopiske procedurer revolutionerede abdominalkirurgi. Det, vi udvikler her, er virkelig en ny platform til at udføre hjertereparationer på en meget anderledes måde, siger del Nido. Vi har taget det første skridt: Vi har lavet proof of concept. Nu vil vi begynde at se, hvor langt vi kan nå med det.
Skal den være klar til bedste sendetid i morgen? Nej, det er det ikke, siger Gillinov. Men kunne det åbne op for en hel masse nye måder at ordne ting i hjertet på? Ja.