211service.com
Øvelse gør mester
Kirurgen studerer ansigtet på en teenagedreng, hvis overkæbe og kind blev ødelagt af kræft for år tilbage. Han løfter sin behandskede højre hånd og peger på et område lige under et af patientens øjne. Som ved et trylleslag opstår der et snit i drengens kind, der afslører området med væv og knogler, der skal genopbygges. Kirurgen peger igen og begynder en kompliceret procedure til at transplantere knogle og væv fra drengens hofte til hans ansigt.
Tidligere skulle plastikkirurger være på operationsstuen for at prøve procedurer som disse. Nu bruger nogle et eksperimentelt computervisualiseringsværktøj kaldet Immersive Workbench, udviklet af forskere fra Stanford University og NASA Ames Research Center, til at planlægge og øve vanskelige operationer. Softwareprogrammet kombinerer data fra CT-scanninger, magnetiske resonansbilleder og ultralyd for at skabe billeder i høj opløsning af individuelle patienter og vise dem i et virtuelt miljø.
Denne historie var en del af vores udgave fra marts 1998
- Se resten af problemet
- Abonner
I modsætning til andre softwareværktøjer udviklet til at visualisere resultaterne af plastikkirurgi, som er afhængige af standard fysiske modeller af mænd og kvinder, genererer Immersive Workbench billeder, der afbilder de specifikke deformiteter eller skader hos bestemte patienter. Den seneste prototype af softwaren går videre, og lader læger, der bærer briller med sporet lukker og specielle handsker, teste specifikke kirurgiske metoder i hurtig rækkefølge for at se, hvilken der giver de bedste resultater.
Hele ideen er at være i stand til at interagere med det virtuelle miljø på samme måde, som man interagerer med en patient i det virkelige liv - på en måde, der næsten ikke kræver træning af brugeren, siger projektdirektør Dr. Michael Stephanides fra Stanford University's Division af plastikkirurgi.
Projektet startede i 1991, da Stanford-forskere begyndte at udvikle todimensionelle grafiske gengivelser af patienter fra billeddata. For tre år siden bad Stephanides NASA Ames om at skabe sofistikeret software til at bygge tredimensionelle patientportrætter ud fra data indsamlet i CT-scanninger. På det tidspunkt brugte NASA Ames ingeniører det meste af deres tid på at skabe visualiseringer af biologiske systemer til rumrelaterede applikationer, men laboratoriets samarbejde med Stanford har ført til oprettelsen af NASA Ames' Biocomputation Center, et nyt nationalt center for forskning i virtuelle miljøer til kirurgisk planlægning.
Plastikkirurgi tilbyder en særlig streng udfordring for softwareingeniører og medicinske forskere, der udvikler virtual reality-værktøjer (VR), da computeriserede gengivelser af patienter skal se næsten præcis ud, som de gør i den virkelige verden. Det er ikke en lille opgave at vise menneskelige kropsdele i den nødvendige høje opløsning, siger Kevin Montgomery, lederen af NASA Ames-gruppen, der deltager i dette projekt. Ifølge Montgomery indeholder en 3D-gengivelse af et menneskeligt ansigt og hoved 8 millioner bittesmå billedudsnit, der skal opdateres med en hastighed på 10 billeder pr. sekund - behandlingskrav, der nærmer sig den teoretiske grænse for nuværende computere; som et resultat, måtte NASA Ames-forskerne finde geniale måder at kassere meget af de rå data fra patientbilleder. Ikke desto mindre har Montgomerys gruppe været i stand til at generere højt opløste billeder, der beskriver så subtile træk som små vævsrygge, indtrykket af en vene under huden på en menneskelig hovedbund og de fine detaljer i en patients indre øre.
Læger har allerede brugt Immersive Workbench til at planlægge omkring 15 operationer, der involverer rekonstruktion af knogledefekter i skelettet i ansigtet og kraniet. Men Montgomery og Stephanides advarer om, at værktøjet stadig er i den eksperimentelle fase. De forventer klinisk implementering om tre til fem år, når den næste generation af processorer og grafikkort gør stationære computere til $10.000 lige så hurtige og kraftfulde som de $100.000 grafiske arbejdsstationer, der nu er nødvendige for at køre softwaren. Mellem nu og da håber forskerne at forbedre programmet ved at skabe en mere intuitiv grafisk brugergrænseflade, der afbilder virtuelle kirurgiske instrumenter mere præcist og udvikle kapaciteten til at opdatere patientbilleder i næsten realtid, mens lægerne øver deres procedurer.
Når hardwareomkostninger ikke længere er en begrænsende faktor, mener Stephanides, at VR-teknologi vil erstatte nuværende kirurgiske planlægningsmetoder og blive et vigtigt værktøj til at uddanne læger på medicinske skoler.