211service.com
Srdeční chirurgové jako hráči videoher
Kardiochirurgové si vypůjčili 3D stereoskopickou zobrazovací technologii z videoherního průmyslu, aby jim pomohla vést jejich nástroje při složitých operacích bušení srdce. Při testech nového zobrazovacího zařízení byl chirurg schopen přesněji navigovat do srdcí prasat a pak rychleji opravit roztrhané stěny srdce. Nakonec může stereoskopický systém učinit operaci tlukoucího srdce efektivnější a méně nebezpečnou, možná rozšířením jeho použití na relativně komplikované opravy srdce.
3D zobrazení: Vědci z Dětské nemocnice v Bostonu přinášejí na operační sál technologii videoher. Kardiochirurg Nikolaj Vasiljev testuje své stereo brýle a přitom provádí chirurgické simulace. Brýle ve spojení s monitorem zobrazujícím ultrazvuková data v reálném čase poskytují stereoskopický 3D pohled. Vasiljev tuto technologii testoval při operaci tlukotu srdce na prasečích srdcích a zjistil, že mu umožňuje zalepit díru efektivněji než při tradičním 3D zobrazování.
U některých složitých srdečních procedur, jako jsou opravy chlopní, musí chirurg zastavit srdce a rozříznout ho dokořán. Tyto operace vyžadují přístroj na bypass srdce a plíce a představují pro pacienta značná rizika. V posledních letech se někteří chirurgové rozhodli použít operaci bušení srdce, což je méně invazivní přístup, který může často obejít potřebu bypassu srdce-plíce. Ale práce na složitých, jemných vnitřních strukturách, které se pohybují s každým tepem srdce, představuje velké problémy – zejména proto, že bez otevření srdce a odvedení krve je pro chirurgy těžké vidět, co dělají.
Již několik let tým na Dětská nemocnice v Bostonu vyvíjí 3D zobrazovací systém v reálném čase pro použití v chirurgii bušení srdce. Ultrazvukové zařízení shromažďuje proud 3D dat a převádí je na dvourozměrný displej, který ukazuje hloubku pomocí odstínů šedé. Při sledování displeje může chirurg během operace vidět dovnitř srdce.
Ale zatímco první výsledky technologie, která si nedávno našla cestu na operační sál, byly slibné, chirurgové zjistili, že dvourozměrný displej narušuje jejich vnímání hloubky. Pokud se pohybujete v trojrozměrně komplikované struktuře, jako je srdce, kde zatáčíte doprava a doleva a pohybujete se nahoru a dolů a stále dokola, použití dvourozměrného obrazu je velmi obtížné, říká Pedro del Nido , primář kardiochirurgie v Dětské nemocnici a vedoucí výzkumného týmu.
Řešení hledal tým v odvětví, které se dobře vyzná ve vytváření stále se zlepšujícího 3D zážitku: videohry. Nedávné pokroky v technologii zpracování obrazu umožnily herním návrhářům simulovat 3D prostředí – kompletní s vnímáním hloubky – pomocí stereoskopických obrazovek. Chcete-li řešit strukturální onemocnění srdce, potřebujete trojrozměrnou mapu s vnímáním hloubky, říká Marc Gillinov , ředitel pro zkušenosti ve společnosti Srdeční a cévní institut Cleveland Clinic . A to vám dávají stereoskopické brýle.
Stereoskopický displej funguje tak, že generuje samostatný, mírně nakloněný 3D obraz pro každé oko. Monitor rychle přechází tam a zpět mezi dvěma verzemi asi 70krát za sekundu. Divák mezitím nosí specializované brýle, které střídavě blokují levé a pravé oko stejnou rychlostí. Blikání je dostatečně rychlé, aby si ho oči, které dokážou zpracovat pouze 25 až 30 snímků za sekundu, nevšimly.
Rozdělená obrazovka: Ultrazvukové zařízení posílá neustálý proud trojrozměrných dat ze srdce pacienta do počítače, který je rozdělí na pár mírně nakloněných snímků – jeden pro každé oko. Specializované brýle blikají tam a zpět mezi levým a pravým okem, zatímco dva obrázky blikají tam a zpět na obrazovce počítače. Výsledek je podobný holografickému videu o vnitřním fungování srdce.
Váš mozek ví, jak tyto informace integrovat a automaticky vám poskytnout hloubkové vnímání, říká del Nido. Nemusíte mít počítač, který vám řekne, že jste dva a půl centimetru od cíle – váš mozek to intuitivně zjistí a udělá to za běhu. Výsledkem je realistický 3D zážitek podobný hologramu.
Pomocí této technologie postavil tým dětské nemocnice na zakázku vyrobený displej, který dokáže zpracovávat data z ultrazvukové sondy. Pak kardiochirurg Nikolaj Vasiljev nasadil si pár stereoskopických brýlí a vyzkoušel displej, zatímco operoval s bijícími prasečími srdci.
Nejprve Vasiljev vytvořil trhlinu ve stěně rozdělující levou a pravou síň, simulující stav nazývaný defekt síňového septa. Potom díru opravil malou záplatou a upevnil ji na místě několika malými kotvami. Protože celá operace byla provedena pomocí specializovaných nástrojů, které bylo možné zavést velmi malým otvorem v povrchu srdce, byla dostatečně neinvazivní, aby srdce tlouklo po celou dobu. Celkem Vasiljev operoval na šesti prasatech: tři se stereoskopickým displejem a tři s běžným 3D displejem.
Ve všech šesti operacích Vasiljev úspěšně nalepil náplast, bez rozdílu mezi těmito dvěma skupinami v tom, jak přesně umístil kotvy – možná proto, že má s tímto konkrétním postupem bohaté zkušenosti. Nové zařízení mu však umožnilo přesněji navigovat své přístroje k cíli – snížilo riziko poškození okolních struktur – a dokončilo práci o 44 procent rychleji. Výsledky studie byly oznámeny včera v Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery .
Stereoskopický systém může pomoci rozšířit využití tepové chirurgie, rozšířit jeho použití u dětí s vrozenými srdečními vadami a při komplikovaných srdečních opravách, jako jsou rozsáhlé otvory a vadné chlopně. Del Nido skutečně vidí stereoskopické zobrazování v reálném čase – v kombinaci se špičkovými chirurgickými nástroji – jako platformu, která by mohla v konečném důsledku způsobit revoluci v srdeční chirurgii tak, jako laproskopické procedury způsobily revoluci v břišní chirurgii. To, co zde vyvíjíme, je skutečně nová platforma pro provádění oprav srdce velmi odlišným způsobem, říká del Nido. Udělali jsme první krok: provedli jsme důkaz konceptu. Nyní chceme začít vidět, jak daleko s tím můžeme zajít.
Bude zítra připraveno na hlavní vysílací čas? Ne, není, říká Gillinov. Ale mohlo by to otevřít spoustu nových způsobů, jak napravit věci v srdci? Ano.