• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Technologia 3D w medycynie

    12.03.2013. 16:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    W wizualizacji medycznej wykorzystuje się komputery do tworzenia obrazów 3D na podstawie zbiorów danych z obrazowania medycznego. To stosunkowo nowa dziedzina nauki, ale mimo swojej krótkiej historii technologia ta już zrewolucjonizowała medycynę. Znaczna część nowoczesnej medycyny opiera się na obrazowaniu 3D, które możliwe jest dzięki skanerom obrazowania rezonansem magnetycznym i skanerom tomografii komputerowej (CT) budującym obrazy 3D z plastrów 2D. To podstawa niemal całej chirurgii i leczenia onkologicznego w rozwiniętym świecie.

    Choć medycyna czerpie korzyści z obrazowania 3D, lekarze pozostają w dużej mierze sceptyczni. To może wkrótce się zmienić, wedle ustaleń nowych badań, które pokazują, że nawet doświadczeni chirurdzy ważą się na korzystanie z trzeciego wymiaru.

    Wyniki badań przeprowadzonych przez Instytut Telekomunikacji im. Fraunhofera Heinrich Hertz HHI oraz Klinikum rechts der Isar szpitala uniwersyteckiego w Monachium sugerują, że dzięki udoskonalonym okularom i monitorom 3D, testy praktyczne wykazały korzyści medyczne uznawane dotychczas za czysto teoretyczne. Naukowcy dowiedli, że nawet doświadczeni lekarze mogą skorzystać na najnowszej generacji urządzeń 3D.

    "Dotychczas lekarze z rezerwą pochodzili do stosowania technologii właśnie ze względu na okulary" - zauważa dr Ulrich Leiner, kierownik wydziału interaktywnych mediów i czynników ludzkich w HHI. W ramach testów przeprowadzonych w toku badań około 50 chirurgów pozytywnie oceniło systemy 3D zarówno z zastosowaniem okularów, jak i bez nich. "Chociaż technologia ta nadal wymaga pewnego udoskonalenia, to brak konieczności zakładania specjalnych okularów zwiększy popularność systemów 3D w salach operacyjnych" - stwierdza.

    Badania bazują na najnowszych osiągnięciach w technologii monitorów 3D. Dostępne są już modele 4K do zastosowań medycznych, oferujące poczwórną rozdzielczość HD. "Kolejny krok to ultrawysoka rozdzielczość 8K. Oznaczać będzie sześciokrotną poprawę rozdzielczości dostępnych obecnie obrazów w trybie full-HD" - zauważa Michael Witte z HHI, wyjaśniając bieżące trendy. Witte jest przekonany, że 3D bez okularów przyczyni się do trwałego przełomu. "Z tego właśnie względu naukowcy doszli do wniosku, że czas najwyższy przeprowadzić naukowy test, który pozwoli ocenić, czy technologia 3D dojrzała już do wymagań czułości w zastosowaniach szpitalnych" - mówi. Zaproszono lekarzy z oddziału chirurgii Klinikum rechts der Isar do przetestowania najnowszej generacji urządzeń 3D.

    Chirurdzy, którzy wzięli udział w teście, wypróbowali w sumie cztery różne systemy monitorów: 2D, 3D z i bez okularów oraz aparat zwierciadlany, który posłużył za "idealny" model 3D. Obrazy pochodziły z kamer endoskopowych stosowanych w symulowanej, rutynowej procedurze chirurgicznej. Za pomocą igły i nici lekarze zszywali ranę dziesięcioma szwami w modelowej jamie brzusznej. Dokładnie tak jak podczas minimalnie inwazyjnej procedury chirurgicznej, operanci nie widzieli bezpośrednio swoich dłoni i polegali na obrazie na monitorze.

    "Wyniki były zadziwiające - w przypadku systemu 3D z okularami, czas wykonywania procedury skrócił się o ponad 15% przy znaczącym zwiększeniu dokładności. Ruchy rąk były lepiej ukierunkowane niż w modelu 2D. O ile mi wiadomo nie zaobserwowaliśmy wcześniej takiego efektu wśród doświadczonych chirurgów" - stwierdza profesor Hubertus Feuáner, opisując zwycięzcę testów. Chirurg, pracujący w Klinikum rechts der Isar od ponad 30 lat, przeprowadził kilka tysięcy operacji. "Wcześniej zwłaszcza najbardziej doświadczeni chirurdzy byli sceptyczni w stosunku do technologii 3D. Nie wynikało to li tylko z faktu, że nie oferowała ona niemal żadnych namacalnych korzyści. Dla wielu lekarzy spoglądanie w monitor było uciążliwe, dlatego też woleli opierać się na swoim doświadczeniu" - mówi lekarz, dr Silvano Reiser, współpracownik Feuánera.

    Model bez okularów również zrobił pozytywne wrażenie. Uczestnicy testu stwierdzili, że jego jakość jest porównywalna do 2D. "Niestety opracowany przez nas system nie zajął pierwszego miejsca w rankingu. Niemniej pierwszy, 'trudny' test medyczny w praktyce daje dużą nadzieję, gdyż umożliwił dopracowywanie podstawowej technologii okulograficznej. Polega to na tym, że kamery śledzą jedno i drugie oko, z których każde widzi inny obraz. Dzięki temu powstaje efekt 3D bez okularów" - wyjaśnia Leiner. Obydwaj naukowcy widzą świetlaną przyszłość przed 3D: "Badania wykazały, że technologia 3D stała się możliwym wyborem również dla chirurgów. To spowoduje wznowienie dyskusji wśród sceptyków. Teraz nadszedł czas na testy w innych dyscyplinach medycznych".

    Bez wątpienia wprowadzenie nowych technologii w leczeniu chirurgicznym zmieniło tradycyjne procedury śródoperacyjne, zwłaszcza pod względem dostępności informacji wizualnych dla zespołu operacyjnego. Bezpośredni widok stołu operacyjnego zastępowany jest pomału pośrednimi informacjami wizualnymi na bazie optycznych systemów i ekranów. Ostatecznie przełoży się to na szybsze, nieinwazyjne procedury, które umożliwią pacjentom szybszą rekonwalescencję.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Telemedycyna (medycyna na odległość) – jest to najnowsza forma świadczenia usług medycznych i opieki zdrowotnej łącząca w sobie elementy telekomunikacji, informatyki oraz medycyny. Dzięki wykorzystaniu nowych technologii pozwala ona przełamywać geograficzne bariery, pozwalając na wymianę specjalistycznych informacji przesyłając obrazy statyczne, jak i dynamiczne (przesyłanie najwyższej jakości zdjęć EKG, USG, MRI). Pozwala przeprowadzić diagnozę na odległość. Duże zastosowanie telemedycyna znajduje w środowisku chirurgicznym, które wykorzystuje ją do prowadzenia operacji "na odległość". Nowoczesna technologia, wykorzystująca szybkie procesory i algorytmy do cyfrowego przetwarzania i kompresji sygnałów, umożliwia przesyłanie obrazów o wysokiej rozdzielczości, a także interaktywną transmisję audiowizualną z wyjątkową dokładnością i w czasie rzeczywistym. Systemy wideokomunikacyjne (wideokodery) pracują na ogólnodostępnych cyfrowych liniach transmisyjnych ISDN, w ogólnoświatowej sieci Internet, a także na liniach satelitarnych. Transaction Processing Performance Council (TPC) jest organizacją typu non-profit założoną w 1985 w celu zdefiniowania testów wydajnościowych w dziedzinie przetwarzania danych. Organizacja ta publikuje wyniki testów, które dzięki dobrze zdefiniowanej metodyce są uważane za obiektywne i weryfikowalne. Wyniki testów TPC są powszechnie stosowane dla porównywania wydajności systemów przetwarzania danych. Specyficzną cechą tych testów jest podawanie wyników, nie tylko w ilości transakcji w jednostce czasu, ale też obliczanie kosztu pojedynczych transakcji bazując na cenie katalogowej użytego systemu. Testy wydajnościowe TPC są stale rozwijane by uzyskać wyniki w sytuacjach zbliżonych do tych, w jakich pracują systemy podczas komercyjnego stosowania przez organizacje zajmujące się przetwarzaniem danych. Stąd na przykład wprowadzenie testów w podziale według kategorii "wielkość bazy danych", gdy eksperci stwierdzili, że liczba rekordów w bazie danych może istotnie wpływać na uzyskiwane wyniki wydajnościowe. Open Global File System (w skrócie OpenGFS, OGFS) jest systemem plików z właściwościami dziennika (journaling), który umożliwia jednoczesny dostęp do wspólnej przestrzeni dyskowej przez wiele węzłów. OpenGFS koordynuje dostępem do urządzeń dyskowych tak aby węzły nie mogły zapisywać jednocześnie w tych samych obszarach urządzenia, jednocześnie zapewniając możliwość równoczesnego odczytu. Węzły maja bezpośredni dostęp do dysków co umożliwia zmniejszenie przeciążenia sieci. Memexp zastąpiono modułem OpenDLM (ang. Distributed Lock Manager). Poprzednia wersja memexp wymagała sporych zasobów obliczeniowych. System OGFS umożliwia rozrastanie się systemów plików oraz dołączanie nowych dysków twardych (poprzez osobny LVM - Logical Volume Manager). Uszkodzenia węzłów obsługiwane są przy pomocy odzyskiwania rejestru i izolowania uszkodzonego węzła. OpenGFS jest lokalnym systemem plików, który można rozszerzyć na rozproszony system plików. Można tak powiedzieć, gdyż OpenGFS wymaga, aby wszystkie nośniki danych (dyski, macierze dyskowe) na których będzie operował OpenGFS były widoczne jako jedno urządzenie, które można adresować w sposób ciągły (bez żadnych luk).

    Autostereoskopia - technologia umożliwiająca oglądanie obrazu stereoskopowego bez konieczności używania okularów lub sprzętu montowanego na głowie (kaski, hełmy VR). Nazywana jest także "bezokularowym 3D". Istnieją różne metody realizacji autostereoskopii: bariera paralaksy, technologia soczewkowa oraz technika wolumetryczna. Instytut Technik Innowacyjnych EMAG jest instytutem badawczym zajmującym się kompleksowym opracowywaniem a także wdrażaniem nowoczesnych urządzeń, systemów oraz technologii. Realizator prac naukowych, badawczo-rozwojowych, konstrukcyjnych i ekspertyz w zakresie elektrotechniki, automatyki przemysłowej, telekomunikacji, systemów monitorowania i urządzeń bezpieczeństwa, systemów sterowania procesami, informatyki technicznej, sieciowych systemów informacyjnych, racjonalnego użytkowania paliw i energii oraz ochrony środowiska. Ofertę EMAG-u uzupełniają: badania specjalistyczne, atestacyjne i certyfikacyjne przeprowadzane w Centrum Badań i Certyfikacji (m.in. w unikatowej Pracowni Badań Kompatybilności Elektromagnetycznej) posiadającym akredytacje PCA, małoseryjna produkcja aparatury i urządzeń oraz usługi serwisowe. EMAG posiada własny ośrodek szkolenia oraz wydaje własne czasopismo naukowo-techniczne "Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa", poradniki, instrukcje i monografie. EMAG to lider wielu segmentów rynku - m.in. w zakresie aparatury i systemów bezpieczeństwa i monitorowania zagrożeń naturalnych, systemów automatyki kontroli parametrów jakościowych węgla. Misją i głównym celem Instytutu EMAG jest opracowywanie nowych innowacyjnych rozwiązań oraz doskonalenie istniejących urządzeń, technologii i systemów przyczyniających się do poprawy efektywności procesów produkcyjnych, wzrostu bezpieczeństwa pracy i jakości życia. Siedziba Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG mieści się w Katowicach.

    Stereogramy soczewkowe (inaczej lentikularne – z ang. lenticular) – technika demonstracji obrazów trójwymiarowych bez użycia okularów. Dwa półobrazy stereoskopowe przeznaczone dla obu oczu (lub więcej obrazów pośrednich) rozmieszcza się na papierze na przemian w postaci mikroskopijnej szerokości pasków. Na papier nakłada się przezroczystą folię z wytłoczonym z jednej strony rastrem w postaci cylindrycznych soczewek wypukłych. Raster ten powoduje, że do oczu widza dociera widok tylko niektórych pasków obrazu. Jeżeli materiałem wyjściowym do sporządzenia takiego stereogramu były tylko dwa półobrazy stereoskopowe, to prawe oko widzi tylko prawy półobraz, a lewe – lewy. W przypadku większej liczby obrazów pośrednich uzyskuje się przy spoglądaniu pod zmiennym kątem jeszcze doskonalsze złudzenie trójwymiaru. Zamiast serii obrazów stereoskopowych można użyć serii faz pochodzących z przemiany obrazu metodą morfingu. Wtedy spoglądając pod zmiennym kątem widzi się efekt animacji morfingu. PhotoREt (ang. Photo Resolution Enhancement Technology) - technologia stosowana przez firmę Hewlett-Packard w drukarkach atramentowych, mająca za zadanie poprawić jakość kolorowego wydruku bez podnoszenia rozdzielczości. W drukarkach atramentowych jasne kolory uzyskuje się poprzez zapełnianie tylko niektórych punktów kroplami atramentu, w związku z czym jasne obszary były mozaiką kolorowych punktów o znacznie mniejszej gęstości rozłożenia niż rozdzielczość drukarki. Producenci drukarek atramentowych stosowali różne technologie w celu poprawy jakości kolorowych wydruków. Głównym założeniem technologii jest zmniejszenie objętości wyrzucanej kropli tuszu oraz możliwość umieszczania w jednym punkcie wielu kropel (nawet do 32 w PhotoREt IV) tuszu danego koloru, w odróżnieniu do wcześniej stosowanych drukarek, które umożliwiały umieszczenie do 2 kropli danego tuszu w punkcie. W niektórych odmianach tej techniki stosowano także dodatkowe jaśniejsze tusze. Technologię wspierają algorytmy rozkładu obrazu na mozaikę punktów.

    Eyefinity to technologia opracowana przez AMD/ATI. Dzięki niej, jedna karta graficzna będzie mogła obsłużyć jednocześnie trzy a w przypadku specjalnych wydań kart do sześciu monitorów [Eyefinity6]– np. do tego celu stworzono specjalną wersję Radeona HD 5870 wyposażoną w sześć złączy mini-DisplayPort. Największą zaletą technologii Eyefinity jest możliwość łączenia monitorów przy pomocy jednej karty graficznej – bez żadnych przejściówek, a proces konfiguracji sprowadza się do włączenia kilku ustawień w sterowniku. Teleoperacja, telechirurgia, zdalna chirugia - rodzaj operacji, przeprowadzanej przy pomocy robota chirurgicznego, sterowanego przez chirurga zdalnie. Dziedzina ta jest specjalistyczną formą telemedycyny. Łączy w sobie elementy chirurgii, telekomunikacji, informatyki oraz robotyki. W odróżnieniu od chirurgii zrobotyzowanej, telechirurgia pozwala na przeprowadzenie operacji, w której fizyczna odległość między pacjentem a lekarzem przestaje być istotna. Zadania chirurgiczne są wykonywane bezpośrednio przez robota medycznego, wyposażonego w odpowiednie narzędzia chirurgiczne. Robotem za pomocą konsoli sterowania zawierającej manipulatory kieruje lekarz, znajdujący się w innej lokalizacji. Ruchy manipulatorów przesyłane są za pomocą bezpiecznego połączenia telekomunikacyjnego do urządzenia na sali operacyjnej, które zamienia je na precyzyjne akcje narzędzi chirurgicznych. Chirurg przez cały czas trwania operacji otrzymuje sygnał audiowizualny wraz z pomiarami czujników w które wyposażony jest robot.

    Efektywność technologii medycznej – możliwość realizacji celu leczenia związanego z tą technologią, w warunkach rzeczywistej praktyki klinicznej.

    Synchronous Digital Hierarchy (SDH), czyli Synchroniczna Hierarchia Systemów Cyfrowych, Jest to technologia sieci transportu informacji, charakteryzująca się tym, że wszystkie urządzenia działające w sieci SDH, pracujące w trybie bezawaryjnym, są zsynchronizowane zarówno do nadrzędnego zegara (PRC) jak i do siebie nawzajem (w odróżnieniu od takich technologii jak, np. ATM).

    Test Tumor M2-PK stosuje się w profilaktyce i wczesnym wykrywaniu raka jelita grubego. Jest to wiarygodny test enzymatyczny wykrywający obecność izoenzymu M2 kinazy pirogronianowej, który bierze udział w procesie metabolizmu komórek rakowych. Test kałowy Tumor M2-PK wykrywa zmiany w jelitach, w tym stany przed nowotworowe takie jak polipy (powyżej 1 cm) i gruczolaki oraz raka jelita grubego, również we wczesnym stadium. Tumor M2-PK ma wysoką czułość. Pobieranie materiału do badania jest bezbolesne i nieinwazyjne. W przeciwieństwie do testu na krew utajoną wykrywa również niekrwawiące polipy i guzy. Test Tumor M2-PK można przeprowadzić w każdej chwili, gdyż nie wymaga specjalnego przygotowania ani diety. Materiałem pobieranym do badania jest kał. Test wykonywany jest w warunkach laboratoryjnych przez wykwalifikowany personel medyczny. Narodowy System Innowacji (NSI) – zbiór instytucji, które wspólnie bądź indywidualnie działają dla rozwoju i rozprzestrzeniania się nowych technologii oraz tworzą pewną strukturę. Dzięki licznym sprzężeniom zwrotnym, które między nimi występują możliwe jest sprawne tworzenie, selekcjonowanie, absorpcja i dystrybucja innowacji. NSI jest narzędziem służącym do analizy krajowej specyfiki innowacji w procesach globalizacyjnych.

    Architektura Komponentów Usługowych (SCA) to technologia informatyczna stworzona przez wiodących dostawców technologii informatycznych IBM i Oracle. SCA dostarcza model do tworzenia aplikacji, które realizują założenia architektury zorientowanej na usługi (SOA). Technologia obejmuje szeroki zakres różnych techniki i jako taka jest określona w różnych niezależnych technicznie specyfikacjach w celu zachowania neutralności języka programowania i środowiska aplikacji. Podstawowym artefakt SCA jest Kompozyt (Composite), który posiada dostępne zdalnie Usługi (Services). Kompozyt zawiera jeden lub więcej Komponentów (Components), które zawierają funkcje biznesowe dostarczane przez moduł. Komponenty oferują funkcję usług, które mogą być wykorzystywane przez inne składniki w ramach tego samego modułu, lub które mogą być udostępniane do użytku na zewnątrz modułu poprzez punkty wejścia. Komponent może również zależeć od Usług świadczonych przez inne Komponenty - te zależności są nazywane Referencjami (References).

    Dodano: 12.03.2013. 16:37  


    Najnowsze