Các nhà nghiên cứu ở MIT và Bệnh viện Nhi Boston đã phát triển một hệ thống có thể chụp MRI trái tim của bệnh nhân, và chỉ trong vài giờ
Học Sửa Máy in Tại Hà Nội [You must be registered and logged in to see this link.]
chuyển đổi chúng vật lý hữu hình mà bác sĩ phẫu thuật có thể sử dụng để lên kế hoạch phẫu thuật.
Các mô hình có thể cung cấp một cách trực quan hơn cho bác sĩ phẫu thuật để đánh giá và chuẩn bị cho idiosyncrasies giải phẫu học của bệnh nhân cá nhân. Polina Golland, giáo sư về kỹ thuật điện và tin học tại MIT, người đứng đầu dự án nói: "Các cộng sự của chúng tôi tin rằng điều này sẽ tạo ra sự khác biệt. "Cụm từ tôi nghe là 'bác sĩ phẫu thuật nhìn thấy bằng tay', rằng sự nhận thức là trong liên lạc."
Mùa thu năm nay, bảy bác sĩ phẫu thuật tim tại Bệnh viện Nhi Boston sẽ tham gia vào một nghiên cứu nhằm đánh giá tính hữu ích của mô hình.
Golland và các đồng nghiệp của cô sẽ mô tả hệ thống mới của họ tại Hội nghị Quốc tế về Hình ảnh Y tế và Hỗ trợ Can thiệp bằng Máy tính vào tháng Mười. Danielle Pace, một sinh viên cao học của MIT về kỹ thuật điện và tin học, là tác giả đầu tiên viết bài báo và là người tiên phong trong việc phát triển phần mềm phân tích các MRI scan. Mehdi Moghari, nhà vật lý tại Bệnh viện Nhi Boston, phát triển các quy trình mới làm tăng độ chính xác của MRI quét gấp 10 lần, và Andrew Powell, bác sĩ tim mạch tại bệnh viện, dẫn dắt công việc nghiên cứu của dự án.
Công trình được tài trợ bởi cả Bệnh viện Nhi đồng Boston và Harvard Catalyst, một tổ hợp nhằm đổi mới khoa học một cách nhanh chóng vào phòng khám.
Dữ liệu MRI bao gồm một loạt các mặt cắt ngang của một vật thể ba chiều. Giống như một bức ảnh đen trắng, mỗi mặt cắt ngang đều có các vùng tối và tối, và ranh giới giữa các vùng này có thể chỉ ra các cạnh của cấu trúc giải phẫu. Một lần nữa, họ có thể không.
Xác định ranh giới giữa các đối tượng khác biệt trong một hình ảnh là một trong những vấn đề trung tâm trong tầm nhìn máy tính, được gọi là "phân đoạn hình ảnh". Tuy nhiên, các thuật toán phân tách ảnh theo mục đích chung không đủ đáng tin cậy để tạo ra các mô hình rất chính xác mà quy hoạch phẫu thuật đòi hỏi.
Nhân tố
Học Sửa Laptop Ở Đâu Tốt Nhất [You must be registered and logged in to see this link.]
Thông thường, cách để làm cho một thuật toán phân chia hình ảnh chính xác hơn là tăng thêm nó với một mô hình chung của đối tượng được phân đoạn. Trái tim của con người, ví dụ, có các khoang và các mạch máu thường ở gần những nơi tương đối so với nhau. Sự nhất quán về giải phẫu đó có thể đưa ra một thuật toán phân đoạn một cách để loại bỏ những kết luận không chắc chắn về ranh giới đối tượng.
Vấn đề với cách tiếp cận này là nhiều bệnh nhân tim mạch ở Bệnh viện Nhi Boston phải phẫu thuật chính xác vì giải phẫu tim của họ không đều. Sự suy luận từ một mô hình chung có thể che khuất những đặc điểm quan trọng nhất cho bác sĩ phẫu thuật.
Trong quá khứ, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các mô hình có thể in được của tim bằng cách chỉ ra các ranh giới bằng MRI scan. Nhưng với khoảng 200 hoặc nhiều chéo trong một trong những lần quét chính xác cao của Moghari, quá trình đó có thể mất từ ​​8 đến 10 giờ.
Golland nói: "Họ muốn đưa những đứa trẻ đến để quét và chi tiêu khoảng một hay hai ngày để hoạch định chính xác họ sẽ hoạt động như thế nào. "Nếu mất một ngày để xử lý hình ảnh, nó sẽ trở nên khó sử dụng".
Giải pháp của Pace và Golland là yêu cầu một chuyên gia của con người xác định ranh giới trong một vài mặt cắt ngang và cho phép các thuật toán tiếp nhận từ đó. Kết quả mạnh nhất của họ đến khi họ yêu cầu chuyên gia chỉ phân khúc một miếng vá nhỏ-một thứ chín của tổng diện tích - của mỗi mặt cắt ngang.
Trong trường hợp đó, phân đoạn chỉ 14 bản vá lỗi và cho phép thuật toán suy ra phần còn lại đạt được thỏa thuận 90 phần trăm với phân đoạn chuyên gia của toàn bộ bộ sưu tập 200 mặt cắt ngang. Phân đoạn của con người chỉ có ba miếng vá đạt được thỏa thuận 80 phần trăm.
Golland nói: "Tôi nghĩ rằng nếu ai đó nói với tôi rằng tôi có thể phân chia trái tim từ tám lát ra khỏi 200, tôi sẽ không tin họ. "Thật là một điều ngạc nhiên đối với chúng tôi."
Cùng với nhau, sự phân chia miếng vá mẫu và sự hình thành mô hình của một mô hình tim số 3-D mất khoảng một giờ. Quá trình in 3-D mất thêm vài giờ nữa.
Dự báo
Hiện tại, thuật toán kiểm tra các bản vá của các phần chéo không được sắp xếp và tìm các tính năng tương tự trong các đoạn cắt ngang gần nhất được phân đoạn. Tuy nhiên, Golland tin rằng hiệu suất của nó có thể được cải thiện nếu nó cũng kiểm tra các bản vá chạy xiên qua nhiều mặt cắt ngang. Điều này và các biến thể khác của thuật toán là chủ đề của các nghiên cứu đang được tiến hành.
Nghiên cứu lâm sàng vào mùa thu sẽ liên quan đến MRI từ 10 bệnh nhân đã được điều trị tại Bệnh viện Nhi Boston. Mỗi bảy bác sĩ phẫu thuật sẽ được cung cấp dữ liệu trên tất cả 10 bệnh nhân - một số, có thể, nhiều lần. Dữ liệu đó sẽ bao gồm quét MRI nguyên và, dựa trên cơ sở ngẫu nhiên, mô hình vật lý hoặc mô hình 3D trên máy vi tính, dựa trên ngẫu nhiên, trên phân đoạn của con người hoặc các phân đoạn thuật toán.
Sử dụng dữ liệu đó, các bác sĩ phẫu thuật sẽ lập kế hoạch phẫu thuật, sẽ được so sánh với tài liệu về các can thiệp đã được thực hiện trên mỗi bệnh nhân. Hy vọng là nghiên cứu sẽ làm sáng tỏ về việc các mô hình vật lý in 3 chiều có thể cải thiện kết quả phẫu thuật hay không.
Sitaram Emani, một bác sĩ phẫu thuật tim tại Bệnh viện Nhi Boston, cho biết: "Tuyệt đối, một mô hình 3-D thực sự sẽ giúp ích", người không phải là đồng tác giả của bài báo mới. "Chúng tôi đã sử dụng loại mô hình này ở một vài bệnh nhân, và thực tế đã thực hiện 'phẫu thuật ảo' trên tim để mô phỏng các điều kiện thực. Làm điều này thực sự giúp với các phẫu thuật thực sự trong việc giảm thời gian kiểm tra tim và thực hiện việc sửa chữa. "
"Tôi nghĩ rằng điều này sẽ làm giảm tỉ lệ tổn thương còn sót lại - sự không hoàn hảo trong quá trình sửa chữa - bằng cách cho phép chúng tôi mô phỏng và lên kế hoạch kích thước và hình dạng của các mảng vá để sử dụng", Emani bổ sung. "Cuối cùng, các bản vá 3D được in dựa trên mô hình sẽ cho phép chúng tôi điều chỉnh giả tạo cho bệnh nhân."
"Cuối cùng, điều này rất đơn giản hóa việc thảo luận với gia đình, những người tìm giải phẫu học khó hiểu," Emani nói. "Điều này cho họ một hình ảnh tốt hơn, và nhiều bệnh nhân và gia đình đã nhận xét về cách thức này giúp họ hiểu tình trạng của họ tốt hơn."
Sửa Laptop Cầu Giấy [You must be registered and logged in to see this link.]