3Dheart

Von Doug Freitag, VP of technology and business development, 3DIcon

Medizinische Bildgebung (Röntgen, MRT, Ultraschall usw.) wird verwendet, um visuelle Darstellungen des Körperinneren für klinische Analysen und medizinische Eingriffe bei komplexen Krankheiten in kurzer Zeit zu erstellen. Der Markt für medizinische Bildgebung wird in den nächsten fünf Jahren beträchtlich wachsen, da die medizinischen Anbieter weiterhin nach innovativen Möglichkeiten zur Verbesserung der Patientenversorgung suchen – 2012 lag der Wert bei 24,39 Mrd. USD und wird bis 2019 voraussichtlich auf 35,35 Mrd. USD ansteigen.

Traditionelle medizinische Bildgebungssysteme liefern 2D-Darstellungen menschlicher Organe, während modernere digitale medizinische Bildgebungssysteme (z. B. Röntgen-CT) sowohl 2D- als auch in vielen Fällen 3D-Bilder menschlicher Organe erstellen können. Systeme, die digitale 3D-Bilder erstellen können, machen derzeit nur einen kleinen Teil des gesamten Marktes für medizinische Bildgebung aus, der sich bis 2020 auf 2,9 Milliarden Dollar belaufen soll, sich aber in den letzten zwei Jahren praktisch verdoppelt hat und sich bereits rasch auf Praxisbereiche wie Onkologie, Orthopädie, Geburtshilfe/Gynäkologie, Kardiologie und Zahnmedizin ausdehnt.

Displays sind ein wesentlicher Bestandteil dieser digitalen medizinischen Bildgebungssysteme. Derzeitige Systeme sind mit Displays ausgestattet, die die in 2D oder bestenfalls in simuliertem 3D auf 2D erfassten Bilddaten visuell darstellen können. Mit den weiteren Fortschritten bei 3D-Displays, einschließlich brillenfreier volumetrischer 3D-Displays, sind die Anwendungsmöglichkeiten endlos. Im Folgenden werden einige wichtige Bereiche in der Medizin beschrieben, die von der 3D-Bildgebung profitieren können.

MRI/Scan
Ein typischer CT- oder MRT-Scan erzeugt Hunderte von Bildern auf einmal, die dann überprüft werden müssen. Es ist zeitaufwändig, sicherzustellen, dass alle Winkel und Bilder berücksichtigt werden, und zwar nicht nur für den Patienten, sondern auch für Radiologen und überweisende Ärzte, die sich jedes einzelne Querschnittsbild ansehen müssen, bevor sie über eine Behandlung entscheiden.

Durch den Einsatz der 3D-Technologie in der medizinischen Bildgebung können Sie diese Querschnittsbilder zu einer übersichtlichen 3D-Darstellung des gescannten Bereichs kombinieren. Die 3D-Daten können ohne zusätzliche Sehhilfen (ohne Brille) in echtem 3D betrachtet werden. Dies verringert die Ermüdung der Augen der Betrachter und erhöht die kognitive Wahrnehmung. Bestimmte 3D-Display-Technologien, die sich derzeit in der Entwicklung befinden, können diese Bilder mit einer Auflösung von bis zu 80.000 Voxeln (volumetrischen Pixeln) anzeigen, was einer 10-fach höheren Auflösung entspricht als bei handelsüblichen 2D-Displays.

Ein Beispiel wäre die gemeinsame Auswertung eines MRT-, CT- oder Ultraschallbildes, um das Vorhandensein einer Anomalie festzustellen, die bei der Betrachtung auf einem konventionellen 2D-Display oder einem simulierten 3D-Display auf einem 2D-Display nicht zu erkennen wäre – wie die Suche nach einem Tumor in dichtem Brustgewebe.

Zu den Vorteilen gehören ein größeres Vertrauen der Patienten in die Diagnose, der Ersatz invasiverer Diagnoseverfahren und eine leicht verständliche Lösung für die Patientenaufklärung.

Chirurgie
In der Theorie ist es wahrscheinlich einfach anzunehmen, dass wir im Inneren „alle gleich“ sind, aber es ist schwer zu garantieren, was man finden wird, bis man jemanden aufschneidet. Stellen Sie sich also vor, ein Chirurg hätte ein vollständiges Verständnis der tatsächlichen Anatomie eines Patienten, bevor er den Operationssaal betritt.

Gegenwärtig müssen Chirurgen das Problem eines Patienten auf der Grundlage dessen, was sie über dessen Anatomie aus 2D-Bildern wissen, „mental lösen“. Mit der 3D-Bildgebung kann der Chirurg ein wahrheitsgetreues Bild der Anatomie sehen und auf beliebige Weise damit interagieren, so dass er das Problem lösen kann, bevor er das Skalpell in die Hand nimmt.

Durch die Nutzung dieses Verfahrens werden explorative Operationen und Eingriffe auf ein Minimum reduziert und auch die Schädigung des umliegenden gesunden Gewebes verringert, da der Behandlungsbereich genauer bestimmt werden kann. Die Möglichkeit, sich vor der Operation ein umfassendes 3D-Bild des Bereichs anzusehen, begrenzt die Überraschungen im Operationssaal und erhöht die Effizienz der Behandlung.

Telemedizin
Es ist sehr schwierig, alle medizinischen Fachgebiete an einem Ort zu versammeln, sei es für die Forschung oder die medizinische Behandlung. Die 3D-Bildgebung bietet eine innovative Möglichkeit, medizinische Daten in 3D genauer darzustellen als herkömmliche Bildgebungstechnologien, die dann gleichzeitig von verschiedenen Standorten auf der ganzen Welt eingesehen werden können.

Betrachten Sie die Auswirkungen auf die Medizin auf dem Schlachtfeld, die Katastrophenhilfe oder die medizinische Notfallversorgung, wo innerhalb von Minuten angemessene medizinische Hilfe benötigt wird, um Leben zu retten. Ein 3D-Display würde es medizinischen Experten von überall auf der Welt ermöglichen, verschiedene Verletzungen zu begutachten und zu beurteilen, um den Einsatzkräften vor Ort eine entsprechende Behandlung zu empfehlen.

Dadurch wird auch die Notwendigkeit verringert, Patienten zur Untersuchung durch Spezialisten in verschiedene Einrichtungen zu transportieren, da eine echte 3D-Visualisierung des Behandlungsbereichs in Sekundenschnelle zur Verfügung steht und eine Diagnose von überall aus möglich ist.

3D-Druck
Der 3D-Druck ist ein idealer Partner für die medizinische 3D-Bildgebung, da jeder Patient einzigartig ist und sich daraus Herausforderungen für nachhaltige Geschäftsmodelle ergeben, die den Verkauf großer Mengen ähnlicher Produkte erfordern. Ein Beispiel ist die Prothetik, ein anderes sind neonatalspezifische Geräte für die Kurzzeitpflege.

Eine kurzfristige Anwendung ist der Druck physischer Modelle aus 3D-Daten, die für die Planung kritischer Operationen oder für die allgemeine Ausbildung verwendet werden können. In beiden Fällen ist die größte Herausforderung beim 3D-Druck nach wie vor die Geschwindigkeit. Es kann Stunden oder sogar Tage dauern, ein gedrucktes Modell aus medizinischen 3D-Bilddaten zu erstellen, und wenn medizinische 3D-Bilddaten nicht ohne weiteres verfügbar sind, wird zusätzliche Zeit benötigt, um das Bild mit verschiedenen Modellierungswerkzeugen zu erstellen.

Jede zusätzliche Iteration des gedruckten Teils verlängert diese Zeit nur noch weiter. Im Falle der Planung oder Schulung würde eine 3D-Darstellung das physische Modell ersetzen oder ergänzen, da das erstellte Bild viele der Vorteile des physischen Modells beibehält, aber es wird nun in Sekunden statt in Stunden erstellt, wobei zusätzliche Iterationen ähnlich schnell erfolgen. Der Geschwindigkeitsvorteil ist beträchtlich, da der medizinische Anwender Informationen viel schneller benötigt, als es ein Drucker erlauben würde, selbst wenn die 3D-Bilddaten in Echtzeit zur Verfügung stehen.

Fazit
Die Medizin ist eine der sich am schnellsten verändernden Branchen der Welt, da jeden Tag Innovationen und technologische Fortschritte ans Licht kommen, und die medizinische 3D-Bildgebung ist nicht anders. Die Technologie wird die Art und Weise verändern, wie wir eine Vielzahl medizinischer Szenarien diagnostizieren und behandeln – ein Bild sagt mehr als tausend Worte, und ein 3D-Bild könnte ein Leben retten.

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