3Dheart

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

Lääketieteellistä kuvantamista (röntgenkuvaus, magneettikuvaus, ultraäänitutkimukset jne.) käytetään luomaan visuaalisia representaatioita kehon sisätiloista kliinistä analyysia ja monimutkaisten sairauksien lääketieteellistä hoitoa varten lyhyessä ajassa. Lääketieteellisen kuvantamisen markkinat kasvavat merkittävästi seuraavien viiden vuoden aikana, kun lääketieteen tarjoajat jatkavat innovatiivisten tapojen etsimistä potilaiden hoidon parantamiseksi – niiden arvo oli peräti 24,39 miljardia dollaria vuonna 2012, ja niiden ennustetaan kasvavan 35,35 miljardiin dollariin vuoteen 2019 mennessä.

Traditionaaliset lääketieteelliset kuvantamisjärjestelmät tuottavat 2D-visuaalisia esityksiä ihmisen elimistä, kun taas edistyneemmillä digitaalisilla lääketieteellisillä kuvantamisjärjestelmillä (esim. röntgen-CT:llä) pystytään tuottamaan sekä 2D- että monissa tapauksissa myös 3D-kuvauksia ihmisen elimistä. 3D-digitaaliseen lääketieteelliseen kuvantamiseen kykenevät järjestelmät ovat tällä hetkellä vain pieni osa lääketieteellisen kuvantamisen kokonaismarkkinoita – joiden ennustetaan olevan 2,9 miljardia dollaria vuoteen 2020 mennessä – mutta niiden koko on käytännössä kaksinkertaistunut kahden viime vuoden aikana, ja ne ovat jo nyt laajenemassa nopeasti esimerkiksi onkologian, ortopedian, synnytys- ja naistentautien, kardiologian ja hammaslääketieteen kaltaisille erikoisaloille.

Näytöt ovat olennainen osa näitä digitaalisia lääketieteellisiä kuvantamisjärjestelmiä. Nykyiset järjestelmät on varustettu näytöillä, jotka pystyvät visuaalisesti esittämään vain 2D:nä tai parhaimmillaan simuloituna 3D:nä 2D:llä kerätyn kuvantamistiedon. Kun 3D-näytöt, mukaan lukien silmälasittomat 3D-tilavuusnäytöt, kehittyvät jatkuvasti, potentiaaliset sovellukset ovat loputtomia. Seuraavassa esitetään joitakin lääketieteen keskeisiä vertikaalisia aloja, jotka voivat hyötyä 3D-kuvantamisesta.

MRI/Scan
Tyypillinen tietokonetomografia tai magneettikuvaus tuottaa kerralla satoja kuvia, jotka on sitten tarkasteltava. On aikaa vievää varmistaa, että kaikki kuvakulmat ja kuvat on otettu huomioon, ei vain potilaalle vaan myös radiologeille ja lähettäville lääkäreille, joiden on katsottava jokainen yksittäinen poikkileikkauskuva ennen kuin he päättävät hoidosta.

Hyötykäyttämällä 3D-teknologiaa lääketieteellisessä kuvantamisessa voit ottaa nuo poikkileikkausviipaleet ja yhdistellä ne ytimekkääksi 3D-visuaaliseksi kuvaksi skannattavasta alueesta. 3D-tiedot ovat katseltavissa ilman ylimääräisiä katseluapuvälineitä (ilman silmälaseja), aidossa 3D:ssä. Tämä vähentää katsojien silmien väsymistä ja lisää kognitiivista tietoisuutta. Tietyt parhaillaan kehitteillä olevat 3D-näyttötekniikat voivat näyttää nämä kuvat jopa 80 000 vokselin (tilavuuspikselin) resoluutiolla, mikä on kymmenkertaisesti korkeampi resoluutio kuin kaupallisesti saatavilla olevilla 2D-näytöillä.

Esimerkkinä voidaan mainita magneettikuvauksen, tietokonetomografiakuvan tai ultraäänikuvan yhteistoiminnallinen arviointi, jonka avulla voidaan määrittää sellaisen poikkeavuuden esiintyminen, joka muutoin jäisi hämärän peittoon tavanomaisella 2D-kuvauksella tai simuloidulla 3D:llä 2D-kuvausnäytöltä katsottaessa – kuten kasvaimen etsiminen tiheästä rintakudoksesta.

Hyötyjä ovat muun muassa potilaiden parantunut diagnostinen luottamus, invasiivisempien diagnostisten toimenpiteiden korvaaminen ja helppolukuinen ratkaisu potilaskoulutusta varten.

Kirurgia
Teoriassa on luultavasti helppo olettaa, että olemme ”kaikki samanlaisia” sisältäpäin, mutta on vaikea taata, mitä löydät, ennen kuin avaat jonkun. Kuvittele siis, että kirurgilla olisi täydellinen käsitys potilaan todellisesta anatomiasta ennen kuin hän astuu leikkaussaliin.

Tänään kirurgit joutuvat ”henkisesti ratkaisemaan” potilaan ongelman sen perusteella, mitä he tietävät potilaan anatomiasta 2D-kuvista. 3D-kuvantamisen avulla kirurgi voi nähdä todellisen kuvan anatomiasta ja olla vuorovaikutuksessa sen kanssa haluamallaan tavalla, jolloin hän voi ratkaista käsillä olevan ongelman ennen kuin hän tarttuu skalpelliin.

Tämän prosessin hyödyntäminen minimoi tähystysleikkaukset ja -toimenpiteet ja vähentää myös ympäröiville terveille kudoksille aiheutuvia vaurioita, kun hoitoalue voidaan paikantaa tarkemmin. Mahdollisuus tarkastella kattavaa 3D-kuvaa alueesta ennen leikkausta rajoittaa yllätyksiä leikkaussalissa ja lisää myös hoidon tehokkuutta.

Telemedicine
On hyvin vaikeaa pitää kaikki lääketieteen osaamisalueet yhdessä paikassa, olipa kyse sitten tutkimuksesta tai lääketieteellisestä hoidosta. 3D-kuvantaminen luo innovatiivisen mahdollisuuden esittää lääketieteelliset tiedot perinteisiä kuvantamistekniikoita tarkemmin 3D:nä, jota voidaan sitten tarkastella samanaikaisesti eri puolilla maailmaa sijaitsevista eri paikoista.

Harkitse vaikutuksia taistelulääketieteeseen, katastrofivalmiuteen tai kiireelliseen lääkintähoitoon, jossa asianmukaista lääketieteellistä hoitoa tarvitaan minuuteissa ihmishenkien pelastamiseksi. 3D-näytön avulla lääketieteen asiantuntijat missä päin maailmaa tahansa voisivat tarkastella ja arvioida erilaisia vammoja suositellakseen hoitoa, jonka vastaajat suorittavat paikan päällä.

Tämä rajoittaa myös tarvetta kuljettaa potilaita eri laitoksiin erikoislääkäreiden tutkittavaksi, koska todellinen 3D-visualisointi hoitoalueesta on saatavilla sekunneissa, mikä mahdollistaa diagnoosin tekemisen mistä tahansa.

3D-tulostus
3D-tulostus on ihanteellinen kumppani lääketieteelliselle 3D-kuvantamiselle, koska jokainen potilas on ainutlaatuinen ja koska tämä aiheuttaa haasteita kestäville liiketoimintamalleille, jotka edellyttävät samankaltaisten tuotteiden suurten määrien myymistä. Yksi esimerkki on proteesit ja toinen vastasyntyneiden lyhytaikaishoitoon tarkoitetut vastasyntyneiden erityiset laitteet.

Yksi lähitulevaisuuden sovelluksista on fyysisten mallien tulostaminen 3D-tiedoista, joita voidaan käyttää kriittisten leikkausten tai yleisen harjoittelun suunnittelussa. Molemmissa tapauksissa 3D-tulostuksen ensisijainen haaste on edelleen nopeus. Tulostetun mallin luominen todellisesta lääketieteellisestä 3D-kuvantamisdatasta voi viedä tunteja tai jopa päiviä, ja jos lääketieteellistä 3D-kuvantamisdataa ei ole helposti saatavilla, tarvitaan lisäaikaa kuvan luomiseen erilaisten mallinnustyökalujen avulla.

Tulostetun osan mahdolliset lisäiteraatiot vain pidentävät tätä aikaa entisestään. Suunnittelun tai harjoittelun tapauksessa 3D-näyttö syrjäyttäisi fyysisen mallin tarpeen tai täydentäisi sitä, koska luotu kuva säilyttää monet fyysisen mallin eduista, mutta se luodaan nyt sekunneissa eikä tunneissa, ja lisäiteraatioita tehdään samalla nopeudella. Nopeuden tuoma hyöty on merkittävä, sillä lääketieteellinen käyttäjä saattaa tarvita tietoa paljon nopeammin kuin tulostin sallii, vaikka 3D-kuvantamisen tiedot olisivat saatavilla reaaliajassa.

Johtopäätökset
Lääketiede on yksi maailman nopeimmin muuttuvista teollisuudenaloista, sillä innovaatiot ja teknologiset edistysaskeleet tulevat päivän mittaan päivänvaloon, eikä lääketieteellinen 3D-kuvantaminen ole poikkeus. Teknologia on valmis muuttamaan sitä, miten diagnosoimme ja hoidamme lukuisia lääketieteellisiä skenaarioita – kun kuva kertoo enemmän kuin tuhat sanaa, 3D-kuva voi pelastaa hengen.

Leave a comment

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.