Multimediální podpora výuky klinických a zdravotnických oborů :: Portál LF MU
Projekt MEFANET (MEdical FAculties Educational NETwork)
Lékařská fakulta Masarykovy univerzity
Rada pro informační technologie v medicíně, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity
Institut biostatistiky a analýz, Lékařská a Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity

Využití 3D zobrazení intrakraniálních procesů pro výuku studentů na NCHK LF MU

Využití 3D zobrazení intrakraniálních procesů pro výuku studentů na NCHK LF MU

3D pracoviště neurochirurgie je projekt zaměřený na vytváření výukových materiálů založených na vytvoření počítačových modelů postihujících topografickou anatomii různých částí těla. Vytváření pomůcek se zaměřením pro účely výuky onkologie, chirurgické propedeutiky, neurochirurgie a chirurgie včetně přípravy na státní rigorosní zkoušku. Vytvořené modely je možno využít z pohledu klinicko-anatomické rozvahy při interaktivní výuce (vztahy jednotlivých patologií k okolním strukturám, a funkční důsledky vyplývající z těchto vztahů), ilustrace terapeutické plánovací rozvahy a pregraduální ilustrace možností vlastního operačního výkonu z hlediska prostorové představy blízké reálné operační situaci.


S nově vybudovaným pracovištěm neurochirurgické kliniky LF MU FN u sv. Anny v Brně jsme řešili otázku pojetí teoretické a praktické výuky studentů LF a postgraduální edukace lékařů spolu s přípravou doktorandů. Koncepce operačních sálů a operačního traktu sledovala přímou vzájemnou komunikaci studentů a vyučujících pro posílení názornosti výuky.

Schéma
Obr. 1: Schéma zapojení telekonferenční techniky operačního traktu NCHK LF MU

Filozofie celého projektu spočívá ve využití moderních videokonferenčních zařízení a technik, což umožňuje předávání aktuálních informací během operačních výkonů. Oba operační sály jsou zasíťované LAN nemocnice zprostředkující připojení na PACS a informační systémy FN u sv. Anny. Současně z důvodu rychlosti přenosů a objemů přenášených dat jsou zasíťovány optickými kabely. Tyto jsou vyvedeny do konferenční místnosti, jenž je součástí operačního traktu, i technické místnosti, odkud se dají přenosy spravovat. Připojení operačních sálů (obr. 1) bylo nutno realizovat optickými kabely mimo jiné i z důvodu existence izolované soustavy na operačních sálech a samozřejmě s ohledem na variabilnost připojení v blízké budoucnosti. Obrazová data se z operačních sálů přenáší v digitální podobě prostřednictvím konferenčního zařízení Polycom VSX7000PAL, které pro přenos po LAN využívá standardu H.323, což je v současné době jednoznačný trend. Tato videokonferenční zařízení pracují v normě PAL i NTSC a využívají datové přenosové rychlosti 56kbps až 2Mbps a standardu H.263+ pro zlepšení kvality obrazu. Pro přenos na linkách s menší propustností, respektive nižší šířkou přenosového pásma, jako je například ISDN využívají standardu H.320.

V roce 2006 jsme pořídili pro účely výuky pracovní stanici HP XW 4400 (CPU CoreDuo 2,4GHz/2GB RAM, 3x250GB HDD) s monitorem EIZO FlexScan a SeeReal Technologies Cn 3D (obr. 1, 2). Stanice je vybavena plnou verzí sw Praezis Plus 3.0.6.47e. Umožňuje vytvářet 3D volumetrické studie technologií „surface-rendering“ i „volume-rendering“ a to i kombinací snímků z několika modalit (3D MMR - fúze modalit), tyto studie pak vizualizovat prostřednictvím 3D monitoru SeeReal Technologies a to bez dalších pomůcek jako jsou 3D brýle atd.

Neurochirurgie

Obr. 2: 3D výukové pracoviště HP XW 4400 s monitorem EIZO FlexScan a SeeReal Technologies Cn 3D s sw Praezis Plus 3.0.6.47e


Současně byl zakoupen server HP ProLiant ML370R04 X3.0-2MB/800, 2GB RAM, Smart Array 6402/128 (2 ch, PCI-X), 6x HDD 300GB 10000 rpm U320 Universal Hard Drive. Tento server, který konfigurujeme pro ukládání lokálních studií včetně endoskopických záznamů a navigačních studií, bude umístěn v budově neurochirurgické kliniky a stane se součástí LAN sítě nemocnice.

Ve fakultní nemocnici máme k dispozici magnetickou rezonanci Siemens Symphony 1,5T a výpočetní tomograf Marconi MX-8000. Tyto modality jsou zdrojem obrazových dat pro PACS nemocnice, na který jsme napojeni. Našim úmyslem bylo shromáždit stěžejní obrazová data od nemocných s klíčovými diagnózami a následně tato data zpracovat sofistikovanými segmentačními metodami a docílit tak optimálního 3D zobrazení, které bude názorně ukazovat vztah jednotlivých struktur k daným patologiím. Důležitou součástí celého procesu je využití multimodálních dat, jejich přesná registrace (MMR) a následná 3D fúze. Využití dat z více modalit, popřípadě z více zobrazení jednou modalitou (MRI), je stěžejní právě proto, že každé toto zobrazení disponuje zcela jinou vypovídající schopností o anatomickém uspořádání a jeho vztahu k patologii.

3D zobrazení

Obr. 3 Zobrazení 3D objektu ve stereotaktickém prostoru


Pro názornost využíváme oba dva módy 3D zobrazení, které nám kombinace moderního hardware a software umožňuje, a to základní operace s 3D obrazem (posuv, rotace, změna velikosti), mód tzv. virtuálního průchodu 3D zobrazením. Tato data se budou zpracovávat a archivovat na našem lokálním mini PACS serveru HP ProLiant.

Vytvořené modely je možno využít z pohledu klinicko-anatomické rozvahy při výuce (vztahy jednotlivých patologií k okolním strukturám, a funkční důsledky vyplývající z těchto vztahů), ilustrace terapeutické plánovací rozvahy a pregraduální ilustrace možností vlastního operačního výkonu z hlediska prostorové představy blízké reálné operační situaci. Z neurochirurgického hlediska je zvláště aktuální vztah patologických procesů k funkčně důležitým strukturám kortikálním, subkortikálním a mokovým cestám, navazující na poznatky vycházející z výuky anatomie, fyziologie a patofyziologie. Dalším výstupem je vytvoření obrazu virtuální endoskopie s vytvořením endoskopického obrazu mokových cest, páteřního kanálu, ale i patologických procesů oblasti pánevní a pánevního dna a hlediska vztahu k dutým orgánům dutiny břišní.

3D virtuální realita

Obr. 4: 3D virtuální realita III. mozkové komory


Vlastní sylabus stáží studentů na neurochirurgické klinice zahrnuje 1. den témata - intrakraniální hypertenze, neurotraumatologie, mozkové krvácení, SAK, epileptochirurgie, funkční neurochirurgie, stereotaxe, neuronavigace. 2. den se navazuje problematikou endoskopické neurochirurgie, neuroonkologie, degenerativní postižení páteře. 3. den je vyhrazen pro témata - poranění páteře a periferních nervů a úžinové syndromy. Veškerá výuka je provázána s telekonferenčními přenosy z operačního sálu a do všech výše definovaných témat lze úspěšně zařadit právě 3D modelování. Přínos pro výuku přesahuje neurochirurgickou problematiku, je nutno zmínit potenciál pro další klinické (neurologie, onkologie) i preklinické obory (neuroanatomie, fyziologie).

 

Literatura

[1] NOVÁK, Z., ŘÍHA, I., CHRASTINA, J. Implementace telekonferenční techniky na Neurochirurgické klinice FN u sv. Anny In Telemedicína Brno 2005 - Sborník abstrakt. Kongresové centrum Brno: Symma s.r.o., s. 25-25, 2005.

[2] NOVÁK, Z., CHRASTINA, J., ŘÍHA, I., KRUPA, P. The utility of PACS system for navigated neurosurgery and neuroendoscopy. In Proceedings of 17th International Congress and Exhibition CARS 2003. London, England: Elsevier science B.V., s. 834 - 839, 2003, ISBN 0-444-51387-6.

[3] Novak Z, Riha I, Chrastina J, Pohanka M. Application of telemedicine for pregraduate student training and postgraduate education in neurosciences. International Journal of Computer Assisted Radiologyand Surgery.

Klíčová slova: neurochirurgie, stereotaktický prostor, 3D, modelování, volume-rendering, surface-rendering, PACS, Telemedicína, neurovědy

4-D hodnocení:

typ
Skripta a návody
typ
Edukační weby a atlasy
typ
Digitální video
typ
Prezentace a animace
typ
Obrazový materiál – kasuistiky
typ
E-learningové kurzy (LMS)
result
Nerecenzováno

level
Základní úroveň
level
Pokročilá úroveň
level
Specializační úroveň
level
Komplexní úroveň
   
Zvolte prosím dosaženou úroveň vzdělání a poté ohodnoťte výukový materiál především z hlediska vhodnosti materiálu pro samostudium.
Student – student bakalářského nebo magisterského stupně
Absolvent – absolvent bakalářského nebo magisterského stupně
Ph.D. absolvent – postgraduální student, absolvent Ph.D. studia, odborný asistent, ...
 
Ohodnoťte
jako první tento článek!
hodnotit

Creative Commons LicenseObsah článku podléhá licenci Creative Commons Uveďte autora-Neužívejte dílo komerčně-Nezasahujte do díla 3.0 Česko
autor: Zdeněk Novák, Ivo Říha | pracoviště: Neurochirurgická klinika | publikováno: 24.1.2007 | poslední úpravy: 22.10.2007
citace: Novák Zdeněk, Ivo Říha: Využití 3D zobrazení intrakraniálních procesů pro výuku studentů na NCHK LF MU. Multimediální podpora výuky klinických a zdravotnických oborů :: Portál Lékařské fakulty Masarykovy univerzity [online] 24.1.2007, poslední aktualizace 22.10.2007 [cit. 2017-11-24] Dostupný z WWW: <http://portal.med.muni.cz/clanek-405-vyuziti-3d-zobrazeni-intrakranialnich-procesu-pro-vyuku-studentu-na-nchk-lf-mu.html>. ISSN 1801-6103.
 

Komentáře a diskuse

Vložit nový příspěvek:

Autor / e-mail: [ přihlášení/ověření uživatele ]
Titulek:
Text:
 
 Přidat štítek:   Štítek odeslán, děkujeme