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

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.

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.

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.

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.

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.

4-D hodnocení:

Skripta a návody	Edukační weby a atlasy	Digitální video	Prezentace a animace	Obrazový materiál – kasuistiky	E-learningové kurzy (LMS)	Nerecenzováno
Základní úroveň	Pokročilá úroveň	Specializační úroveň	Komplexní úroveň			Hodnocení 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, ... % Odeslat Ohodnoťte jako první tento článek! hodnotit