Datavitenskapere ved MIT har samlet seg sammen med kirurger på Boston Children's Hospital for å utvikle et system som kan ta en MR-skanning av pasientens hjerte og konvertere det til en fysisk modell, noe som betyr at kirurger kan få en bedre ide om hva de jobber med.

MR-skanning bruker magnetisk resonans for å samle en serie av tverrsnitt av et tredimensjonalt objekt. Hvert av disse tverrsnittene har lyse og mørke områder, og noen ganger når grensene til kantene i anatomiske strukturer. Noen ganger, det gjør de ikke.

Å lage en 3D-modell ut av en MR-skanning er derfor litt vanskelig. Tidligere har det blitt løst ved å få leger til å merke grensene manuelt, men det tar tid og krefter. I stedet bygget MIT-forskerne en algoritme som har litt kunnskap om hva et hjerte pleier å se ut. Det vet da når det skal ventes en ventrikel eller aorta.

Unormale hjerter

Men et problem med denne tilnærmingen er at mange hjertepatienter er på sykehus fordi deres hjerte er unormalt på en eller annen måte. Så kombinert lagene begge tilnærminger - å få mennesker til å identifisere noen av grensene og la algoritmene ta vare på resten.

I tester kom de beste resultatene når mennesker identifiserte grenser i bare et lite plaster i hvert tverrsnitt. Ved å segmentere 14 av disse patchene manuelt, kunne datamaskinen nesten matche en ekspertens vurdering på 200 patcher.

"Jeg tror at hvis noen fortalte meg at jeg kunne segmentere hele hjertet fra åtte stykker av 200, ville jeg ikke trodd dem," sa Polina Golland, som jobbet med algoritmen. "Det var en overraskelse for oss."

Utfører reparasjonen

Segmentprosessen tar omtrent en time, og 3D-utskriftsprosessen tar et par timer mer, noe som betyr at systemet kan gå fra en MR-skanning til en fysisk modell på mindre enn en ettermiddag. Dens effektivitet vil bli vurdert i en klinisk prøve på høsten, med ti pasienter som allerede har fått behandling.

Kirurgiske planer laget av 3D-modellene vil bli sammenlignet med planene som faktisk brukes til å prøve å kvantifisere størrelsen på den fordel det gir, men leger er allerede spent.

"Vi har brukt denne typen modell hos noen få pasienter, og faktisk utført" virtuell kirurgi "på hjertet for å simulere virkelige forhold," sa Sitaram Emani, kardiurgirurg ved Boston Children's Hospital, som ikke var direkte involvert i forskning.

"Å gjøre dette hjalp virkelig med den virkelige kirurgi når det gjelder å redusere mengden tid brukt til å undersøke hjertet og utføre reparasjonen."

  • Ultratyn usynlighet kappe skjuler små gjenstander av enhver form

Bildetekst: Bryce Vickmark