3D w medycynie: wirtualny świat i nowe technologie
Do tej pory wirtualną rzeczywistość kojarzyliśmy z grami komputerowymi, wymarzonym światem stworzonym dla rozrywki. Czy ktoś pomyślał, że coś, co jest źródłem przyjemności, może w przyszłości stać się jednym z narzędzi diagnostycznych w medycynie? Czy działania lekarzy w wirtualnym świecie uczynią lepszymi specjalistów? Czy byliby w stanie zaangażować się w ludzką interakcję z pacjentem, gdyby nauczyli się tego, rozmawiając tylko z hologramem?
Postęp rządzi się swoimi prawami - opanowujemy nowe dziedziny nauki, tworzymy nowe technologie. Często zdarza się, że tworzymy coś, co pierwotnie miało inne przeznaczenie, ale znajdujemy dla tego nowe zastosowanie i rozszerzamy pierwotną ideę na inne dziedziny nauki.
Tak właśnie stało się z grami komputerowymi. Na początku swojego istnienia miały być jedynie źródłem rozrywki. Później, widząc, jak łatwo ta technologia trafiła do młodych ludzi, powstały gry edukacyjne, które łączyły rozrywkę z nauką, aby była ciekawsza. Dzięki postępowi ich twórcy starali się jak najbardziej urzeczywistniać stworzone światy, osiągając nowe możliwości technologiczne. Efektem tych działań są gry, w których jakość obrazu nie odróżnia fikcji od rzeczywistości, a świat wirtualny staje się tak bliski rzeczywistości, że zdaje się ożywiać nasze fantazje i marzenia. To właśnie ta technologia kilka lat temu wpadła w ręce naukowców, którzy starali się unowocześnić proces szkolenia lekarzy nowej generacji.
Trenuj i planuj
Na całym świecie szkoły i uniwersytety medyczne napotykają na poważną barierę w nauczaniu studentów medycyny i nauk pokrewnych – brak materiału biologicznego do badań. Chociaż łatwo jest wytwarzać komórki lub tkanki w laboratoriach do celów badawczych, staje się to coraz większym problemem. otrzymujące jednostki do badań. W dzisiejszych czasach ludzie rzadziej ratują swoje ciała do celów badawczych. Istnieje wiele przyczyn kulturowych i religijnych. Czego więc uczniowie powinni się nauczyć? Rysunki i wykłady nigdy nie zastąpią bezpośredniego kontaktu z eksponatem. Próbując poradzić sobie z tym problemem, powstał wirtualny świat, który pozwala odkrywać tajemnice ludzkiego ciała.
Wirtualny obraz serca i naczyń klatki piersiowej.
wt 2014, prof. Mark Griswold z Case Western Reserve University w USA, wzięła udział w badaniu systemu prezentacji holograficznej, który przenosi użytkownika do wirtualnego świata i pozwala mu na interakcję z nim. W ramach testów mógł zobaczyć świat hologramów w otaczającej rzeczywistości oraz nawiązać kontakt w wirtualnym świecie z drugą osobą - komputerową projekcję osoby w osobnym pomieszczeniu. Obie strony mogły rozmawiać ze sobą w wirtualnej rzeczywistości, nie widząc się. Efektem dalszej współpracy uczelni i jej pracowników z naukowcami były pierwsze prototypowe aplikacje do badania anatomii człowieka.
Stworzenie wirtualnego świata pozwala odtworzyć dowolną strukturę ludzkiego ciała i umieścić ją w cyfrowym modelu. W przyszłości możliwe będzie tworzenie map całego organizmu oraz eksploracja ludzkiego ciała w formie hologramu, obserwując go ze wszystkich stron, zgłębiając tajniki funkcjonowania poszczególnych narządów, mając przed oczami ich szczegółowy obraz. Studenci będą mogli studiować anatomię i fizjologię bez kontaktu z żywą osobą lub jej martwym ciałem. Co więcej, nawet nauczyciel będzie mógł prowadzić zajęcia w formie swojej projekcji holograficznej, nie będąc w danym miejscu. Znikną ograniczenia czasowe i przestrzenne w nauce i dostęp do wiedzy, możliwą barierą pozostanie jedynie dostęp do technologii. Wirtualny model pozwoli chirurgom uczyć się bez konieczności wykonywania operacji na żywym organizmie, a dokładność wyświetlania stworzy taką kopię rzeczywistości, że możliwe będzie wierne odwzorowanie realiów rzeczywistego zabiegu. w tym reakcje całego ciała pacjenta. Wirtualna sala operacyjna, cyfrowy pacjent? To jeszcze nie stało się osiągnięciem pedagogicznym!
Ta sama technologia pozwoli na zaplanowanie konkretnych zabiegów chirurgicznych dla konkretnych osób. Dzięki dokładnemu skanowaniu ciała i stworzeniu holograficznego modelu lekarze będą mogli poznać anatomię i chorobę pacjenta bez wykonywania inwazyjnych badań. Kolejne etapy leczenia zostaną zaplanowane na modelach chorych narządów. Rozpoczynając prawdziwą operację doskonale poznają ciało operowanej osoby i nic ich nie zaskoczy.
Trening na wirtualnym modelu ciała pacjenta.
Technologia nie zastąpi kontaktu
Powstaje jednak pytanie, czy wszystko można zastąpić technologią? Żadna dostępna metoda nie zastąpi kontaktu z prawdziwym pacjentem i jego ciałem. Nie da się cyfrowo zobrazować wrażliwości tkanek, ich struktury i konsystencji, a tym bardziej ludzkich reakcji. Czy można cyfrowo odtworzyć ludzki ból i strach? Mimo postępu technologicznego młodzi lekarze nadal będą musieli spotykać prawdziwych ludzi.
Nie bez powodu kilka lat temu zalecono uczestnictwo studentom medycyny w Polsce i na świecie sesje z prawdziwymi pacjentami i kształtują swoje relacje z ludźmi, a kadra naukowa oprócz zdobywania wiedzy uczy się także empatii, współczucia i szacunku dla ludzi. Często zdarza się, że pierwsze prawdziwe spotkanie studentów medycyny z pacjentem następuje podczas stażu lub stażu. Wyrwane z akademickiej rzeczywistości, nie potrafią rozmawiać z pacjentami i radzić sobie z ich trudnymi emocjami. Jest mało prawdopodobne, aby dalsze oddzielenie studentów od pacjentów spowodowane nową technologią miało pozytywny wpływ na młodych lekarzy. Czy pomożemy im po prostu pozostać ludźmi, tworząc doskonałych profesjonalistów? W końcu lekarz nie jest rzemieślnikiem, a los chorego w dużej mierze zależy od jakości kontaktu międzyludzkiego, od zaufania, jakim pacjent obdarza swojego lekarza.
Dawno temu pionierzy medycyny – czasem nawet z naruszeniem etyki – zdobywali wiedzę wyłącznie na podstawie kontaktu z ciałem. Obecna wiedza medyczna jest właściwie wynikiem tych poszukiwań i ludzkiej ciekawości. O ileż trudniej było poznać rzeczywistość, wciąż nic nie wiedząc, dokonywać odkryć, opierając się wyłącznie na własnym doświadczeniu! Wiele zabiegów chirurgicznych zostało opracowanych metodą prób i błędów i choć czasami kończyło się to tragicznie dla pacjenta, nie było innego wyjścia.
Jednocześnie to poczucie eksperymentowania na ciele i żywej osobie w pewien sposób nauczyło szacunku do obu. To sprawiło, że myślałem o każdym zaplanowanym kroku i podejmowałem trudne decyzje. Czy wirtualne ciało i wirtualny pacjent mogą uczyć tego samego? Czy kontakt z hologramem nauczy nowe pokolenia lekarzy szacunku i współczucia, a rozmowa z wirtualną projekcją pomoże rozwinąć empatię? Z tym problemem borykają się naukowcy wdrażający technologie cyfrowe na uczelniach medycznych.
Niewątpliwie wkładu nowych rozwiązań technicznych w kształcenie lekarzy nie sposób przecenić, ale nie wszystko da się zastąpić komputerem. Cyfrowa rzeczywistość pozwoli specjalistom na uzyskanie idealnego wykształcenia, a także pozwoli im pozostać „ludzkimi” lekarzami.
Wizualizacja technologii przyszłości - model ludzkiego ciała.
Wydrukuj modele i szczegóły
W światowej medycynie istnieje już wiele technologii obrazowania, które kilka lat temu uważano za kosmiczne. Co mamy pod ręką rendery 3D to kolejne niezwykle przydatne narzędzie stosowane w leczeniu trudnych przypadków. Choć drukarki 3D są stosunkowo nowe, w medycynie są stosowane od kilku lat. W Polsce stosuje się je głównie w planowaniu leczenia, m.in. operacja serca. Każda wada serca jest wielką niewiadomą, ponieważ nie ma dwóch takich samych przypadków, a czasami lekarzom trudno jest przewidzieć, co może ich zaskoczyć po otwarciu klatki piersiowej pacjenta. Dostępne nam technologie, takie jak rezonans magnetyczny czy tomografia komputerowa, nie są w stanie dokładnie pokazać wszystkich struktur. Istnieje zatem potrzeba głębszego zrozumienia ciała konkretnego pacjenta, a lekarze dają taką możliwość za pomocą XNUMXD obrazów na ekranie komputera, które następnie przekładają się na przestrzenne modele wykonane z silikonu lub tworzywa sztucznego.
Polskie ośrodki kardiochirurgii od kilku lat stosują metodę skanowania i mapowania struktur serca w modelach 3D, na podstawie których planowane są operacje.. Często zdarza się, że tylko model przestrzenny ujawnia problem, który podczas zabiegu zaskoczyłby chirurga. Dostępna technologia pozwala nam uniknąć takich niespodzianek. Dlatego tego typu badanie zyskuje coraz więcej zwolenników, a w przyszłości kliniki wykorzystują w diagnostyce modele 3D. W podobny sposób tę technologię wykorzystują specjaliści z innych dziedzin medycyny i stale ją rozwijają.
Niektóre ośrodki w Polsce i za granicą prowadzą już pionierskie operacje wykorzystujące: endoprotezy kostne lub naczyniowe drukowane w technologii 3D. Ośrodki ortopedyczne na całym świecie drukują 3D protezy kończyn, które są idealnie dopasowane do konkretnego pacjenta. I co ważne są znacznie tańsze od tradycyjnych. Jakiś czas temu ze wzruszeniem oglądałem fragment reportażu przedstawiającego historię chłopca z amputowaną ręką. Otrzymał wydrukowaną na XNUMXD protezę, która była idealną repliką ramienia Iron Mana, ulubionego superbohatera małego pacjenta. Była lżejsza, tańsza i, co najważniejsze, idealnie dopasowana niż tradycyjne protezy.
Marzeniem medycyny jest wykonanie każdej brakującej części ciała, którą można zastąpić sztucznym odpowiednikiem w technologii 3D, dostosowanie stworzonego modelu do wymagań konkretnego pacjenta. Tak spersonalizowane „części zamienne” wydrukowane w przystępnej cenie zrewolucjonizowałyby współczesną medycynę.
Badania nad systemem hologramów są kontynuowane we współpracy z lekarzami wielu specjalności. Już się pojawiają pierwsze aplikacje z anatomią człowieka a pierwsi lekarze poznają holograficzną technologię przyszłości. Modele 3D na stałe wpisały się we współczesną medycynę i pozwalają opracowywać najlepsze zabiegi w zaciszu własnego gabinetu. W przyszłości wirtualne technologie rozwiążą wiele innych problemów, z którymi medycyna próbuje walczyć. Przygotuje nowe pokolenia lekarzy i nie będzie granic w rozpowszechnianiu nauki i wiedzy.
