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Los científicos crean el modelo virtual 3D del órgano antes de la operación

Durante operaciones como mínimo invasores, un cirujano tiene que confiar en la información visualizada en la pantalla: Un modelo virtual 3D del órgano respectivo muestra donde se localiza un tumor y donde los buques sensibles pueden ser encontrados. El tejido suave, tal como el tejido del hígado, sin embargo, deforma durante la respiración o cuando el escalpelo es aplicado. El archivo endoscópico de las cámaras en tiempo real cómo la superficie deforma, pero no muestra la deformación de estructuras más profundas tales como tumores. Los científicos jovenes del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (ESTUCHE) ahora han desarrollado un método capaz en tiempo real del cómputo para adaptar el órgano virtual al perfil superficial deformado.

El principio aparece ser simple: De acuerdo con datos de imagen de la tomografía de computador, los científicos construyen un modelo virtual 3D del órgano respectivo, incluyendo el tumor, antes de la operación. Durante la operación, las cámaras exploran la superficie del órgano y generan una máscara rígida del perfil. A este molde virtual, el modelo 3D entonces es ajustar ajustado, como la jalea a una forma dada. El grupo joven del investigador del Dr. Stefanie Speidel analizaba este problema geométrico de la adaptación de la forma de la perspectiva física. “Modelamos el perfil superficial como eléctricamente negativa y el modelo del volumen del órgano como eléctricamente el positivo cargado,” Speidel explica. “Ahora, atráigase y el modelo elástico del volumen resbala dentro de la máscara inmueble del perfil.” El modelo adaptado 3D entonces revela al cirujano cómo el tumor se ha movido con la deformación del órgano.

Las simulaciones y los experimentos usando un hígado fantasma de la cierre-a-realidad han demostrado que el método electroestático-elástico incluso trabaja cuando solamente las partes del perfil superficial deformado están disponibles. Ésta es la situación usual en el hospital. El hígado humano es rodeado por otros órganos y, por lo tanto, solamente en parte visible por las cámaras endoscópicas. “Solamente esas estructuras que se determinan sin obstrucción mientras que las piezas del hígado por nuestro sistema se destinan una carga eléctrica,” dice al Dr. Stefan Suwelack que, como parte del grupo de Speidel, escribió su tesis del Ph.D. en este tema. Los problemas se presentan solamente, si menos que la mitad de la superficie deformada es lejos visible. Para estabilizar el cómputo en estos casos, los investigadores del ESTUCHE pueden utilizar puntos de referencia sin obstrucción, tales como buques de cruce. Su método, sin embargo, en contrario a otros no confía en tales referencias desde el principio.

Además, el modelo de los investigadores del ESTUCHE es más exacto que métodos convencionales, porque también considera los factores biomecánicos del hígado, tales como la elasticidad del tejido. Tan por ejemplo, el hígado fantasma usado por los científicos consiste en dos diversos silicones: Un material más duro para la cápsula, es decir la granada exterior del hígado, y de un material más suave para el tejido interno del hígado.

Como resultado de su aproximación física, los científicos jovenes también tenidos éxito en acelerar el proceso del cómputo. Mientras que la adaptación de la forma fue descrita por energías electroestáticas y de elástico, encontraron una única fórmula matemática. Usando esta fórmula, incluso las computadores convencionales equipadas de una única unidad central funcionan solamente tan rápidamente que el método es competitivo. El contrario a los métodos convencionales del cómputo, sin embargo, el nuevo método también se adapta para las computadores paralelas. Usando tal computador, el grupo joven del investigador ahora proyecta modelar deformaciones del órgano estable en tiempo real.

Source:

Karlsruhe Institute of Technology