Obraz pracy serca dostępny w 4D

FIR

Oprogramowanie GE Healthcare zostało stworzone na potrzeby najnowszych ultrasonografów przeznaczonych do badania układu sercowo-naczyniowego. Pozwala zobaczyć pracę serca w 4D – trzech wymiarach przestrzennych i jednym wymiarze czasowym.

Lekarze mogą zobaczyć pracę serca w trzech wymiarach przestrzennych i jednym wymiarze czasowym. fot. GE Healthcare
Dzięki temu jak na dłoni widać m.in. krew wirującą wokół skrzepów tworzących się w arteriach. Oprogramowanie zaprojektowano w oparciu o metody przetwarzania danych wykorzystywane w superkomputerach oraz przekaźniki i odbiorniki, stosowane w radarach, aparatach sejsmologicznych i technologiach WiFi.

„Obraz jest niewiarygodny. Zupełnie jakbyśmy stali nad otwartą klatką piersiową i spoglądali na bijące serce” – mówi kardiolog dr Bijoy Khandheria.

Specjalista dodaje, że tradycyjne techniki ultrasonograficzne pozwalają lekarzom na obrazowanie serca, choć z mniejszą szczegółowością niż by sobie tego życzyli.

„Wykorzystujemy sygnał do tworzenia obrazu serca warstwa po warstwie, a następnie staramy się w wyobraźni poskładać je, żeby zobaczyć organ w całości. Zawsze jednak wiąże się to z pewnym stopniem niepewności co do tego, jak on w rzeczywistości wygląda”. – tłumaczy kardiolog.

Nowe oprogramowanie o nazwie cSound tworzy obraz ludzkiego ciała wykorzystując praktycznie nieograniczoną ilość danych. Nie pozbywa się danych, których nie jest w stanie przetworzyć, jak ma to miejsce w przypadku tradycyjnej technologii, lecz zapisuje je w pamięci urządzenia. Zespół naukowców GE stworzył algorytmy, które najpierw przetwarzają i analizują wszystkie przechowywane w pamięci dane, a następnie wybierają najlepsze sygnały z dokładnością co do pojedynczego piksela.

Możliwości obliczeniowe cSound pozwalają dokonywać obrazowania w czasie rzeczywistym, w zaledwie jedną sekundę przetwarzając ilość danych odpowiadającą pojemności dysku DVD. Oprogramowanie zaprojektowano w oparciu o metody przetwarzania danych wykorzystywane w superkomputerach oraz przekaźniki i odbiorniki stosowane w radarach, aparatach sejsmologicznych i technologiach WiFi.

Nowoczesny ultrasonograf wysyła wiązki fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości niesłyszalnej dla ludzkiego ucha. Rozprzestrzeniają się one po ciele, a ich echo rejestrowane przez aparat pozwala określić kształty narządów wewnętrznych. Technologia ta działa na podobnej zasadzie jak sonary w łodziach podwodnych. Metoda ta świetnie nadaje się do zbadania jak poważny jest wyciek krwi w okolicach zastawki, co pozwala ocenić z jak poważnym problemem mamy do czynienia.

„Jakość obrazu jest niemal dokładnie taka sama jak gdybym oglądał zastawkę obracając ją w palcach. To źródło nieocenionej wiedzy dla chirurgów przygotowującym się do operacji”. – wyjaśnia dr Khandheria.

Inspiracją dla stworzenia cSound był system ultrasonograficzny 4D wykorzystywany do obrazowania płodu podczas ciąży.

„Obydwa algorytmy są podobne, choć istnieją między nimi znaczące różnice. Przy obrazowaniu płodu w 4D celem jest uzyskanie jak najbardziej gładkiego obrazu skóry. Tymczasem kardiolodzy chcą dostrzec różnice w tkance serca. Dlatego też specjalnie dla nich stworzyliśmy kolorystyczne mapy, które spełniają właśnie tę funkcję” – wyjaśnia Erik Steen, jeden z informatyków GE pracujących nad cSound.

Nowoczesne oprogramowanie ultrasonograficzne jest już wykorzystywane m.in. przez lekarzy z Aurora St. Luke’s Medical Center w Milwaukee w stanie Wisconsin.