På tur gennem hjertet

Danske forskere bruger virtual reality til at forbedre hjertekirurgi

Passagen mellem de to hjertekamre er trang.

Forsigtigt bevæger vi os frem mellem de fløjlsbløde vægge og søjlegange ud mod det tragtformede blodkar. På vejen passerer vi forbi den fine muskel, der holder hjerteklappen i spænd.

Vi er på en rejse i hjertets indre.

Den lyserøde pumpemuskel er så virkelig, at man får lyst til at række ud og røre ved den.

Men der er ikke noget at mærke - for hjertet er virtuelt. Det man ser og oplever er bare et kunstigt billede, som vokser op fra bordpladen - en såkaldt holobench. Hjertet kan kun ses gennem et par 3D-briller, og den virtuelle muskel kan kun vendes og drejes ved hjælp af et par elektroniske tænger, der hurtigt manøvrerer rundt på det flygtige billede.

Vi befinder os i et lille, dunkelt rum på Center for IT-forskning i Århus.

3D model af patienten

Her forsøger danske forskere at komme på forkant med hjerteforskningen ved hjælp af Virtual Reality. En kraftig grafisk computer omdanner komplekse data til rumlige billeder på holobenchen, og udstyrer dermed hjertekirurgen med røntgenøjne. Ved at se på hjertet, der ligger på den holografiske arbejdsbænk, kan han kigge ned under hud og væv og få en forsmag på, hvad der møder ham, når han lukker op for patienten.

At lægerne kan få indblik i, hvordan hjertet nøjagtig ser ud, inden de opererer, får uvurderlig betydning for hjertekirurgien, forudser forskningslektor ved Institut for Eksperimentel Klinisk Forskning, Erik Morre Pedersen fra hjerte-, lunge- og karkirurgisk afdeling på Skejby Sygehus.

»I dag må kirurgen nøjes med at forestille sig, hvordan de omfattende strukturer ser ud i virkeligheden. Ud over informationer fra hjertediagrammer, todimensionale scanninger, røntgenbilleder og andre analyser har han kun fantasien til hjælp,« fortæller han.

MR-billeder sættes sammen

De tredimensionale billeder skal bruges til at behandle patienter - især børn - med medfødte hjertelidelser.

Hjørnestenene i 3D-konstruktionerne er traditionelle magnetiske MR-scanninger, der ser gennem både knogler, hud, fedt, brusk, væv og blod. Traditionelt hænges rækken af todimensionale billeder op på en lystavle, hvor kirurgen kan studere dem ét for ét. Men ved hjælp af avancerede computerprogrammer bliver billederne her sat sammen til rumlige, virtuelle billeder.

På MR-centret forsøger man at forbedre kvaliteten af MR-scanninger af hjertet, så 3D-forskerne har et godt datasæt at arbejde videre med. Men det er ikke nemt, for i modsætning til andre dele af kroppen er hjertet i konstant bevægelse. Den kraftige muskel trækker sig rytmisk sammen og bliver tilmed flyttet op og ned af mellemgulvet. Derfor kræver det meget nøjagtige optagelser, hvis man skal lave brugbare billeder.

Det store ønske med den nye teknologi er, at det i fremtiden bliver muligt at helbrede patienter, man ikke kan behandle i dag.

Teknologien er især god til diagnosticering og planlægning af komplekse operationer, hvor risikoen for at det kan gå galt, er stor. Som eksempelvis ved svære hjerteoperationer på børn, hvor præcision er afgørende, fordi hjertet efterfølgende skal kunne fortsætte med at vokse.

Men også ved operationsbordet kan kirurgen med stor fordel følge 3D-optagelser af patientens krop. Når kirurgen på computerskærmen kan se, hvordan der ser ud i kroppens inderste, behøver han ikke skære et stort hul gennem brystbenet, men kan klare operationen gennem små kikkerthuller.

Desuden kan kirurgen på skærmen forstørre billedet, så han arbejder med noget, der er fem gange større end normalt. Så gør det ikke så meget, at han ryster en smule med hånden.

Ifølge Erik Morre Pedersen er robotkirurgi, hvor kirurgen fjernstyrer skalpellen, stærkt på vej frem.

Fjernkirurgi

»I Paris er femten hjertepatienter nu blevet opereret af en kirurg, der stod en meter væk fra patienten. Og kan man sidde en meter væk, kan man også befinde sig flere hundrede kilometer væk. I praksis nærmer det sig, at man kan opholde sig i Berlin og operere en patient i Tromsø,« fortæller Erik Morre Pedersen.

De tredimensionale modeller skal også bruges til træning af unge kirurger. Et af kirurgiens problemer i dag er mangel på tid til at øve sig i. Det kræver mange års erfaring at blive en god kirurg, men håbet er, at de studerende ved hjælp af holobænken hurtigere får en intuitiv fornemmelse af, hvordan en hjerteoperation forløber.

Den virtuelle hjertemodel på Center for IT-forskning skal stadig udbygges. Den skal have en bedre opløsning og skyggelægning, så billedet bliver mere detaljeret. Eksempelvis er det svært på MR-scanningerne at adskille, hvad der er blod og muskel - noget, der stadig bliver programmeret manuelt.

»Det kræver års forskning, før vi har udviklet en effektiv og billig løsning. Men vi tror på teknologien, og så er det vigtigt at være på forkant i Danmark, så vi kan vurdere, hvad der er godt og skidt,« mener ass. professor, Jørgen Lindskov Knudsen, Datalogisk Institut, Aarhus Universitet.

Han leder projektet CAVI - Center for Avanceret Visualisering og Interaktion, hvor virksomheder, offentlige institutioner og universitetsforskere er gået sammen om at udvikle Virtual Reality.

Jørgen Lindskov Knudsen mener, der er store fordele ved de virtuelle modeller, der for første gang gør det muligt for forskeren at røre ved sine data.

»Vi har i mange år haft 3D computergrafik, men holobenchen får modellen om på den rigtige side af glasset. Modellen bliver fysisk, fordi den træder ind i vores virkelighed,« fastslår Jørgen Lindskov Knudsen, der mener at Virtual Reality udvider vores fysiske verden.

I fremtiden forudser han et langt større samspil mellem computeren og vores krop, så man kan bevæge og røre de virtuelle objekter direkte med hænderne. Desuden vil der blive udviklet føleteknikker, så man kan mærke forskel på, om det er hud eller granit, man skærer i.

Centret i Århus er det eneste sted i Danmark, der har en virtuel arbejdsbænk. På Ålborg Universitet har man lavet en stor virtuel hule - en såkaldt holocave, hvor billeder bliver projiceret på vægge, loft og gulv. Her kan man stå inde i 3D-modellen og i realtid bevæge sig rundt, foretage ændringer i objekterne og med det samme aflæse konsekvenserne.

»Selv om de virker avancerede i dag, vil maskinerne om få år blive betragtet som teknologiske dinosaurer,« forudser Jørgen Lindskov Knudsen.

Spil presser på

..

BRANCHENYT
Læs også