horizon Section
Ce fait frappe la maison la première fois qu'une personne voit une opération chirurgicale. Toutes les fonctions de l'organisme découlent de pièces qui sont emballés solides et travailler dans l'obscurité totale. C'est une révélation non moins étonnant d'être évidente.
Les gens qui veulent travailler à l'intérieur de cet univers sont confrontés à une vérité ironique. Ils doivent violer l'ordre naturel du corps avant de pouvoir comprendre ou de le réparer. La première tâche de l'anatomiste et le chirurgien est de créer un espace et d'admettre la lumière. Ils ne peuvent pas travailler sur les termes du corps, peu importe la qualité de leurs compétences.
Ce problème, bien sûr, ne peut pas être surmonté. Néanmoins, pendant des siècles, les étudiants de l'anatomie ont cherché des moyens de saisir la complexité du corps dans son état non perturbé. La plupart du temps, cela a été fait en tirant des composants du corps de dizaines d'angles et les niveaux de dissection.
Les images sont faites sur la base de la structure (comme le squelette), fonction (tube digestif), région (tête ou thorax) ou couche (muscles profonds du dos). Ces vues, recueillies dans les atlas, sont parmi les documents les plus anciens, les plus importants et les plus belles de la médecine.
L'idée du Visible Human Project est venue de Michael Ackerman, un ingénieur biomédical à la Bibliothèque nationale de médecine (NLM), une branche des Instituts nationaux de la santé et la plus grande bibliothèque médicale au monde.
En 1987, il a donné une conférence à la faculté de médecine de l'Université de Washington sur l'utilisation des ordinateurs en médecine. Par la suite, un anatomiste a suggéré que, si la NLM voulait vraiment mettre les ordinateurs à bon escient dans la formation médicale, il faut trouver un moyen d'informatiser un atlas de l'anatomie humaine.
Ackerman a présenté l'idée à, Donald A. B. Lindberg, directeur de la NLM. Plusieurs années auparavant, un comité de planification à long terme organisée par Lindberg avait suggéré que la bibliothèque, la plupart du temps un dépôt pour les mots, essayez également de déterminer comment devenir un propagateur d'images, qui, après tout, sont au cœur de la chirurgie, la pathologie et bien d'autres branches de la médecine.
Aujourd'hui, plus de 1000 entreprises et institutions dans plus de 41 pays ont été autorisés à utiliser les informations produites par le Visible Human Project à des fins multiples.
Plusieurs entreprises font de CD-ROM atlas ou sur Internet qui permettront aux étudiants de pratiquement disséquer une couche de corps par couche, d'isoler des structures telles que les muscles et les organes et les tournent dans l'espace en trois dimensions. D'autres entreprises utilisent les données pour prendre de meilleures mannequins de crash test, la conception des prothèses articulaires et de faire des simulateurs pour les procédures médicales courantes.
« Certaines des vues anatomiques étaient littéralement impossible avant cela, » dit Lindberg. « Vous entendez même les experts disent: « Mon Dieu, je n'ai jamais vu un tel point de vue. »
Le visible l'utilité humaine découle en fin de compte du fait qu'il se compose de beaucoup d'images très nettes.
Ils sont de section transversale, ou « transversal », coupes # 150; à savoir, si les corps avaient été debout, les coupes auraient été parallèles au sol. Le volume en trois dimensions d'un objet peut alors être approchée par l'empilement et l'addition d'un nombre infini de ces vues en deux dimensions.
Bien sûr, l'ensemble de données Visible Human ne dispose pas d'un nombre infini de plans de coupe. Mais il y a des milliers, beaucoup plus que ce qui avait été enregistré dans une dissection transversale d'un corps humain.
L'acquisition des images est une prouesse technique de premier ordre, et non un pour les faibles de l'estomac.
Lorsque le NLM annoncé pour les soumissionnaires désireux de couper un corps humain en tranches fines et photographier chaque tranche, il y avait beaucoup plus d'intérêt que ne l'avait prévu. Environ 100 des quelque 120 écoles de médecine américaines, collaborant à diverses combinaisons, formé six consortiums d'appliquer le contrat.
Les travaux proprement dits sur les cadavres # 150; un premier mâle, une femelle, puis # 150; eu lieu à l'Université du Colorado Health Sciences Center à Denver. Sous la direction de deux scientifiques, Victor Spitzer et David Whitlock, les premiers corps ont subi CAT la tête aux pieds et IRM avant d'être congelé solide.
Il est plus exact de dire que les cadavres ont été fraisés plutôt que coupé en tranches. Les corps ont été emballés dans de la glace sèche et entouré d'une suspension d'alcool congelée à des températures comprises entre moins 90 et moins 60 degrés Fahrenheit.
A partir d'une extrémité d'une section de corps, une râpe rotative broyé le tissu à une profondeur spécifiée. Chez l'homme, cette profondeur était de 1 mm. Chez la femme anatomiquement plus compliquée, il était .33 mm, fournissant trois fois plus de détails.
Chaque tour de fraisage exposé une surface lisse, hard rock dans lequel les caractéristiques anatomiques étaient visibles comme le grain dans un journal. La surface a ensuite été photographié en utilisant les deux appareils photo argentiques et numériques conventionnels avant le retrait de la prochaine « cryosection. »
Chaque cycle requis de trois à 15 minutes pour terminer, et l'équipe du Colorado pourrait faire environ 50 chaque jour. Le travail était méticuleux car, une fois la râpe a commencé, il n'y avait pas de seconde chance. Le tissu est sorti dans une poudre congelée, qui a été collectée, stockée et, finalement, « incinéré d'une manière respectueuse », selon un fonctionnaire NLM.
Mais le résultat était essentiellement des données brutes lorsque la bibliothèque a publié à la communauté scientifique. Une grande partie du travail des quatre dernières années, menée dans des dizaines de laboratoires informatiques dans le monde entier, a consisté à rendre les données plus utilisable.
Le travail de définition et caractéristiques d'étiquetage est appelé « segmentation ». Curieusement, c'est un pas fait en grande partie à la main. En dépit de la nature de haute technologie de tant du projet humain visible, cette tâche essentielle est réalisée d'une manière qui rappelle l'atelier d'un artiste de la fin du Moyen Age.
Par exemple, Animation Engineering, Inc. d'Ames, Iowa, a remporté un contrat de la NLM aux images du segment de la poitrine, ou thoracique, la cavité du mâle. Un anatomiste appellerait un cryosection sur l'écran d'ordinateur et, à l'aide d'un pointeur de la souris, décrire chaque structure anatomique. Ces bords délimités, et les noms des structures qu'ils décrites, puis ont été ajoutés sous forme numérique à la base de données. illustrateurs médicaux ont examiné les images « main améliorés ».
Ingénierie d'animation et d'autres entreprises développent des algorithmes informatiques pour mécaniser, au moins en partie, la tâche de segmentation. Certains programmes peuvent suivre et étiqueter des structures spécifiques, telles que les vaisseaux sanguins. Mais les ordinateurs, en général, ne sont pas très bons à la détection des bords dans les images; les humains sont très bon.
« Développement d'algorithmes de segmentation généralisée est encore assez loin », a déclaré Adrian Sannier, un cadre d'animation technique. Par conséquent, à un moment donné, la société avait 15 anatomistes formés qui travaillent dur à ce travail.
Le projet a donné lieu à de nombreux produits commerciaux. aides pédagogiques pour l'enseignement de l'anatomie sont peut-être les utilisations les plus évidentes, et de nombreuses applications sont en cours d'élaboration. Il semble probable que les visites générées par ordinateur du corps humain deviendra une partie standard de cours d'anatomie.
D'autres utilisations des informations numérisées sont susceptibles d'avoir un effet plus direct sur les « consommateurs » de soins médicaux. Plusieurs entreprises utilisent les données humaines visibles pour trouver des moyens d'extraction d'informations en trois dimensions de la CAT et l'IRM. Le projet est particulièrement bon pour cela parce que des informations anatomiques sur les corps sont stockées sous trois formes # 150; les photographies numérisées, tomodensitogrammes et IRM. Dans la plupart des avions de corps, il y a des images à l'aide de chaque méthode.
En utilisant la relation entre les photos très détaillées et des données CAT et IRM moins détaillées, les informaticiens sont à écrire des programmes qui transforment les empilés, vues en deux dimensions de l'imagerie clinique dans une reconstruction virtuelle en trois dimensions d'une structure anatomique, comme un muscle ou un organe.
La grande taille de l'ensemble de données, et la richesse des images, facilite cette tâche difficile. En utilisant les 3-D reconstructions cryosection comme un « étalon-or » pour la qualité, les programmeurs peuvent déterminer quelles informations doivent être extraites des tomodensitogrammes et imagerie par résonance magnétique afin de créer des images 3-D cliniquement utiles d'eux.
« L'importance de l'ensemble des données humaines visible est qu'il a unifié les trois modalités # 150; cryosection, CT [CAT] et l'IRM # 150; et que tant la segmentation a été fait dans un domaine qui pourrait être appliqué à une autre », dit Adrian Sannier de l'animation d'ingénierie.
En utilisant les enseignements tirés des données humaines visibles, l'entreprise Iowa a récemment développé un algorithme pour une entreprise qui fait « stents vasculaires. »
Endoprothèses sont des tubes creux insérés dans les artères malades ou bloquées pour renforcer les vaisseaux ou rétablir leur diamètre normal. La société a fait stent pour le traitement des anévrismes, ou un ballon dangereux, de l'aorte abdominale, l'artère principale tronc qui descend du cœur dans l'abdomen.
Les stents sont serpentent dans l'aorte avec un cathéter, puis à ressorts ouvert dans le point faible, ce qui donne esssentially le récipient une nouvelle paroi intérieure. Choisir le stent de la bonne taille est impératif.
L'algorithme permet aux médecins de prendre des données normales de balayage de CAT à partir d'un patient et l'utiliser pour construire un modèle 3-D informatisé de l'aorte, y compris les détails cruciales sur contours internes et des irrégularités. Cela permet au pgysician de planifier la meilleure procédure et de choisir le stent droit de taille avec plus de confiance.
D'autres sociétés travaillent sur les moyens d'explorer d'autres organes internes. Certains experts prédisent que, dans l'avenir, les procédures comme la colonoscopie # 150; maintenant effectuée, mal à l'aise, avec un grand dispositif à fibre optique inséré dans le côlon # 150; sera effectuée à l'aide tomodensitogrammes classiques reconfigurés pour produire des images 3-D.
La tête est le principal lieu où cela semble être le cas. La solution? coupes fines.
Victor Spitzer, chef de l'équipe du Colorado, a récemment terminé cryosectioning une tête humaine et le cou. Il a fait 3.000 tranches, un tiers plus ont été effectuées sur l'ensemble visible cadavérique humain de sexe masculin il y a cinq ans.