Je možná redukcia röntgenových lúčov
Medicína 31.01.2019 lz
Nový matematický model lebky by v budúcnosti mohol pomôcť pri lekárskych vyšetreniach hlavy s minimom alebo dokonca úplne bez röntgenových lúčov, a tak výrazne znížiť radiačnú záťaž pre pacientov.
Prof. Dr. Ulrich Schwanecke, vedúci výskumnej skupiny pre počítačové videnie a zmiešanú realitu na univerzite RheinMain | © RheinMain University
Rovnaký model je možné použiť aj na rekonštrukciu tváre z lebky. Môže preto pomôcť aj pri riešení trestných vecí. Vedci z Cluster of Excellence Cognitive Interaction Technology (CITEC) na Bielefeldskej univerzite, RheinMain University a Johannes Gutenberg University Mainz teraz zverejnili tento model.
Mnoho detí a dospievajúcich nosí strojčeky určitý čas, pretože majú nesprávne zarovnané čeľuste. Na prispôsobenie výstuh príslušnej čeľusti je potrebné rozsiahle vyšetrenie. Patria sem aj vyšetrenia röntgenovými lúčmi, pri ktorých sa zvyčajne zaznamenáva celá čeľusť.
Čo najmenej žiarenia
Dnešné röntgenové prístroje sú modernejšie ako doteraz a dajú sa používať cielene. „Dávka z röntgenového žiarenia sa však od 90. rokov rok čo rok preukázateľne zvyšuje, takže je potrebné privítať všetky radiačné ochranné opatrenia. Najmä deti a dospievajúci, ktorí majú neprimerane zvýšenú citlivosť na žiarenie, by mali byť vystavení čo najmenšiemu žiareniu, “hovorí prof. Dr. Ralf Schulze z kliniky pre orálnu a maxilofaciálnu chirurgiu v Mainz University Medical Center. Vedie pracovnú skupinu vo výskumnom zameraní BiomaTiCS - Biomateriály, tkanivá a bunky vo vede na Univerzite Johannes Gutenberg v Mohuči (JGU), ktorá sa zaoberá interakciou tkanív a buniek s exogénnymi materiálmi a povrchmi.
Aktuálna publikácia Neuroradiologickej kliniky a polikliniky pre ortodonciu vo Fakultnej nemocnici v Heidelbergu ukazuje nové možnosti plánovania ortodontickej liečby pomocou MRI.
Maximálne jeden röntgen a sken tváre
Venuje sa tiež výskumu v spoločnom projekte Kephalos na RheinMain University of Applied Sciences, ktorý vedie Prof. Dr. Ulrich Schwanecke, vedúci výskumnej skupiny pre počítačové videnie a zmiešanú realitu. Ďalšími partnermi projektu sú Prof. Dr. Elmar Schömer z Inštitútu pre počítačové vedy na Univerzite Johannesa Gutenberga v Mainzi a prof. Dr. Mario Botsch, vedúci výskumnej skupiny „Počítačová grafika a spracovanie geometrie“ z Klastra excelentnosti CITEC na Bielefeldskej univerzite.
Cieľom projektu je vyvinúť metódu, ktorá umožní vypočítať tvar lebky tváre na základe maximálne jedného röntgenového žiarenia v spojení so skenom tváre. To by mohlo pri niektorých vyšetreniach výrazne znížiť dávku žiarenia. "Projekt ukázal, že je možné vypočítať lebku iba pomocou skenovania tváre." Toto sme pôvodne nečakali, “hovorí Schwanecke.
Čím viac údajov, tým jemnejší model
Prezentovaná metóda je založená na štatistických modeloch, ktoré popisujú odchýlky v tvárach, lebkách tváre a hrúbke kože na tvári. Na získanie modelov výskumníci analyzovali trojrozmerné obrázky približne 40 lebiek a 80 tvárí, z ktorých väčšina pochádzala z lekárskeho centra Univerzity v Mohuči.
Z toho vedci vyvinuli svoje modely, ktoré sú založené na množstve meracích bodov, ktoré sú spojené trojuholníkmi a pokrývajú tvár alebo lebku ako sieť s trojuholníkovými okami. Presná poloha rohových bodov týchto trojuholníkov je pre každú tvár alebo lebku odlišná. Vyvinuté štatistické modely teraz kódujú štatistické rozdelenie rohových bodov pre analyzované obrazy lebiek alebo tvárí. „Čím viac údajov máme, tým je model presnejší,“ vysvetľuje Botsch.
Model je možné aplikovať v dvoch smeroch
Čo je také zvláštne na modeli? Môže byť použitý v dvoch smeroch. "Naším prvým cieľom bolo vypočítať lebku človeka na základe tvaru jeho tváre," hovorí Schwanecke. Táto metóda bola zverejnená vlani v septembri na workshope Eurographics Workshop on Visual Computing for Biology and Medicine. Ale funguje to aj opačne: vedci môžu rekonštruovať, ako by mohla vyzerať tvár, keby mali lebku. „Je to zaujímavé napríklad pre súdne lekárstvo alebo pre antropológiu.“
Pomocou modelu potom možno vypočítať trojrozmerný tvar tváre. Vyzerá to však veľmi odlišne, podľa toho, či je človek veľmi štíhly alebo má nadváhu. „Vytvárame preto rôzne varianty,“ vysvetľuje Jascha Achenbach, ktorá na projekte pracuje ako doktorandka v Bielefelde. Koža na lebke vyzerá skutočne pomerne tenko a priliehavo. Preto by sa dalo predpokladať, že je možné ľahko odvodiť lebku z tváre. „Ale to nie je také ľahké,“ hovorí profesor Dr. Botsch. Jedným z dôvodov je to, že hrúbka kože sa veľmi líši: v závislosti od toho, aká je hrubá alebo tenká v jednotlivých oblastiach, môže lebka pod nimi vyzerať veľmi odlišne. Ale to je presne to, čo teraz zohľadňujú štatistické modely.
Menej röntgenového žiarenia počas ortodontických ošetrení
„Predpokladám, že na základe týchto modelov môžeme napríklad znížiť počet röntgenových vyšetrení pre ortodontické ošetrenie,“ hovorí profesor Dr. Kútik labute. To tiež očakávajú Thomas Gietzen a Robert Brylka z RheinMain University of Applied Sciences. Pracujete ako doktorand v projekte Kephalos. "Pre náš výpočet je potrebný iba povrchový sken tváre." To možno podporiť aj jediným röntgenovým lúčom zboku, “hovorí Thomas Gietzen.
Projekt Kephalos je financovaný federálnym ministerstvom školstva a výskumu. (idw, červená)