Όλα ξεκίνησαν όταν ένας διδακτορικός φοιτητής διεγνώσθη με όγκο στον εγκέφαλο. Ο Brian Keating, ο οποίος έκανε το διδακτορικό του στην ομάδα Mediated Matter του Media Lab του ΜΙΤ, ήθελε να κατανοήσει καλύτερα το τι συνέβαινε στο κεφάλι του πριν προχωρήσει σε επέμβαση για την αφαίρεση του όγκου.
Συγκέντρωσε τα ιατρικά του δεδομένα και άρχισε να εκτυπώνει σε τρισδιάστατη μορφή τις μαγνητικές (MRI) και υπολογιστικές του τομογραφίες (CT). Ωστόσο, απογοητεύτηκε από το γεγονός ότι οι υπάρχουσες μέθοδοι ήταν απαγορευτικά χρονοβόρες, δυσκίνητες και αποτύγχαναν στο να αναπαραστήσουν με ακρίβεια σημαντικά σημεία.
Έτσι, ο Keating ήρθε σε επαφή με μερικούς από τους συνεργάτες της ομάδας του, συμπεριλαμβανομένων των μελών του Ινστιτούτου Wyss του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, οι οποίοι διερευνούσαν μια νέα μέθοδο για την 3D εκτύπωση βιολογικών δειγμάτων.
Το αποτέλεσμα; Η ομάδα δημιούργησε μια μέθοδο, ώστε να είναι σε θέση να κατασκευάσουν τρισδιάστατα εκτυπωμένα (3D printed) αντίγραφα εγκεφάλων βάσει των CT και MRI τομογραφιών των ασθενών. Τα αποτελέσματα της εργασίας τους δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό 3D Printing and Additive Manufacturing.
Οι δύο τεχνολογίες που χρησιμοποίησαν – η τρισδιάστατη εκτύπωση και οι τεχνικές απεικόνισης του εγκεφάλου – είναι εκπληκτικά συμβατές. Οι εκτυπωτές λειτουργούν με τη σταδιακή στρωματοποίηση τμημάτων του αντικειμένου από κάτω προς τα πάνω.
Οι CT τομογραφίες συγκεντρώνουν εικόνες του εγκεφάλου (ή οποιουδήποτε άλλου μέρους του σώματος) με τον ίδιο τρόπο, χρησιμοποιώντας κάθετες τομές, όμως με την αντίθετη φορά- από πάνω προς τα κάτω. Ο Keating και οι συνάδελφοί του, θα μπορούσαν να συγκεντρώσουν τα δεδομένα για τον εγκέφαλό του τροφοδοτώντας το μηχάνημα με τα αποτελέσματα των CT τομογραφιών με τη σωστή σειρά.
Ωστόσο, αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που κάποια ομάδα επιχειρεί να μετατρέψει τα αποτελέσματα των τομογραφιών εγκεφάλου σε απτά 3D αντικείμενα. Πέρυσι για παράδειγμα, ερευνητές στο UT Southwestern Medical Center χρησιμοποίησαν παρόμοια μοντέλα για να μελετήσουν πώς η σκλήρυνση κατά πλάκας επηρεάζει τον εγκέφαλο.
Όμως, αυτά τα μοντέλα παρέλειπαν την αναπαράσταση σημαντικών λεπτομερειών. Οι CT τομογραφίες διαθέτουν πολύ υψηλή ανάλυση, δημιουργώντας εικόνες σε μια κλίμακα με αποχρώσεις του γκρι. Αλλά οι προηγούμενες μέθοδοι εκτύπωσης που δεν ήταν τόσο λεπτομερείς, μείωναν την κλίμακα του γκρι σε μαύρο ή άσπρο. Το αποτέλεσμα: ένα λιγότερο ακριβές τρισδιάστατα εκτυπωμένο προϊόν. Και όταν πρόκειται για την απεικόνιση του εγκεφάλου, οι λεπτομέρειες έχουν σημασία.
Για να αποφύγουν αυτό το σημαντικό πρόβλημα, ο Keating και οι συνεργάτες του διαίρεσαν κάθε γκρι εικονοστοιχείο (pixel) σε ακόμη περισσότερα εικονοστοιχεία, καθένα από τα οποία ήταν μαύρο ή λευκό. Με αυτόν τον τρόπο, ο 3D εκτυπωτής θα μπορούσε να καταγράψει εξαιρετικά λεπτομερείς αλλαγές στην εικόνα με βάση τις αναλογίες αυτών των πολύ μικροσκοπικών εικονοστοιχείων.
Η ερευνητική ομάδα ήταν σε θέση να μεταφράσει τις εικόνες για να εισάγει τα δεδομένα στον εκτυπωτή σε λιγότερο από 60 λεπτά. Εάν οι ακτινολόγοι το κάνουν αυτό με το χέρι, όπως συνήθως γίνεται, ενδέχεται να χρειαστούν περισσότερες από 30 ώρες.
Με αυτά τα εξαιρετικά ακριβή 3D τυπωμένα μοντέλα που μπορούν να παραχθούν πιο γρήγορα από ποτέ, η ερευνητική ομάδα ελπίζει ότι τα μοντέλα θα μπορούσαν να προσαρμοστούν με τέτοιο τρόπο ώστε να χρησιμοποιούνται από ιατρικές ομάδες. Ίσως το να υπάρχει μια εξατομικευμένη οπτική των ιατρικών δεδομένων των ασθενών, να βοηθήσει σημαντικά τους ειδικούς στην επιλογή της καταλληλότερης θεραπείας.
Πηγές
- sciencedaily.com – Now, you can hold a copy of your brain in the palm of your hand
- futurism.com – We Can Now Make Super Accurate 3D Printed Models of Patients’ Brains
- www.engadget.com – You’ll soon be able to get a 3D printed model of your brain
Γιώτα Ζώτου
Latest posts by Γιώτα Ζώτου (see all)
- Φωτογραφίζοντας τον ‘Ηλιο για πρώτη φορά από απόσταση αναπνοής - 16 Ιουλίου 2020
- Οι πρώτες φωτογραφίες του Ήλιου… από πολύ κοντά! - 15 Ιουλίου 2020
- Τα μαθηματικά που σώζουν ζωές - 14 Ιουλίου 2020
Αφήστε ένα σχόλιο