Virtuālā realitāte

I.  IEVADS

Pašlaik ir otrais gadu desmits, kad praktiski tiek realizēta virtuālā realitāte. Sākotnēji šie zinātniskie sasniegumi tika izmantoti aeronautikā, ģeoloģijā, datorgrafikā un kompjūteru ražošanā, transportā, loģistikā un citās nemedicīniskās nozarēs.

Pieaugot kompjūteru iespējām un virtuālo attēlu līmenim, šī specifiskā zinātnes nozare kļuva nozīmīga arī mediķiem. Pirmie virtuālās realitātes izmēģinājumi notika militārajā medicīnā, kur vajadzēja atklāt pēc iespējas efektīvākas metodes, kā palīdzēt kaujās cietušajiem. Pamazām šie sasniegumi tika ieviesti arī civilajā medicīnā. Šie šķietami nereālie attēli spēja parādīt cilvēku visās trijās dimensijās - tas tika nosaukts par “Visible Human” (redzamā cilvēka) projektu. Pieņemot trīsdimensiju attēlu ( turpmāk tekstā - 3D) kā reālas personas attēlojumu, pavērās jaunas iespējas medicīnas izglītībā un tehnoloģijās ( tā sauktajā simulēšanā - dažādos tehniskos trenažieros), kā arī slimību diagnostikā (tika izveidota virtuālā endoskopija). Jaunās tehnoloģijas palielināja modelēto grafisko attēlu reālismu gan vizuālajā, gan akustiskajā, gan arī uztveres jomā. Virtuālā realitāte bija pirmais solis ceļā uz 21. gadsimta tehnoloģiju.

Galvenās problēmas, kas bija jāatrisina, lai varētu izmantot virtuālo realitāti, bija saistītas ar jaunās kompjūterprogrammas darbības laiku, savstarpēju attēlu saplūšanu un saskaņošanu, 3D attēlu segmentēšanu un reģistrēšanu, attēlu modulēšanu ar digitālo signālu procesiem, masīvas datu bāzes uzglabāšanu un pārsūtīšanu, kā arī ar dažādu datu savstarpējās mijiedarbības iespējām. Vajadzēja panākt, lai visa programmā ievadītā informācija darbotos saskaņoti un savstarpēji pārklātos tur, kur, tas nepieciešams.

Līdz tam laikam dažādi virtuālie trenažieri tika lietoti tikai aviopilotu apmācībā un 3D kompjūtergrafikā. Virtuālā realitāte un medicīniska rakstura problēmu risināšana ar 3D attēlu palīdzību ķirurģijā parādījās tikai astoņdesmito gadu beigās. 

II. PIRMIE ATKLĀJUMI

Vienu no pirmajām virtuālās realitātes sistēmām izveidoja divi zinātnieki Delps un Rozens, kuri izstrādāja šādu sistēmu, meklējot alternatīvus risinājumus ķirurģiskajām procedūrām apakšstilba cīpslu transplantācijā. Savukārt 1991.gadā zinātnieks Satava ieviesa pirmo vēdera ķirurģijas simulatoru (virtuālo “trenažieri”), izmantojot orgānu attēlus, kas bija izveidoti ar vienkāršiem grafiskiem paņēmieniem. Attēli nebija īpaši tuvi reālajam orgānu izskatam un nebija pārāk saskaņoti savā starpā, taču izveidotais simulators ļāva apskatīt cilvēku “no iekšpuses” visās trīs dimensijās, ne tikai no priekšpuses vai aizmugures - attēli bija daudz maz telpiski un anatomiski pareizi. Šis simulators atļāva veikt “ķirurģiskās operācijas” ar virtuālo instrumentu palīdzību.

18 mēnešus vēlāk J. R. Merril no korporācijas “High Techsplanation” izveidoja ļoti sarežģītu grafisko attēlu cilvēka torsam, kurā bija attēloti visi orgāni. Izveidotā programma spēja parādīt šos orgānus darbībā - to saraušanos un izplešanos, vai pilnīgu to darbības pārtraukšanu.

Pagrieziena punkts izgudrojumos bija 1994.gadā Nacionālās Medicīnas bibliotēkas  izstrādātais “Visible Human Project”. Tā autori savu “virtuālo cilvēku” izveidoja no reālas personas orgāniem un ķermeņa, kas kļuva par visas programmas datu bāzi. Kāda konkrēta cilvēka līķis tika spēcīgi sasaldēts un tad ar speciālu griezni sagriezts 3 milimetrus biezās šķēlēs. Pavisam bija 1871 šāda “šķēlīte”. Katra plānā miesas daļiņa tika digitalizēta un dati ievadīti kompjūterā. Izveidotais attēls bija tuvu foto reālismam, taču tam nebija pietiekoši specifisku īpašību katram orgānam, jo kompjūtera iespējas tika pilnībā iztērētas projektējot pašu attēlu. Projekts bija unikāls, taču vēl ne pilnīgi praktiski lietojams.

Dažus gadus vēlāk, izmantojot jau izstrādāto “Visible Human”  (turpmāk tekstā - VH) projektu, kādam zinātniekam izdevās izveidot savu projektu ar nosaukumu “Limb Trauma Simulators” - tas ir, traumas, kas saistīta ar pilnīgu locekļu atraušanu, vizuālo attēlojumu un iespējamos ārstēšanas risinājumus. Attēls gan nebija tik reālistisks, kā VH projekta attēlojums, tādēļ, ka lielākā daļa kompjūtera jaudas tika iztērēta smalku detaļu izveidošanai - asinsritei, ievainojumam un instrumentu pielāgošanai, kas līdz ar to samazināja attēla reālā izskata kvalitāti. Taču šis modelis ļoti precīzi atainoja locekļa asinsrites sistēmu, kaulu fragmentu kustības un asiņošanas apturēšanās iespējas.

1995. gadā Dr. J. Lery konstruēja ķirurģisko simulatoru, kurš bija paredzēts histeroskopijai. Šī sistēma apkopoja datus par histeroskopiskajiem instrumentiem, kā arī norādīja uz konkrētā pacienta konkrētajām anatomiskajām īpatnībām un pataloģijām. Līdz ar to ķirurgiem parādījās iespēja virtuālajā attēlā izveidot tieši tādas pataloģijas attēlojumus, kāda bija viņu konkrētajiem pacientiem.

Šī jaunā sistēma bija par pamatu nākamajam atklājumam virtuālās realitātes izmantošanā medicīnā. To izveidoja Dr. Higgins no “High Medical Inc.”. Jaunā tehnoloģija 3D attēla veidā parādīja centrālās vēnas katetra ievadīšanu. Jaunizveidotā programma parādīja ne tikai organisma un instrumenta stāvokli, bet arī atainoja iespējamās pacienta izjūtas šīs procedūras laikā.

Nākamais solis attīstībā bija 1996. gadā “Boston Dynamics Inc.” izveidotais “uzdevumnoteicošais” ķirurģiskais simulators. Šim simulatoram bija augsti attīstīta uztveršanas spēja, ko nodrošināja “The Phantom Haptic Devices” programma. Katrs atsevišķs uzdevums, ko datoram lika darīt sistēmas lietotājs, tika sīki anatomiski izanalizēts, saistīts ar jau iepriekš uzdotajiem uzdevumiem, tādējādi izveidojot pilnu procedūru. Līdz ar to tika gandrīz pabeigta katetra ar angioplasta balonu vizuālās ievietošanas pacienta ķermenī izveidošana. 

III. SIMULATORU TIPI

Pašlaik pasaulē ir izveidoti četru līmeņu simulatori, un notiek diskusijas par to, kā pēc iespējas ātrāk šī sjaunās sistēmas tiktu iekļautas arī medicīnas studentu mācību programmās.

I līmenis - adatas tipa simulatori, kas ataino intravenozās adatas ievadīšanu mugurkaulā, centrālās vēnas katetra atrašanās vietas noteikšanu, aknu biospiju u.c. Šiem simulatori ir kā vienkāršs vizuālais objekts un tā uztveršanas spēja nav īpaši asa.

II līmenis - katetroskopa tipa simulatori, kurā video attēls mainās atkarībā no tā, kā tiek vadīts un kontrolēts pats katetrs.

III līmenis - “uzdevumorientētie” simulatori, kas attēlo dažādu orgānu savienojumu skavas, ligitāciju, anastomozi un tamlīdzīgas procedūras ar vienu vai diviem instrumentiem. 

IV līmenis - pilns operācijas procedūras atainojums kompjūterā.

Apakšējo līmeņu simulatori eksistē jau šobrīd, un tie ir izgatavoti diezgan augstā līmenī, gan vizuāli, gan arī uztveršanas precizitātes jomā. Turpretī augstākā līmeņa simulatori neizceļas ar augstu precizitāti, jo vēl arvien nav atrisinātas daudzas ar tehnoloģiju saistītas problēmas, kas ļautu šos simulatorus izveidot ideālus.

Pašlaik izmantojamo simulatoru  darba spējas ir visai ierobežotas, jo ar pilnu jaudu tie var darboties ar efektivitāti ne augstāku par 25 - 28 %. Tas nozīmē, ka vienas pilnas operācijas veikšanas laikā kompjūters spēj darboties ne ilgāk kā 15 minūtes (25 % no 1h). Taču ir cerība, ka jaunākajiem simulatoriem, kuriem būs paaugstināta dažādu ķirurģisko operāciju saskaņošanas sistēma, efektivitātes līmenis būs 50 līdz 55 %.  Tas nozīmē, ka vēl joprojām ir nepieciešami uzlabojumi tehnoloģiskajā plānā, un ir laiks izveidot simulatorus tādā pakāpē, lai tie sasniegtu maksimālo efektivitātes līmeni.

Lielākās problēmas simulatoru ieviešanā nav saistītas ar tehnoloģijas nepilnībām, bet gan ar saskaņota mācību plāna trūkumu par jau esošajām tehnoloģijām. Piemēram, anastomozes simulatori jau spēj ļoti labā līmenī parādīt asinsvadu vizuālo attēlu un tā fizisko modelēšanu, lai varētu sākt apmācīt medicīnas studentus tā lietošanā, tādējādi paaugstinot līmeni ķirurģijas pamatu apgūšanā. Studentiem ir nepieciešams apgūt vizuālo attēlu veidošanu un reālisma līmeņa paaugstināšanas iespējas, jo ir skaidrs, ka, jo vairāk pieaugs kompjūteru jauda, jo labāk un reālāk būs iespējams attēlot dažādus cilvēka orgānus.

IV. VIRTUĀLĀ ENDOSKOPIJA

Roku rokā ar ķirurģisko simulatoru attīstību iet arī reālo personas datu izmantošana kompjūtertomogrāfijā. Ieviešot šo sistēmu diagnostikās procedūrās, varētu izmantot tikai un vienīgi kompjūterā ievadītās personas datus tā vietā, lai pacientā pārbaužu laikā ievadītu kādus instrumentus. Pašlaik šīs procedūras tiek apzīmētas ar terminu “virtuālā endoskopija”. Tā varētu tikt izmantota gan tajās nozarēs, kur līdz šim tika izmantota arī parastā endoskopija, gan arī būtu iespējams apgūt jaunas nozares, pētot tādas ķermeņa daļas, kurās iekļūšana ar ķirurģiskajiem instrumentiem ir neiespējama vai arī pārāk bīstama, piemēram, acs ābola un vidusauss iekšienē. Virtuālā endoskopija sastāv no spirālveida kompjūtertomogrāfijā skanēto orgānu attēliem un to “segmantēšanas” (savienošanas kopā) ar datu bāzē esošajiem orgānu un audu attēliem. Lietojot sarežģītus matemātiskos algoritmus, dators spētu parādīt vajadzīgo attēlu kvalitātes ziņā tuvu video endoskopijai. Pirmie panākumi līdz šim ir bijuši plaušu, resnās zarnas, kuņģa, dzemdes, sirds kambara un smadzeņu izpētē ar virtuālo endoskopiju. Turpinās pētījumi par iespējām lietot šāda veida endoskopiju arī iekšējā ausī, ganglijos un citās ķermeņa daļās.

Virtuālā endoskopija spēj attēlot orgāna struktūru ar precizitāti līdz 0,3 milimetriem, kas ir ļoti būtiski, kad nepieciešams noteikt, vai pacientam attiecīgajā orgānā nav kādas novirzes no normas vai anomālijas kā, piemēram, polipi vai vēža šūnas. Katra orgāna virsma tiek attēlota kā tekstūru karte, tādēļ ir grūti uzreiz konstatēt daudzas slimības, jo tās savā sākumstadijā neveido anomālijas. Izveidotā tekstūrkarte tiek salīdzināta ar datu bāzē esošo orgāna tekstūras karti un tās raksturīgajām krāsām. Šādā veidā var konstatēt novirzes no normas. Tādēļ jo aktuālāka kļūst problēma, kā virtuālajā endoskopijā parādīt precīzo orgāna krāsu. Jāatzīmē gan, ka šī sistēma ir pielietojama tikai endoskopijā, bet ne tieši ķirurģijā.

V. PROJEKTS “BLUE SKY”

Šo piemēru potenciālu, kā arī 3D vizualizācijas pamatnostādnes un netradicionālo pieeju medicīnai, vislabāk raksturo “Zilās debess” ( Blue sky) projekts, kas tika izklāstīts 1995.gada beigās. Šī it kā elementārā ideja tiek saukta par “durvīm uz nākotni”. Tā attiecas uz visām medicīnas nozarēm, jo parāda tik aktuālo anatomiskās informācijas izplatīšanu, kas savienota kopā ar medicīnas struktūrām. Paši autori to sauca par “ekvivalentu informāciju par audiem un orgāniem”. Projekta autori ir iedvesmojušies no daudziem tehnoloģiskajiem pētījumiem un ir apvienojuši visas nozīmīgās tehnoloģijas vienotā veselumā. Tālāk aprakstītais scenārijs ilustratīvi parāda vienu no daļu no nākotnē, iespējams, realizētā projekta, kas varētu būt iespējams pēc 20, 50 vai pat visiem 100 gadiem.

            Iedomājaties 21.gadsimtu, kad pasaulē visur valda tikai un vienīgi elektronika, kompjūteri un visi iespējamie skeneri un sensori. Šādā laikā dzīvojošais cilvēks ierodas pie ārsta kabinetā uz vizīti. Viņš iziet caur durvju aili, kuras rāmis ir izveidots no neskaitāmiem sīkiem sensoriem, kas ar ultraskaņas un infrasarkano staru palīdzību “noskanē” cilvēku ne tikai no ārpuses, bet arī no iekšpuses. Šie skeneri apkopo ne tikai cilvēka anatomisko, bet arī psiholoģiskos un medicīniskos datus, kā piemēram asinsrites pulsa darbību (oksimetrāciju). Kamēr pacients apsēžas uz ārsta piedāvātā krēsla, sensori jau ir izveidojuši pilnu 3D hologrāfisku pacienta attēlu, kuru ārsts var ieraudzīt, iedarbinot sistēmas desktopu - vizuālās informācijas integrētāju telpā.

Kad pacients sāk stāstīt, ka viņam ir sāpes, piemēram,  labajā sānā, ārsts var pagriezt attēlu tā, kā viņam ir ērtāk redzēt tieši nosaukto ķermeņa daļu, izmantojot dažādas ķermeņa caurspīdīguma pakāpes. Viņš var aplūkot pacienta aknas vai nieres attēlus un pārbaudīt, vai sāpes nav saistītas ar šiem vai citiem orgāniem. Informācija par visu, ka pacients ir stāstījis, tiek uzkrāta katrā pacienta attēla “šūniņā” (angļu val. - a pixel), tādā veidā katras struktūras un orgāna attēls uzkrāj lielu daudzumu svarīgas informācijas par visu ķermeņa kopumu. Katra sīkā šūniņa sastāv ne tikai no anatomiskajiem datiem , bet arī no biomedicīniskajiem, psiholoģiskajiem, iepriekšējās “slimības vēstures” datiem utt. Līdz ar to visa informācija var tikt atklāta un ieraudzīta tieši uz šī producētā attēla, izsaucot vajadzīgos datus ar vadības pults palīdzību, un tas notiek daudz ātrāk, nekā meklējot vajadzīgos datus kompjūtera datu bāzē, kā tas tiek darīts pašlaik.

Tikko problēma ir atrasta, to pašu attēlu tajā pašā brīdī var izmantot kā uzskatāmu materiālu pirmsoperācijas (protams, ja tāda ir nepieciešama) plānošanai, kā arī attēls var tikt izmantots kā ķirurģiskais simulators, praktiski apsverot dažādas iespējas sarežģītām ķirurģiskām procedūrām., kas, iespējams, var sagaidīt pacientu jau nākamajā dienā. Operācijas laikā 3D attēlu var izmantot kā “palīglīdzekli”, vērojot organisma reakciju uz ķirurģisko iejaukšanos. Savukārt pēc operācijas cilvēka skenētais attēls var tikt izmantots salīdzināšanai. Tā teikt - blakus var nolikt abus attēlus - pirms un pēc operācijas, tādējādi salīdzinot izmaiņas vai komplikācijas. Līdz ar to atkrīt vajadzība izdarīt dažādas pārbaudes un analīzes.

            Kopumā ņemot - šis attēls ir informācijas objekts, tas ir pieejams jebkuram ārstam jebkurā vietā un laikā.

            Bez šaubām, ne visas šīs iecerētās tehnoloģijas tiks attīstītas tieši tādā veidā, kā šeit tika aprakstīts. Pilnīgi iespējams, ka tiks radīti pavisam cita veida indikatori, kas veiksmīgi darbosies medicīnas jomā. Pašlaik izklāstītais projekts var fundamentāli mainīt mūsu pašreizējo pieeju pacienta aprūpei. Ir nepieciešams rūpīgi novērtēt mūsu rīcībā esošo informāciju un ļaut attīstīties tehnoloģijām, nevis, balstoties uz veciem aizspriedumiem, kavēt virtuālās realitātes progresu.

VI. “VISIBLE   HUMAN  PROJECT”

VI. 1. PĀREJA NO 2D UZ 3D ATTĒLIEM

            Anatomijas atlasi ilgu laiku bija vienīgais informācijas avots, uz ko balstīties, vizualizējot un identificējot cilvēka ķermeņa pazīmes. Veidojot 3D attēlus, daudz kas tika konstruēts no idealizētiem attēliem. Vieni izmantoja aktuālas anatomiskās fotogrāfijas, vēl citi sastādīja datu bāzes par sevi interesējošajām nozarēm, izmantojot mākslinieku zīmētās anatomisko attēlu kolekcijas. Visi izveidotie releji bija izstrādāti divdimensiju (turpmāk tekstā - 2D) sistēmā, kas bija daudz vienkāršāka par komplicēto 3D sistēmu.

            Ja visu anatomisko zīmējumu rašanās procesu skatās vēsturiskajā attīstībā, tad var pārliecināties, ka šāda veida zīmējumi radās līdz ar cilvēku interesi par dabas zinātnēm - anatomiju, fiziku, ķīmiju un citām. Tie veicināja cilvēka organisma izprašanu un slimību atklāšanu.

            Ļoti daudz zīmējumu radās viduslaikos, kad sākās zinātnes progress. Bieži vien šie zīmējumi tika iznīcināti un pat aizliegti, jo baznīca uzskatīja tos par pagāniskiem. Daļa zīmējumu tika izveidoti, lai varētu apmācīt medicīnas studentus.

            Tagad ir sācies jauns anatomisko attēlu uzplaukuma posms, tikai šoreiz jau 3D sistēmā. Īpaši lielu interesi par 3D bioloģiskajiem datiem un to iesaistīšanu terapijā izrāda ķirurgi, neirologi un radiologi jeb rentgena speciālisti. Pašlaik notiek pārejas process no 2D attēliem uz 3D attēliem, un tas nozīmē, ka mācību procesā studentiem pašiem būs jāmācās konstruēt dažādi attēli. Tā kā tie būs individuāli veidoti, tad, iespējams, būs ļoti neprecīzi. “Skatītājiem” (virtuālās realitātes izmantotājiem), kuriem jau ir pieredze attēlu kolerācijā (savstarpējā saskaņošanā) un 2D sekcijas interpretācijā par 3D attēliem, arī būs problēmas šādu paškonstruēto attēlu izprašanā, tādēļ ļoti iespējams, ka sāksies jaunizveidotā materiāli pārsūtīšana zinātniekiem un anatomijas speciālistiem, kuri tad analizēs un mēģinās pilnveidot studentu un mediķu idejas.

           

VI. 2. 3D ATTĒLU DEMONSTRĒŠANAS VEIDI

3D izveidotā “sazāģētā cilvēka” (jau pieminētais “Visible Human”) fotogrāfijas tehnoloģija vizuāli parādīja cilvēka anatomiju. Bija panākta lielas anatomiskās sistēmas - vesela cilvēka, telpiskās struktūras attēlošana kompjūterā ar noteiktu orientāciju un nepieciešamo piesātinājuma kvalitāti.  Šādas “fotogrāfiju” kolekcijas lietotājam vairs nevajadzēja uztraukties par attēlu skaita ierobežojumu - varēja radīt arvien jaunus attēlus vajadzīgajā orientācijā un lielumā. Vienīgais, kas neļāva lietotājam pilnībā izbaudīt projekta unikālumu, bija laika ierobežojums, cik ilgi kompjūters spēja darboties ar minēto sistēmu, jo ne visu kompjūteru jauda varēja ilgstoši izturēt lielo slodzi, ko radīja datu pārbagātība.       

Atrisinājumu šai problēmai radīja digitālie kompjūteri, kuri nodrošina papildus tehnoloģijas, kas var tikt izmantotas attēlu iegūšanai, uzglabāšanai, manipulēšanai un demonstrēšanai. Šie kompjūteri ļauj attēlus producēt divos fundamentāli atšķirīgos veidos.

Pirmais no tiem ir ilustrētu elementu kā metrisku lielumu attēlojums, līdzīgi kā daudzstruktūru sakopojums, kura formas un virsmas kvalitātes var izskaitļot un attēlot ļoti līdzīgas reālajiem, dabā eksistējošajiem objektiem. Nākamais attēls jau ir balstīts uz dažādiem matemātisko formulu aprēķiniem no ģeometrijas pamatiem, kas, sakombinēti kopā, izveido komplicētu objektu. Vienkāršā valodā runājot - datu bāzē esošais pamatattēls tiek matemātiski apstrādāts un tādējādi iegūts nākamais attēls. Katram nākamajam attēlam par pamatu tiek ņemts jau iepriekš izveidotais.

Otrā metode attēlu demonstrēšanai ar kompjūteru ir balstīta  uz dažādiem paraugiem. Šajā metodē ilustrētie dati tiek attēloti kā individuāli, atsevišķi punkti lielā 2D “kartē” (angliski - “bitmap”), kurā tad tiek savienoti kopā objekta attēlošanai nepieciešamie dati, tādējādi radot skatītājam jeb lietotājam atpazīstamu attēlu. Šajā shēmā kompjūteram pašam nav neatkarīga, pieejama konkrēta objekta attēlojumu - viss ir saistīts ar dažādu datu savstarpējo savienošanu un pārklāšanos. To varētu izskaidrot tā - lai, piemēram, izveidotu rokas vizuālo 3D attēlojumu, jums vajadzēs savienot kopā asinsrites sistēmu, audus, nervus, kaulus, cīpslas, ādu un citas “sastāvdaļas”, ziņas par kurām glabājas datu bāzē.

Atšķirības starp abām zīmējumu attēlošanas metodēm ir izšķirošais noteikums kompjūtera biomedicīniskās datu bāzes izveidošanā, jo vienā gadījumā ir jāsavieno dažādu jau esošo attēlu bāze ar matemātiskām struktūrām, bet otrā gadījumā nepieciešama sīki detalizēta datu bāze par visām ķermeņa struktūrām un audiem.

VI. 3. 3D IEKĻAUŠANA IZGLĪTĪBĀ UN VĒL NEATRISINĀTĀS PROBLĒMAS

Ir ļoti svarīgi zināt, tieši kādai klīniskās medicīnas nozarei elektroniskais attēls tiek konstruēts. It sevišķi tas attiecās uz neiroloģiju, plastisko ķirurģiju ( īpaši sejas un kakla operācijās), neiroķirurģiju, ortopēdiju, radioloģiju un apstarošanas terapiju. Labdabīgo audzēju, kuru atrašanās vieta ir galva, krūškurvis vai locītavas pirmsoperāciju plānošanā jau tagad plaši izmanto 3D vizualizētos attēlus, kā alternatīvu terapijas plānošanai. Demonstrētie attēli var parādīt ne tikai anatomisku modeli, bet arī tikt saistīti ar robotu kontrolētām palīgierīcēm, ja tiek projektēts protēzes plāns implantēšanai vai rekonstruēšanai. Tādējādi konkrētā protēze tiek pielāgota tieši konkrētajam pacientam.

3D attēlu konstrukcijas paver jaunas daudzsološas iespējas medicīnas izglītībā. Tā, piemēram, līdz šim bija diezgan daudz šķēršļu, lai pilnīgi apgūtu centrālās nervu sistēmas (CNS) uzbūvi un dažādu slimību konstatēšanu. Galvenās datu bāzes par šo organismam tik svarīgo sistēmu bija līķu sekcijās iegūtie fakti, pasniedzēju izgatavotie modeļi un 2D attēlu komplekss kompjūteru bāzēs. Ar 3D sistēmas palīdzību būs iespējams izgatavot šai un arī citām sistēmām kvalitatīvus attēlus. Un ne tikai attēlus - izglītības programmu veidotāju galvenais mērķis ir izveidot studentiem saprotamu sistēmu, kas attēlotu orgānus ne tikai anatomiskajā, bet arī psiholoģiskajā un bioķīmijas plānā.

Biomedicīniskie pētījumi uzstāda speciālas prasības digitālajiem attēliem. Nepieciešamība savstarpēji saistīt bioķīmiskos un psiholoģiskos datus ar precīzu anatomisko izvietojumu ir īpaši svarīga “neiro” zinātnēs. Pašlaik ir atklāts diezgan liels skaits dažādu neiroraidītāju kā, piemēram, dažādu antiķermeņu “iekrāsošanas” veicēji, un tas ir radījis jaunus informācijas plūdus, kas atkal prasa telpisku “kartēšanu” jeb plānošanu un savstarpēju sasaistīšanu starp cilvēka nervu sistēmu un modeļa “nervu sistēmu”. Instrumenti un manipulēšanas standartizēto atveidojumu formāti, salīdzināšana, tekstu numerācija (uzskaite) un grafiskā datu sadalīšana ir ļoti pieprasīta.

            Bioloģijas un medicīnas kompleksie attēli, kas parāda digitālo datu komplektu tilpumu, ir radījuši jaunu izaicinājumu kompjūteru tīklam, jo pašlaik ir ļoti pieprasīti. Attēlu faili, kas uzglabā visus datus un parāda tos punktveidā uz displeja ekrāna, var pieaugt no simtiem tūkstošu līdz daudziem miljoniem baitu.  Tas pārsniedz visas līdz šim zināmās tekstūru datu bāzes, kuras spēj uzglabāt no desmit līdz dažiem simtiem tūkstošu baitu. Līdz ar to ir parādījusies vēl viena problēma, kas būs nākotnē jāatrisina kompjūterspeciālistiem - kā radīt tik jaudīgu datoru, kurš spētu bez problēmām apstrādāt milzīgo 3D datu bāzi, kas izveidota “digitalizējot cilvēku”.

VII. KOMENTĀRS

           

            Iepazīstoties ar materiāliem par virtuālās realitātes izmantošanu dažādās medicīnas tehnoloģijās, sākotnēji to visu uztvēru kā kaut ko tādu, kas būtu iespējams tikai nākamajā gadsimtā. Cilvēkam, kurš ne reizi nav saskāries ar virtuālo realitāti kā tādu, ir diezgan grūti orientēties terminoloģijā, it īpaši, ja izziņas teksts ir svešvalodā un nav pie rokas specializētā tehniskā vārdnīca. Tādēļ pilnībā pieļauju, ka ne visu, ko izlasīju, pilnībā sapratu, kas tikai vēl vairo manu interesi par šo savādo tehnisko sasniegumu - virtuālo realitāti. Vairums no mums hologrammas un 3D attēlus ir redzējuši tikai fantastikas filmās, tādēļ ir grūti iedomāties, kā tad īsti izskatītos aprakstītais projekta attēls 3D sistēmā.

            Pirms kāda laika, kad vēl nebiju sākusi interesēties par virtuālo realitāti, kādā TV populārzinātniskajā raidījumā redzēju sižetu par manis aprakstīto “vizuālo cilvēku”. Izrādās, ka zinātnieki savu izziņas materiālu - cilvēka ķermeni bija ieguvuši pavisam savādā veidā. Cilvēks, kura orgānu sistēmas tagad var aplūkot 3D sistēmā, bijis uz nāvi notiesāts noziedznieks. Pirms nāvessoda izpildīšanas viņš bija uzrakstījis savu vēlmi, lai viņa mirstīgās atliekas tiktu izmantotas zinātniskiem mērķiem. Tādējādi VH projekta autori ieguva šī cilvēka ķermeni pēc tam, kad viņam bija izpildīts nāvessods. Es arī redzēju, cik nu televīzijā ir iespējams, virtuālo cilvēku un veidu, kādā mediķi “ceļoja” ar kompjūtera palīdzību caur šī cilvēka ķermeni. Manuprāt, šis sasniegums, gluži tāpat kā visi pārējie ir tikai apsveicams un , protams, to nepieciešams turpināt.

            Ir jāpaiet ilgam laikam, lai tamlīdzīga līmeņa tehnoloģijas nonāktu pie mums Latvijā. Taču es ceru, ka man kādreiz izdosies visu aprakstīto ieraudzīt savām acīm, lai pārliecinātos par 3D projekta unikālumu.

Virtuālās realitātes ieviešana medicīnas tehnoloģijās

Virtuālās medicīnas projekts

“Visible Human”

Rīgas Tehniskās universitātes           

DEE studiju departamenta

II kursa studente

Jana Saulīte

stud. apliec. Nr 961 REB 136