Σύστημα τρισδιάστατης απεικόνισης ιατρικών δεδομένων με τεχνολογίες VRML και X3D: εφαρμογή στην προσομοίωση της παρακέντησης ήπατος

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη των γλωσσών και των προτύπων τρισδιάστατης απεικόνισης και η εφαρμογή τους στην ιατρική. Τα πρότυπα αυτά είναι η VRML και το X3D. Γίνεται μια αναλυτική παρουσίαση καθενός όπου περιγράφεται η ιστορία τους, τα βασικά χαρακτηριστικά τους, τα προβλήματα που κλήθηκαν να αντιμετωπίσουν, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους καθώς και οι λόγοι μετάβασης από τη VRML στο X3D. Στη συνέχεια αναλύονται οι τέσσερις τομείς της ιατρικής στους οποίους βρίσκουν εφαρμογή οι κόσμοι που δημιουργούνται σε VRML και X3D. Οι τομείς αυτοί είναι η διάγνωση, η θεραπεία, η εκπαίδευση των γιατρών και η χειρουργική. Γίνεται μια εισαγωγή σε καθένα από τους τομείς αυτούς, όπου τονίζονται οι ιδιαίτερες απαιτήσεις του κάθε τομέα, τα προβλήματα που ανακύπτουν από τις κλασσικές προσεγγίσεις της ιατρικής, ο τρόπος με τον οποίο οι σύγχρονες τεχνολογίες έρχονται να δώσουν λύση στα προβλήματα αυτά, καθώς και ο βαθμός επιτυχίας των παραπάνω λύσεων. Το κυριότερο κομμάτι της παρούσας εργασίας είναι ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός προγράμματος παρακέντησης ήπατος που αποτελεί την ένωση των συμπερασμάτων που εξάγονται από την μελέτη των προτύπων τρισδιάστατης απεικόνισης και των εφαρμογών τους στην ιατρική. To πρόγραμμα αποτελείται από δυο κύρια υποσυστήματα: Το ένα υποσύστημα αφορά την εκπαίδευση ενός χειρούργου στην παρακέντηση ήπατος. Το δεύτερο υποσύστημα είναι στη ουσία μια προσομοίωση μιας τηλε-εγχείρησης όπου ο ένας χειρούργος διαλέγει το μοντέλο του ασθενούς, το στέλνει στον απομακρυσμένο χειρούργο ο οποίος στη συνέχεια πραγματοποιεί την επέμβαση και στέλνει τα αποτελέσματα πίσω.

This diploma thesis describes the languages and standards for the representation of 3D objects and their applications in Medicine. These standards are VRML and X3D. For each one of them, the thesis describes its history, its basic characteristics, its advantages and disadvantages, the problems that it confronts and finally the reasons for the transition from VRML to X3D. Moreover, it presents the four areas of Medicine where these technologies are used. The areas are: diagnosis, therapy, surgery, education and training. It introduces each area, it describes its basic demands, it underlines the problems that arise from the conventional medical approaches and it shows the way with which the new technologies solve these problems. The main purpose of this thesis is the design and the development of a 3D application for the liver’s puncture. The application is divided in two subsystems. The first subsystem deals with the training of surgeons in liver’s puncture. The second subsystem is a simulation of a remote operation, where a surgeon selects the patient’s model, sends it to the remote surgeon who operates it, and returns the results to the first one.