Pesquisadores usam som e visuais para simular padrões de fluxo sanguíneo de aneurismas cerebrais

Rachel Fortun enquete PIEGES DU KARMA 28 fev 2018 (Julho 2019).

Anonim

Pesquisadores da Faculdade de Ciências Aplicadas e Engenharia da Universidade de Toronto combinam áudio e arte para fornecer maneiras melhores e padronizadas de simular e entender imagens médicas de aneurismas cerebrais.

Atualmente, se um paciente entra em uma clínica médica com um aneurisma cerebral não roto, a decisão do clínico de operá-lo ou abandoná-lo depende de fatores de risco relacionados ao histórico médico do paciente, bem como da forma, tamanho e localização do aneurisma no cérebro.

Aneurismas na parte de trás do cérebro, por exemplo, são mais propensos a se romper do que os da frente. "Isso é o que a epidemiologia nos disse", diz David Steinman, professor de engenharia mecânica. No entanto, muitos aneurismas grandes nunca se rompem, e muitos aneurismas pequenos que normalmente são deixados sozinhos rompem.

Então a questão é: como alguém trata apenas os aneurismas que são arriscados?

A abordagem de Steinman para encontrar uma solução é única - ele está fundindo a engenharia biomédica e o mundo da arte. Colaborando com a Aneurysm Clinic do Toronto Western Hospital, que é a maior do Canadá, e com Peter Coppin, professor assistente na Faculdade de Design da OCAD University, seu laboratório está recebendo novos insights de artistas visuais e designers de som para melhorar a comunicação visual e de áudio. imagens médicas, começando com aneurismas.

"As visualizações de dinâmica de fluidos computacional (CFD) são tipicamente apresentadas aos clínicos como animações" enlatadas ", que tendem a se basear em densas representações de engenharia que retratam de forma não-esclarecida detalhes relevantes e irrelevantes", diz Steinman.

Usar gráficos e som para amplificar os principais recursos, enquanto suprime informações irrelevantes, "permitiria ao usuário concentrar-se visualmente em um campo, enquanto ouve o outro. Certos aspectos da complexidade podem ser ouvidos melhor do que se pode ver", diz ele.

Um clínico pode então decidir de maneira mais fácil e eficiente se deve operar em um aneurisma.

Se o fluxo sangüíneo simulado do aneurisma mostrasse um "jato" muito forte e instável entrando no aneurisma e contra a parede do aneurisma, "isso pode indicar que a parede tem maior probabilidade de ser agravada", explica Steinman.

Ele espera que essa abordagem inovadora possa ajudar a reduzir o número de tratamentos desnecessários e o número de rupturas acidentais. "Imagine que eu seja paciente com o que sinto ser uma bomba-relógio na minha cabeça. O que eu faço sobre isso? E um médico me diz: 'Bem, não temos certeza'", diz Steinman. "Eu quero fornecer mais informações para o clínico. É uma nova peça do quebra-cabeça para dar a eles."

Para trabalhar ao lado da equipe de Coppin na Universidade OCAD, ele recrutou o pesquisador de pós-doutorado Thangam Natarajan para traduzir visualmente o CFD e o estudante de mestrado Dan MacDonald para traduzir o CFD em sons. Tanto Natarajan como MacDonald estão no departamento de engenharia mecânica e industrial.

MacDonald é um pianista clássico treinado, uma habilidade que ajudou a elevar seu projeto. "Piano me levou a sintetizadores e design de som", diz ele. "Então, pegar os dados e transformá-los em som tem muito a ver com saber fundamentalmente como criar sons de baixo para cima."

No futuro, Steinman espera que seu trabalho leve a uma maneira padronizada e nova de representar e entender como tratar aneurismas em clínicas médicas.

"Do jeito que eu vejo, você constrói uma ferramenta onde os dados do CFD podem ser exibidos em uma interface simples", diz Steinman. "Então, você colocaria fones de ouvido ou ligaria os alto-falantes, exatamente como um exame de ultrassonografia Doppler. Estamos a talvez cinco anos de distância disso."