Naukowcy z Politechniki Opolskiej opracowali i wydrukowali model 3D żyły z guzem w jej wnętrzu. – Zrobili to doskonale. Rzeczywisty model był nam potrzebny do dokładnego zwizualizowania guza, co pozwoliło prawidłowo zaplanować operację i jej zakres – podkreśla prof. Grzegorz Oszkinis z Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego w Opolu.

– Pacjentkę przyjęliśmy na nasz oddział, ponieważ w badaniu ultrasonograficznym stwierdziliśmy obecność dużej, nieprawidłowej struktury wewnątrz serca, która sięgała daleko w dół, wewnątrz dużej żyły, aż na wysokość miednicy. Wstępna diagnoza w tomografii komputerowej wskazywała na zakrzep, tym bardziej że chora rok wcześniej miała zator tętnicy płucnej – mówi prof. Marek Gierlotka, kierownik Oddziału Kardiologii Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego w Opolu i Kliniki Kardiologii Uniwersytetu Opolskiego – Ostatecznie przypadek okazał się dużo bardziej skomplikowany. Aby wszystko wyjaśnić i zaplanować odpowiednie leczenie sięgnęliśmy po pomoc radiologów, patomorfologów, kardiochirurgów, chirurgów naczyniowych i ginekologów, a także specjalistów od modelowania 3D z Politechniki Opolskiej – dodaje.
– Wykonaliśmy dodatkowo rezonans magnetyczny i obraz, który zobaczyłam okazał się bardziej skomplikowany. Okazało się, że mamy do czynienia z rozległym nowotworem rozpoczynającym od narządów rodnych, który rozrastając się wewnątrz dużej żyły sięgał aż do serca – wyjaśnia dr n. med. Katarzyna Sznajder, kierownik Zakładu Klinicznego Diagnostyki Obrazowej USK UO w Opolu.

Skomplikowana diagnoza

Tak duży guz w żyle powodował, że krew nie dopływała w odpowiedniej objętości do serca, przez co pacjentka nie mogła wykonywać najmniejszych wysiłków i miała omdlenia.
W pierwszej kolejności usunięto fragment guza od strony serca, następnie przeważającą część nowotworu usunięto z miednicy i jamy brzusznej, czyli narządów rodnych i żyły.
Dr Katarzyna Sznajder i prof. Grzegorz Oszkinis podkreślają, że operację udało się przeprowadzić z dużą precyzją i odpowiednio do niej przygotować dzięki współpracy z zespołem naukowców Politechniki Opolskiej powołanym przez prof. Andrzeja Cichonia, dziekana Wydziału Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki.
– Pod względem merytorycznym pracami zespołu kierowali: prof. Jarosław Zygarlicki i prof. Mirosław Szmajda. Wobec wątpliwości, co do dokładnej lokalizacji guza w żyle, w oparciu o przeprowadzone w naszym zakładzie badania obrazowe, poprosiliśmy ich o opracowanie i wydrukowaniemodelu 3D żyły z guzem w jej wnętrzu – wyjaśnia dr Sznajder.
– Zrobili to doskonale. Rzeczywisty model był nam potrzebny do dokładnego zwizualizowania guza, co pozwoliło prawidłowo zaplanować operację i jej zakres – podkreśla prof. Grzegorz Oszkinis.
– Prace zespołu z Politechniki Opolskiej składały się z trzech zasadniczych faz: detekcji obrysów żyły i zmiany patologicznej na podstawie przekrojów tomografii komputerowej, komputerowego modelowania żyły i zmiany oraz ostatecznego wydruku 3D – wyjaśnia prof. Andrzej Cichoń.

Analiza ponad 1500 obrazów TK

Pierwsza faza, związana z analizą obrazów TK żyły, sama w sobie stanowiła niebagatelne wyzwanie badawcze – co może stać się przyczynkiem dalszej współpracy zespołów USK i Politechniki Opolskiej.
Ze względu na planowany skrajnie krótki czas prac, zdecydowano się na podzielenie zadań i analizę ponad 1500 obrazów TK przez zespół, w skład którego wchodziło pięciu studentów kierunku inżynierii biomedycznej: Anna Wieczorek, Karolina Nowak, Wiktoria Krak, Aleksandra Kawiak, Szymon Nieckarz, dwóch doktorantów: mgr inż. Anna Froń, mgr inż. Mirosław Chyliński oraz dwóch naukowców PO dr inż. Łukasz Nagi, prof. Mirosław Szmajda.
– Ze względu na złożoność zagadnienia i trudność interpretacji obrazów TK, szczególnie w przypadku badania zakontrastowanych żył, cały zespół został przeszkolony przez lek. med. Andrzeja Falbę, członka ekipy radiologów z USK, po czym w ciągu 3 dni (i nocy) zespół dokonał stosownych obrysów, zweryfikowanych finalnie przez dr Falbę – relacjonuje prof. Mirosław Szmajda.
– Druga faza polegała na wygenerowaniu modelu przestrzennego żyły oraz zmiany patologicznej i zapisaniu go w postaci, umożliwiającej druk 3D osobno dla żyły, zmiany patologicznej oraz całości – dodaje prof. Jarosław Zygarlicki. – Zastosowaliśmy metody maszerujących sześcianów oraz triangulacji. Dzięki tym metodom zostały wygenerowane siatki trójkątów, które ostatecznie odwzorowały z zadaną dokładnością modele żyły oraz zmiany patologicznej. Następnie modele te posłużyły do przygotowania plików wejściowych do drukarki 3D – podkreśla.

Żyła w 3D

Ostatnia faza – druk fizycznego modelu na podstawie modelu wirtualnego z doborem właściwych surowców do wydrukowania nieprzezroczystej zmiany patologicznej oraz przeźroczystych ścian żyły przeprowadził dr inż. Mariusz Sobol, specjalista w zakresie technologii druku 3D.
– Prace nad projektem, dowodzą konieczności tworzenia interdyscyplinarnych zespołów, które potwierdzają skuteczność działań, szczególnie w przypadku potrzeby szybkiej realizacji zadań badawczych – wskazuje prof. Andrzej Cichoń. – Na uwagę zasługuje również zaangażowanie zespołu studentów. Z pewnością praca nad rozwiązaniem rzeczywistych problemów medycznych, dotykających konkretnego przypadku oraz osoby, zachęci ich do jeszcze intensywniejszego zgłębiania wiedzy na wybranym przez siebie kierunku. Efektywna współpraca profesjonalistów z różnych dziedzin w zespole to bardzo istotny element współczesnej opieki nad pacjentem i jego bezpieczeństwa – dodaje dziekan.
– Po zabiegu nie było żadnych komplikacji i stan chorej się szybko się poprawiał. Pani jest już w domu i cały nasz zespół trzyma kciuki aby szybko wróciła do pełnej formy – podkreśla prof. Grzegorz Oszkinis.
– Nasz wspólny sukces to także przykład zaangażowania nauki w praktykę. Nie możemy być światem naukowym oderwanym od rzeczywistości – zauważa prof. Marcin Lorenc, rektor Politechniki Opolskiej.