Bevezetés

A patológia oktatás alappillérei ­– a tantermi előadások és a tankönyvek mellett – mind a mai napig a bonctermi oktatások. Utóbbinak azonban jelentős gátat szabnak a tetemek kezelésével járó kegyeleti- jogi problémák, illetve a tetemek tárolásának magas költségei. Éppen ezért az USA-ban egyre több egyetem függeszti fel a bonctermi oktatást és tér át alternatív oktatóeszközök használatára. A hazai gyakorlatban is problémát jelent, hogy a bonctermi gyakorlatok hetente mindössze 2 alkalommal biztosítanak (másfél óra keretében) alkalmat a hallgatók számára, hogy a tankönyvekből, előadásokból megszerzett ismeretanyagot összevessék a valósággal.

A megnövekedett igények, továbbá a számítástechnika rohamos fejlődésének eredményeképpen egyre modernebb – többnyire teljes vizuális – digitális oktatóeszközök jelennek meg. Az egyetemek egyre nagyobb számban használják a számítástechnika által nyújtott előnyöket, és hoznak létre digitális tananyagokat. Ezek könnyen hozzáférhetőek és szerkeszthetőek a mindenkori igényeknek megfelelően.

A mindennapi egyetemi patológiai gyakorlatban a human anatómia és patológia oktatás során a tanulóknak nincs lehetőségük unikális ritka megbetegedések tanulmányozására, így ezekről az esetekről mindössze a tankönyvekben vagy az előadások széljegyzeteiben olvashatnak. Azonban az oktatás során ezek szemléletes bemutatása és tanulmányozása elengedhetetlen a professzionális orvosképzéshez.

Célunk a Semmelweis Egyetem II.-es számú Patológiai Intézetének birtokában lévő unikális kórbonctani preparátumok feldolgozása – a világon egyedülálló szabadalom által védett – magyar innovációs technológia alkalmazásával, és egy “state of the art” komputer alapú e-learning tananyag rendszer alapjainak létrehozása, kísérleti fejlesztése.

Az egyedülálló tananyag tovább öregbítheti a Semmelweis Egyetem évszázados hírnevét a világban, és lehetővé teszi a hallgatók és oktatók számára, hogy az otthon kényelmében valódi térélményt megélve tanulmányozhassanak ritka patológiai preparátumokat és a hozzájuk tartozó tananyagokat.

Képrekonstrukció

A létező és gyakorlatban is használatos 3D CT és MR technológiák, továbbá speciálisan az érrendszer viszonyainak feltérképezésére használt 3D DSA képalkotó módszerek lehetőséget teremtenek a vizsgált objektum interaktív kiforgatására, a képanyag manipulációjára. A kiforgatással lényeges több információ nyerhető a statikus képi megjelenítésekhez képest, mivel így látótérbe hozhatóak azok a struktúrák is, amelyek a 2D képeken  egymás mögött, fedésben vannak. Azonban ezeknek a 3D-s képalkotási technológiáknak az a nagy hátrányuk, hogy a képi megjelenítés tekintetében megrajzolt, művi hatást keltenek, és nem tükrözik a valós szín árnyék, illetve anyag viszonyokat.

Másik oldalról, a struktúrákat lényegesen életszerűbb módon ábrázoló fotográfiás képalkotási technológiák kizárólag 2D-ben voltak elérhetőek ez idáig. Tehát a képi anyag manipulációja nem volt lehetséges, a fedésben lévő struktúrák nem voltak láthatóvá tehetőek a kiforgatási technika alkalmazásával.

A 4D Anatomy technológia egy forradalmian újszerű megjelenítést kínál a boncolások és műtétek technikai lépéseinek szimulációjára. A fejlesztés – világszabadalommal védett –eredménye egy speciális térszkenner, amely a tér bármely pontjából alkalmas fényképfelvételek készítésére ugyanarról a fókuszpontról. A fényképek feldolgozásával lehetővé válik a 4D-s fotografikus megjelenítés, így rekonstruálhatóvá vált akár egy virtuális boncolás élménye is.

Képrácsszerkezet

A képrácsszerkezet minden egyes felvétele egy gömbfelszín mentén készült ugyanarról  a fókuszpontról, így mindegyik fénykép ugyanazt a fókuszpontot mutatja, de egy másik irányból.

A boncolás folyamata során a preparátum helyzetének megtartása mellett, ismételt szkennelések eredményeképpen egy olyan többrétegű képrács szerkezet hozható létre, melynek minden egyes eleme ugyanazt a fókuszpontot mutatja be a tér bármely szögéből, a boncolás más és más fázisaiban. A létrejött képrácsszerkezet elemei egyetlen térhatású interaktív modulban rekonstruálhatóak. Az interaktív modulban a preparátum kiforgatható, billenthető, a rétegváltással pedig a műtéti lépések mutathatóak be, a boncolás hatását keltve. A felhasználó a preparátumot virtuálisan kézbe veheti, a tér bármely szögéből szemrevételezheti, tanulmányozhatja.

Többrétegű képrács rekonstrukciós eljárás

Az illusztráció a többrétegű képrács rekonstrukciós eljárás elvét mutatja. A térszkenner által a műtéti fázisokban végzett pásztázások során készült felvételek egy többrétegű képrácsszerkezetbe rendezhetőek. A képek ugyanazt a fókuszpontot mutatják a legkülönbözőbb irányokból, a boncolás vagy a szimulált műtéti beavatkozás más és más fázisaiban.

A technológia lehetőséget nyújt a fényképes tartalom kiforgatására, rétegváltásokon keresztül pedig a boncolás folyamatának vagy a szimulált műtéti lépéseknek a rekonstrukciójára.

Kiforgatás

A képen a kiforgatás hatása figyelhető meg, amint a hypothalamusból kiinduló hypophysis nyele látótérbe kerül a preparátum forgatásával. A.c.i.: Arteria cerebri interna, L.t.: Temporalis lebeny L.f.: Frontális lebeny, S.: Sylvius árok, N.o.: Nervus opticus

Rétegváltás

A képen  a rétegváltás hatása figyelhető meg. A két kép a boncolás egy másik fázisában készült, de ugyanabban a térhelyzetben. Megfigyelhető, amint a nervus opticus eltávolításával a hypophysis nyele láthatóvá válik. H.ny.: Hypophysis nyél, A.c.m.: Arteria cerebri media, A.c.a.: Arteria cerebri anterior, U.: Uncus, N.occ.: Nervus occulomotorius

Projekt

A technológiai háttér bemutatása

A projekt keretén belül kifejlesztendő 20 darab tananyagot egy, a 4D Anatomy (www.4danatomy.com) mintájára kialakított interaktív, 4 dimenziós képrekonstrukciós technológia felhasználásával kívánjuk kifejleszteni.

A technológia egy olyan robotberendezést és egy hozzátartozó képrekonstrukciós szoftvert takar, amely lehetőséget nyújt az interaktív, 4 dimenziós, moduláris szerkezetű e-learning oktató anyagok előállítására.

Az oktatóeszköz különlegessége, hogy a felhasználó virtuálisan a „kezébe veheti” a preparátumot, és azt teljes térhatásában, interaktív módon, szabadon mozgathatja, tetszőleges nézőpontokba beállíthatja. Esetenként még egyes szöveti rétegeket (layer) is eltávolíthat, láthatóvá téve így a fedésben lévő struktúrákat. A szoftver valódi térhatást nyújtva, a bonctermit megközelítő „élményt” varázsol a számítógép képernyőjére, bármikor reprodukálható formában.

A moduláris felépítésű, fényképalapú 3D-s képi megjelenítések egy szerkesztő szoftver segítségével a legkülönbözőbb multimédiás mellékletekkel (szöveg, táblázat, prezentáció, grafika, kép, hang, video animáció) egészíthetőek ki, melyek mind az oktatást, mind a tanulást jelentősen megkönnyítik.

A rendszer interaktivitása a tapasztalatok alapján megkönnyíti a hallgatók számára az ismeretek elsajátítását a konvencionális video felvételekhez képest, azáltal, hogy aktivizálja, és jobban bevonja őket a tananyagok megismerésébe. A video felvételek pusztán passzív részvételt igényelnek. A human morfológia és patológia bemutatására napjainkban használt animáció pedig – művi jellegzetességiből fakadóan – képtelen azt a részletgazdagságot és valós színhatást visszaadni, amelyet egy fénykép. Felméréseink szerint, az oktatók és hallgatók számára a fénykép alapú oktatóeszközök sokkal elfogadottabbak és preferáltabbak.

A szöveges tankönyveknél jelentős mértékben hatékonyabb a 4D Anatomy szoftver az ismeretanyagok kommunikálásában, miután a szövegek és a statikus képek alapján lényegesen nehezebb egy bonyolult térbeli struktúrát – jelen esetünkben egy preparátum felépítését – elképzelni, és a térbeli modellt az elmében felépíteni.

Éppen ezért, egy olyan rendszer, amely ezeket a korlátokat lebontja, és képes egy teljesen vizuális, fényképen alapuló, bármikor reprodukálható, interaktív tananyagot rendelkezésre bocsátani, méltán tarthat számot a hallgatók és oktatók érdeklődésére.

Célok és eredmények

A projekt hosszú távú céljai és eredményei

  • Az európai szinten is kiemelkedő színvonalú hazai orvosképzés hírének további erősítése az oktatási színvonal emelésével. Világszinten is versenyképes tudást nyújtson a Semmelweis Egyetem, ami vonzza a külföldi hallgatókat.

Eredmény: A külföldi hallgatók létszáma minimum 10%-kal emelkedik 5 éven belül.

  • Az orvosi diagnosztizálás eredményességének növelése, az orvosok magasabb szintű képzettségével. Ez a legköltséghatékonyabb lehetőség, nem feltételezi új diagnosztikai eszközök telepítését az egészségügyi ellátó rendszerbe.

Eredmény: A téves diagnózisok száma 1%-kal csökken 20 éven belül.

  • A munkából kieső idő lerövidítése, illetve rövidebb betegellátási idő a betegség gyorsabb diagnosztizálása, illetve a célzottabb kezelési eljárások eredményeként.

Eredmény: A táppénzes napok száma 1%-kal csökken 20 éven belül.

A projekt közvetlen céljai

  • Egy világszinten egyedülálló és szabadalommal védett, magyar IT technológiai innováció (4D Anatomy) alkalmazási lehetőségének megteremtése az orvosképzésben: ehhez kapcsolódó oktatási módszertan kidolgozása, és digitális tananyagok fejlesztése.
  • Egyéni, önálló hallgatói munkavégzés, továbbá csoportos munkavégzés lehetőségének megteremtése. Ehhez a megszokottól eltérő szemléletű oktatási módszertan kifejlesztése, melynek lényege: egy-egy betegség több orvosi szakterület felől történő egyidejű megközelítése (patológia, anatómia, radiológia, klinikumok) egy tananyagon belül.
  • A képzéseket felkészült, korszerű IKT kompetenciákkal rendelkező oktatók tartsák.
  • Az új technológia és a kifejlesztett módszer alkalmazásával – bármikor egyszerűen elérhető, folyamatosan frissíthető és naprakésszé tehető, korszerű, (szöveges és multimédiás) digitális tartalmakkal bíró – tananyagok előállítása.
  • A képzések rugalmasságának megteremtése.
  • A külföldi hallgatók számára is vonzó képzési tartalom fejlesztése.
  • Az egész életen tartó tanulás stratégiai követelményének megvalósítása céljából, a tananyagok elérhetővé tétele a diploma utáni képzések számára, azok témájába történő moduláris beillesztéssel.
  • Unikális patológiai esetek 4 dimenziós bemutathatóságának megteremtése, ezáltal a világon egyedülálló színvonalú lehetőség biztosítása a ritkán előforduló (vagy akár a gyakoribb) betegségek oktatásához.
  • Az egyetem birtokában lévő unikális kórbonctani preparátumoknak a hallgatók számára elérhetővé tétele (a tananyagokban).

Űj Széchenyi logó Szlogen EU logó Nemzeti Fejlesztési Ügynökség ESZA