Текущие биомедицинские технологии отображения и ощущения включают компьютеризированную томографию, магнитно-резонансную томографию, оптическую томографию последовательности, спектроскопию, и ультразвук, чтобы назвать только некоторых.Эти технологии на перекрестке физики, математики, информатики и разработки.
Разработка Колумбии является родиной многих отображение и лаборатории ощущения, некоторые из которых сотрудничают с лабораториями в Медицинском центре Колумбийского университета. Наши исследователи используют биомедицинское отображение и ощущают, чтобы изучить все от развития искусственных систем видения, чтобы снять с костей биомеханику.Иногда они работают в сотрудничестве с технологическими компаниями, чтобы развивать новые методы отображения и ощущения.
В постоянной обратной связи способность и исследователи преследуют технические достижения, чтобы удовлетворить невстреченные научные и клинические потребности; новые технологии тогда открывают глаза для дальнейших вопросов исследовать.Развитие оптических инструментов для хирургического руководстваРано в ее карьере исследования, Кристин Хендон была привлечена к биомедицинской оптике; она была заинтригована этой медицинской технологией, которая не полагалась на радиацию. Сегодня, ее полная цель состоит в том, чтобы разработать оптические инструменты для хирургического руководства.
«Мы хотим разработать оптические инструменты, которые предоставляют хирургу ясное понимание ткани», заявляют Хендон, доцент электротехники. Ее методы, прежде всего, используют почти инфракрасную спектроскопию и оптическую томографию последовательности (OCT), которая была названа «оптический ультразвук».Так называемые оптические биопсии предложили бы намного более высокую резолюцию, чем текущие суррогаты биопсии, такие как MRIs, ЛЮБИМАЯ томография и ультразвук. Потенциальное преимущество ОКТЯБРЯ состоит в том, что хирург был бы в состоянии к изображению широкая область ткани и, в отличие от этого с инвазивными биопсиями, удалил бы как можно меньше ткань.
В настоящее время главное применение исследования Хендона сосредотачивается на ОКТЯБРЕ в лечении сердечных аритмий или неправильных сердечных ритмов. Общее лечение – удаление, в котором хирург использует катетер, чтобы обнаружить неправильные электрические сигналы и затем применяет радиочастотную энергию удалить ткань шрама в работающей со сбоями области.Хендон также использует спектроскопию, чтобы предоставить информацию в реальном времени во время операции.
Особенно важный глубина повреждения – удаленная, или мертвая, область ткани. «Часто», заявляет Хендон, «пациенты, у которых есть возвращение удаления для второй процедуры. Мы надеемся, что использование спектроскопии уменьшит и время процедуры и количество повторных процедур».
В конце июля Хендон сделал первое в естественных условиях тестирование катетера спектроскопии на модели животных.Группа Хендона строит атлас изображений сердца в ОКТЯБРЕ.
До сих пор атлас включает 25 человеческих сердец с 15 объемами (600 изображений за объем) для каждого сердца. В конечном счете атлас будет использоваться, чтобы обучить кардиологов.
Предстоящий проект сосредотачивается на использовании оптических инструментов при раке молочной железы. Хендон работает с хирургом груди Шелдоном Фельдманом и патологом Ханиной Хибшоош в Медицинском центре Колумбийского университета, чтобы определить опухоли, локализованные к трубочке. В конечном счете они будут повреждения изображения со временем, чтобы определить, которые, вероятно, будут прогрессировать до рака.Хендон также сотрудничает с товарищем Колумбия Технический преподаватель Кристин Майерс при использовании отображения, чтобы оценить механические свойства шейки относительно преждевременных родов.
Хендон стремится поощрять образование ОСНОВЫ среди молодежи. В Колумбии она принимает посещения кампуса учениками средней школы – кто уезжает с изображениями в ОКТЯБРЕ их пальца. «Дети средней школы великие», сказала она. «Они пожалуйста задайте вопросы».Анализ изображения и для дизайна диагноза и для лечения
В середине 1980-х Эндрю Лэн был аспирантом в Вашингтонском Университете в Сент-Луисе – и хакер свиста. В то время три крупнейших производителя медицинского оборудования для диагностической визуализации использовали различные зашифрованные (собственные) кодексы для обследований методом магнитно-резонансной томографии (MRI) груди.
При побуждении его советника Лэн взломал кодексы, таким образом, данные из различных машин могли быть объединены, и изображения сравнены и учились. «Позже», он говорит, «федеральное правительство приказало, чтобы производители отображения приняли единый стандарт, таким образом, изображения могли быть добавлены среди больниц VA». Результатом было Цифровое Отображение и Коммуникации в Медицине (DICOM).Международная политика играла роль в определении следующего шага Лэна.
С распадом Советского Союза у американской армии был излишек в оборонном бюджете, включая $20 миллионов для медицинского исследования в области женских болезней. Лэн предложил метод, чтобы увеличить маммограммы, решить проблему видимых повреждений, пропускаемых в показе.
Его технология оценивалась самое многообещающее в программе, и он получил грант в размере $2 миллионов на исследование маммографии.Лэн, который является председателем Отдела Биоинженерии с совместным назначением в Рентгенологии в Columbia University Medical Center (CUMC), был первым, чтобы применить методы многомасштабных представлений «небольшой волны», чтобы увеличить тонкие детали в маммограммах, таким образом, они не будут пропущены. Это не только произвело лучшие изображения, но также и уменьшило сумму радиации, необходимой для показа. Сегодня, основной алгоритм, который он разработал в 1992, используется в почти всех коммерческих цифровых системах маммографии во всем мире.
Используя поэтапный преобразователь ультразвука множества, Лэн был также первым, чтобы вычислить сердечное напряжение, которое может быть предшественником сердечного приступа, в режиме реального времени, от 4D (3D плюс время) ультразвук. 4D отображение может также обнаружить неправильное стенное движение мертвой миокардиальной ткани, следующей из сердечного приступа, который уже появился.«Содействие отношениям между академией и промышленностью», говорит Лэн, «является самым быстрым способом принести технические достижения в отображении к клинической практике и улучшить уход за больным». Лэн возглавил сотрудничество между Колумбией и General Electric (GE), чтобы способствовать переводному исследованию.
Это позволяет инженерам-биомедикам, клиницистам и Дженерал Электрик совместно обратиться к невстреченным клиническим потребностям, которые могли извлечь выгоду из достижений в технологии МРТ и других методах отображения.Лэн также применяет метод небольшой волны, который он создал для маммографии к легочной эмфиземе, форме хронической обструктивной болезни легких (COPD). Обычные методы компьютерной томографии (CT) категоризируют болезнь пациента как один из трех подтипов. В сотрудничестве с Грэмом Барром, MD (CUMC), лаборатория Лэна помогает показать основные стадии болезни хронической обструктивной болезни легких, расширяя количество фенотипов отображения, используемых в качестве биомаркеров.
При помощи 3D отображения данных CT и десятков тысяч рентгеновских обследований легких CT и отслеживания тысячи пациентов более чем десятилетие, Лэн обнаружил более богатый набор 60-80 подтипов emphysematic ткани.Лэн также работает с профессорами Джорджем Хрипксэком и Ларри Шварцем в CUMC.
Их исследование позволит клиницистам изучать историю пациента, используя оба текста (электронная медицинская документация) и аннотируемые результаты, полученные из медицинских изображений. Это сотрудничество добавляет новое измерение информатики отображения – включая radiomics (извлечение и анализ количественных особенностей изображений) – к медицине точности, содействуя нашей способности понять процессы болезни, создать новые методы лечения, и лучше предсказать состояние пациента.