Kikkhullskirurgi blir bedre

Frank Lindseth (33) fra Bergen har tatt doktorgrdane ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet NTNU med en avhandling om bildeveiledet kirurgi.

Minimal invasiv behandling gjennom små hull i kroppen (kikkhullskirurgi) er en av de viktigste trendene i moderne medisin.

Slik terapi forbedrer utsiktene og reduserer rekonvalesenstiden til pasienten, samtidig som den er kostnadseffektiv.

Innenfor fagfeltet bildeveiledet kirurgi brukes bildeinformasjon fra medisinske avbildningsteknikker som ultralyd, magnetisk resonans (MR) og computertomografi (CT) til å planlegge det kirurgiske inngrepet, styre de kirurgiske instrumentene, fjerne så mye som mulig av svulst vevet og til å evaluere resultatet av operasjonen.

Mengden bildeinformasjon som er tilgjengelig for en gitt pasient før, under og etter en operasjon, er stadig økende. Doktorgradsarbeidet viser hvordan relevant informasjon kan bli ekstrahert fra de ulike datasettene og hvordan MR-data tatt opp før operasjonen og ultralyd-data tatt opp under operasjonen kan bli relatert til pasienten på operasjonsbordet.

Arbeidet viser videre hvordan man på en optimal måte kan integrere bildeinformasjon, 3D-modeller av anatomiske strukturer og virtuelle representasjoner av kirurgens instrumenter som blir fulgt av et «tracking»-system.

De ulike informasjonsbitene smeltes så sammen i en felles 3D-scene ved hjelp av ulike visualiseringsteknikker. Programvaren som er utviklet gjør det enkelt å slå av og på de ulike objektene i 3D-scenen, interaksjonen skjer direkte med objektene, og det er mulig å eksperimentere seg frem til den beste måten å presentere navigasjonsscenen på under de ulike fasene av en operasjon.

Lindseth har også utviklet metoder for å måle graden av anatomisk skift, det vil si at kartet eller bildene ikke stemmer helt med terrenget eller pasienten.

Et navigasjonssystem gir kirurgen informasjon om posisjonen til et kirurgisk instrument inne i pasienten ved å vise en indikasjon av denne posisjonen i bildedataene.

Det er derfor svært viktig at navigasjonsscenen som kirurgen styrer etter stemmer med det som virkelig skjer inne i pasienten. På grunn av små feil i alle aktivitetene som skal til for å gjøre bildeveiledet kirurgi mulig stemmer ikke dette 100 prosent.

Lindseth har identifisert de ulike feilkildene som utgjør feilkjeden assosiert med ultralydbasert navigasjon og utviklet automatiske metoder for å analysere den totale navigasjonsfeilen. Disse metodene er videre brukt til å evaluere nøyaktigheten til det første ultralydbaserte navigasjonssystemet som er kommersielt tilgjengelig.

Dette systemet er utviklet i Trondheim (SonoWand fra Mison AS.) Metodene gjør det også mulig å identifisere og kvantifisere de enkeltfeilene som bidrar mest til den totale feilen, og nye algoritmer er utviklet som reduserer disse enkeltfeilene betraktelig.

Avhandlingen har tittelen «Ultrasound Guided Surgery: Multimodal Visualization and Navigation Accuracy / Ultralydveiledet kirurgi: Multimodal visualisering og navigasjonsnøyaktighet».

Arbeidet er utført ved Institutt for datateknikk og informasjonsvitenskap, NTNU, og ved Sintef Unimed, med førsteamanuensis Jørn Hokland som hovedveileder. Medveiledere har vært dr.ing Åge Grønningsæter, Mison AS, og dr.ing. Toril A. Nagelhus Hernes, SINTEF Unimed.

Arbeidet er finansiert gjennom Program for medisinsk teknologi ved NTNU (NFR-støtte) og Sintef Unimed.

Frank Lindseth er sivilingeniør (1996) fra Fakultet for fysikk og matematikk, NTNU, og har disputert for graden dr.ing. Han fortsetter i sin stilling som forsker / post doc ved Sintef Unimed, Ultralyd.