SCH: INT: A Virtual Surgery Simulator to Accelerate Medical Training in Cardiovascular Disease

SCH:INT:加速心血管疾病医疗培训的虚拟手术模拟器

基本信息

  • 批准号:
    10487534
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-30 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We propose to devise and deploy an integrated virtual surgery simulator to transform training and surgical planning in cardiovascular medicine. By advancing science in graphics, visualization and real-time simulations, and interfacing with virtual reality (VR) technology, we will offer clinical trainees unprecedented depth of insight into cardiac physiology and pathology, accelerating knowledge acquisition and intuition-building that takes years with standard approaches. Equipped with immersive patient-specific visualizations, physicians will 'preview' the effects of surgical techniques on blood flow and physiology, quickly testing many "what-if" scenarios over a large design space. While surgeons currently teach trainees time-honored techniques in a steep and high-stakes learning curve, novel and intuitive VR environments will enable rapid, lower-stakes exploration. Despite advances in cardiovascular patient-specific modeling and simulation, current virtual surgery capabilities are limited to cumbersome by-hand model manipulations and blood flow simulations run on high-performance computing clusters for days at a time. These complexities preclude hands-on use by clinicians and often limit models to a small cohort of anatomic designs. There is, therefore, a pressing need for scientific and technological advances to enable seamless manipulation of anatomic geometry and simulations that can provide real-time feedback. To drive this technology, we aim to overcome critical methodological barriers through the following aims: 1) Develop computer-graphics tools for efficient model manipulation, 2) Integrate reduced-order modeling with visualization to create a real-time interactive experience, and 3) Develop and deploy an interactive VR educational environment for medical students and clinical trainees, complete with case studies and interactive experiences. To quantify impact, we will design and carry out educational assessments measuring the ability of our technology to accelerate learning among medical trainees. To ensure success, we have assembled an expert interdisciplinary team spanning cardiovascular biomechanics, computer graphics, technology in education, and clinical cardiology. Ultimately, the proposed tools will also drive clinical innovation. Since many cardiovascular surgical approaches have changed little in decades, a longer-term goal is to launch clinical studies demonstrating impact on patient outcomes, allowing surgical planning and customization for individual patients.
我们建议设计和部署集成的虚拟手术模拟器来改变培训和外科手术 心血管医学计划。通过推进图形科学,可视化和实时 模拟,并与虚拟现实(VR)技术接口,我们将提供临床学员 对心脏生理和病理学的洞察力史无前例,加速知识获取 和直觉建设需要数年的标准方法。配备了身临其境的患者特异性 可视化,医生将“预览”手术技术对血流和生理学的影响, 快速在大型设计空间上快速测试许多“假设”场景。虽然外科医生目前教书 受训者在陡峭而高风险的学习曲线,新颖而直观的VR中享有时间培训的技术 环境将实现快速,较低的探索。尽管心血管进步 特定于患者的建模和模拟,当前的虚拟手术功能仅限于麻烦 手工模型的操纵和血流模拟在高性能计算集群上运行 一次。这些复杂性排除了临床医生的动手使用,并且通常将模型限制为小型 解剖设计的队列。因此,迫切需要科学和技术进步 为了实现可以提供实时的解剖几何形状和模拟的无缝操纵 反馈。为了推动这项技术,我们旨在克服关键的方法论障碍 以下目的:1)开发用于高效模型操作的计算机图形工具,2)集成 通过可视化减少订购建模以创建实时互动体验,3)开发和 为医学生和临床学员部署互动VR教育环境,完整 案例研究和互动经验。为了量化影响,我们将设计和执行 衡量我们技术在医学中加速学习的能力的教育评估 学员。为了确保成功,我们组建了一个专家跨学科团队 心血管生物力学,计算机图形,教育技术和临床心脏病学。 最终,拟议的工具还将推动临床创新。由于许多心血管手术 几十年来,方法几乎没有改变,一个长期目标是发起临床研究表明 对患者预后的影响,为个别患者提供手术计划和定制。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of cardiac growth on electrical dyssynchrony in the single ventricle patient
心脏生长对单心室患者电不同步的影响
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