Holografik Bilgisayarlar 1 >> Dokunmatik 3B görüntüler yoluyla sanal ameliyat ve sanal eşya devri başlıyor
İnsan kalbini avucunuzun içinde tutmak nasıl bir duygu? Hayır bir korku filminden değil, geleceğin hastanelerinden söz ediyoruz. Philips ve RealView Imaging şirketleri açık kalp ameliyatını kolaylaştırmak amacıyla doktorların eliyle dokunabileceği 3B (holografik) görüntüleme teknolojisi geliştirdiler.
Bundan 10 yıl sonra, geleceğin hastanelerinde holografik MR ve tomografi cihazları sıradan olacak. Hastaların iç organlarını havaya dokunmatik 3B görüntüler halinde yansıtan sistemler, robot cerrahlarla birlikte ameliyatları kolaylaştıracak.
Böylece doktorlar hastanın kalbini gösteren detaylı 3B grafikleri inceleyerek tıpkı grafik tasarım yapar gibi kalbin kesitini alabilecekler. Ardından kalbin neresine işlem yapılacağına karar veren doktorlar, hastayı uzaktan kumandalı cerrah robotlarla ameliyat edecekler.
Sistemin en büyük faydalarından biri de örneğin Fransa’daki bir doktorun internetten bağlanarak Türkiye’deki ameliyatları yönetmesi olacak. Ameliyat masraflarını büyük ölçüde azaltan uzaktan operasyon teknolojisi ve robot cerrahlar bir süredir dünyanın önde gelen hastanelerinde kullanılıyor. Ancak, bu sistemin verimli çalışması için dokunmatik hologramlar şart.
Gerçek mobilyaların yerine sanal eşyalar
Bilim adamları insanın eliyle gerçekmiş gibi dokunabileceği 3 boyutlu görüntü teknolojisi üzerinde 4 yıldır çalışıyor ve bunun için de yarasalardan yararlanıyor! İnsan kalbini avucunun içinde tutan ya da yarasalardan yararlanan doktorlar kafamızda Frankenstein hayalleri canlandırabilir, ama gerçek her zamanki gibi çok daha sıradan.
Yarasalar geceleri yolunu veya avlarını bulmak için yüksek perdeli sesler çıkarıyor. İnsan kulağının duyamayacağı kadar tiz olan bu sesleri ultrason olarak adlandırıyoruz. Ancak, ultrasonun ana karnındaki bebekleri göstermekten başka avantajları da var.
Seslere dokunmak
Dokunmatik hologram teknolojisini seslere dokunmak olarak tanımlayabiliriz. Bu hiç de abartılı bir tarif olmaz. Bilgisayarlar dokunmatik hologramlar oluşturmak için 3 boyutlu görüntünün havada yansıtıldığı bölgeye ultrason dalgaları gönderiyor.
Böylece örneğin elma hologramının etrafını ses dalgaları kuşatıyor. Biz bu sesleri duyamasak bile ses dalgaları parmak uçlarımıza basınç yapıyor. Biz de bunu dokunma hissi olarak algılıyor ve kendimizi havadaki 3 boyutlu elma görüntüsüne gerçekten dokunuyormuş gibi hissediyoruz.
Tokyo Üniversitesi’nden Profesör Hiroyuki Şinoda ve ekibinin geliştirdiği dokunmatik hologramlar bundan biraz daha gelişmiş bir sistem. Şinoda ile ekibi el hareketlerimizi, elimizi nereye koyup nereden kaldırdığımızı, hatta göz ve baş hareketlerimizi izleyen Microsoft Kinect benzeri bir hareket algılama sistemi geliştirdiler.
Böylece sistemin beyni olan bilgisayar nereye baktığımızı ve elimizi nereye tuttuğumuzu anlıyor. Aynı zamanda önümüzdeki 3 boyutlu elma görüntüsünü de buna göre yönlendiriyor. Sistem parmak uçlarımızın anlık değişen konumlarını ölçerek her zaman doğru yere ultrason dalgaları gönderiyor. Böylece dokunmatik 3B elma görüntüsünü gayet doğal bir şekilde sağa sola çevirebiliyoruz.
Bu bir prototip
Bilgisayarın el hareketlerimizi doğru algılaması çok önemli: yoksa karşımızda yuvarlak elma görürken kendimizi yanlışlıkla köşeli bir kutu tutuyormuş gibi hissedebiliriz. Tabii 2009 yılında düzenlenen SIGGRAPH bilgisayarlı grafik tasarım konferansında tanıtılan bu teknoloji basit bir prototip.
Şinoda ve meslektaşları, bunun için Nintendo Wii oyun konsoluyla birlikte satılan ve Microsoft Kinect gibi kullanıcıların el-kol hareketlerini algılayan iki adet Wiimote cihazı kullandılar. Yine de bu basit oyun sistemi dokunmatik hologramlar üretmek için yeterliydi.
Gerçek eşyaların modası geçiyor, sanal mobilya çağı başlıyor
Profesör Şinoda sistemin sanal ameliyatlarda kullanılacağını o zamandan öngörmüştü. Nitekim şöyle diyor: “Hastanelerde herkesin dokunduğu eşyalara dokunan kişilerin mikrop kapabileceği görülmektedir. Ancak gerçek lamba düğmeleri yerine [3 boyutlu dokunmatik] sanal lamba düğmeleri kullanırsanız mikrop kapmaktan korkmanıza gerek kalmaz.”
Philips ve RealView Imaging şirketleri Şinoda’dan çok daha ileri gittiler ve dokunmatik hologram teknolojisini grafik tasarım yazılımları ve açık kalp ameliyatlarıyla birleştirdiler. Bu da şimdilik bir konsept çalışması. Ancak iki şirket, dokunmatik hologramların MR ve tomografi cihazlarıyla birlikte kullanılabileceğini kanıtlayan klinik ön araştırmaları başarıyla tamamladılar.
Böylece doktorlar ameliyat masasındaki bir hastanın iç organlarının interaktif 3B görüntülerini inceleyecek ve gerçek insan kalbine değil de, kalbin 3B görüntüsüne dokunarak hastaları ameliyat edebilecekler. Ultrason geri besleme teknolojisi açısından dünyanın ilk dokunmatik mikroskobundan esinlenen sistem sayesinde, doktorlar açık kalp ameliyatlarını uzaktan kumandalı robotlarla gerçekleştirecek.
Sekiz hasta üzerinde denendi
Philips ve RealView’ın geliştirdiği 3B holografik görselleştirme ve interaksiyon teknolojisi kalp dokularına sadece gereken noktalarda müdahale edilmesini kolaylaştırarak doktorların nokta atışı yapmasını sağlayacak, böylece açık kalp ameliyatlarının başarı şansını artıracak.
İsrail’deki Schneider Çocuk Hastanesi’nde yapılan testlerde RealView şirketi Philips’in cerrahi müdahalelerde kullanılan röntgen ve ultrason sistemlerinden yararlanarak 8 hastanın kalp dokularının gerçek zamanlı, 3B holografik görüntülerini oluşturdu. Doktorlar sadece holografik kalp görüntülerini elleriyle maniple ederek ameliyatı gerçekleştirmek için yeterli bilgiye sahip oldular.
3B gözlük takmaya gerek yok
Hastanın kalbini 2B ekranlarda görmekle sınırlı kalmayan doktorlar, ameliyat edilecek kalbin detaylı holografik grafiğini havada 3B gözlük takmadan görüntüleyebildiler. Gerçek 3B bilgisayarlı animasyon teknolojisinin kullanıldığı sistem, kalp atışlarının ve kalp kaslarının hareketlerinin de animasyonlu hologramda anında canlandırılması sağladı.
Schneider Çocuk Hastanesi Pediatrik Kardiyoloji Enstitüsü Direktörü ve Pediatri Kardiyologu Dr. Einat Birk dokunmatik hologramların gücünü şöyle ifade ediyor: “Holografik projeksiyonlar hastanın hacimli 3B anatomisini kolaylıkla anlamama ve incelememe imkan sağladı. Aynı zamanda, ameliyat sırasında ameliyat aletleri ile dokular arasındaki etkileşimi görmek amacıyla görüntünün detaylarında gezinebildim.”
Hastanenin Kardiyak Kateterizasyon Laboratuarları Direktörü ve pediatrik kardiyolog Dr. Elchanan Bruckheimer da sistemden oldukça etkilenmiş görünüyor: “X-Işını ve 3B ultrason görüntüleriyle sağlanan görselin içine dokunabilmek ve yumuşak doku anatomisini görüntüde işaretleyebilmek bu tür karmaşık ameliyatlarda çok yararlı bir rehber olacaktır.”
Geleceğin hastaneleri
Geleceğin ameliyatları maliyetleri, yan etkileri ve insan hatası riskini azaltmak için yapay zeka kontrolündeki robotlarla yapılacak. Ancak bu teknoloji kullanılmadan önce doktorlar internetten bağlanarak başka ülkelerde yapılan ameliyatları uzaktan kumandalı robotlarla yönetecek. 3B dokunmatik görüntüleme teknolojileri doktorların işini kolaylaştırarak hızlı ve güvenli ameliyatlar gerçekleştirmek açısından büyük önem taşıyor.
Dokunmatik hologramların özellikle kalp ritim bozukluğu, kalp kapakçığı değiştirme, kalp pili takma gibi hassas ameliyatlarda kullanılması düşünülüyor. Bu tür ameliyatların nokta atışı yöntemiyle kalp dokularındaki ilgili bölgelerle sınırlandırılması, kalbin geri kalanına müdahale edilmemesi ameliyatların başarı oranını artırıyor.
Ev kurma derdine son
Sanal ameliyat kavramından yola çıkarak hayal gücümüzün sınırlarını zorlayabiliriz: Dokunmatik hologramlar sayesinde, ormanların azaldığı dünyamızda gittikçe pahalanan ahşap mobilyalar satın almaktan kurtulacağınızı düşünün.
Belki de geleceğin yeni evlileri ev bilgisayarına 3B mobilya grafikleri yükleyecek ve çok az elektrik tüketen holografik bilgisayar, istedikleri mobilyayı salona dokunmatik hologram olarak yansıtacak. Böylece genç evliler sadece enerjiden oluşan ve istedikleri gibi değiştirebilecekleri sanal koltukların tadını çıkaracak. Üstelik taşınma masraflarından da kurtulmuş olacaklar.
Dokunmatik hologramlar gerçek Matrix mi?
Uzay Yolu Gelecek Kuşak (TNG) dizisindeki Holodeck salonu ve Kubrick’in 2001 Uzay Macerası filmindeki sanal otelde insana ilk bakışta inanılmaz gelen bu konsept ele alınmıştı. Holografik bilgisayarlar sanal evler, sanal odalar ve sanal mobilyalar yaratmak için ilk akla gelen teknoloji.
Yazının 2. bölümünde holografik bilgisayarların kristalden imal edilen 3B işlemcilerini, RAM’leri ve diğer sistemleri ele alacağız ve şimdiden bir ipucu verebiliriz: Holografik bilgisayarlar bugünkü bilgisayarlardan milyarca kat daha hızlı olacak ve 10 bin kat daha az elektrik tüketecek. O sanal odanın kabarık bir elektrik faturası getirmeyeceğinden emin olabilirsiniz :).
İnteraktif canlı holografi hayaldi, gerçek oldu
Japonlardan 3B dokunmatik hologramlar
1Dr. Bruckheimer dokunmatik hologram destekli ameliyat sistemlerine yönelik klinik araştırma sonuçlarını 29 Ekim 2013’de düzenlenen 25. Yıllık Transkateter Kardiyovasküler Tedavi Yöntemleri (TCT) sempozyumunda açıkladı (Ana Arena, genel oturum V1); Holographic Imaging in the Cath Lab: First in Human Experiences Elchanan Bruckheimer
