Yes / Angiography is a minimally invasive diagnostic procedure in endovascular interventions. Training interventional procedures is a big challenge, due to the complexity of the procedures with the changes of measurement and visualization in blood flow rate, volume, and image contrast. In this paper, we present a novel virtual reality-based 3D interactive training platform for angiography procedure training. We propose a multi-fluid flow approach with a novel corresponding non-slip boundary condition to simulate the effect of diffusion between the blood and contrast media. A novel syringe device tool is also designed as an add-on hardware to the 3D software simulation system to model haptics through real physical interactions to enhance the realism of the simulation-based training. Experimental results show that the system can simulate realistic blood flow in complex blood vessel structures. The results are validated by visual comparisons between real angiography images and simulations. By combining the proposed software and hardware, our system is applicable and scalable to many interventional radiology procedures. Finally, we have tested the system with clinicians to assess its efficacy for virtual reality-based medical training. / National Natural Science Foundation of China grant number 61402278, the Shanghai Natural Science Foundation of China grant number 14ZR1415800, Research Program of Shanghai Engineering Research Center of Motion Picture Special Effects grant number 16dz2251300, Shanghai University Film Peak Discipline, and Shanxi Natural Science Technology Foundation grant number 2016JZ026.

Ziel: Minimalinvasive Techniken, wie die videoassistierte Thoraxchirurgie (VATS), sind heutzutage zur Resektion vor allem peripher gelegener Rundherde Methode der Wahl. Um eine schnelle und sichere intraoperative Lokalisation zu gewährleisten, haben sich diverse Markierungstechniken etabliert. Wir berichten über die Erfahrungen bei 184 Markierungen mittels eines speziellen Lungenmarkierungsdrahts, der CT-gestützt präoperativ an den Herd gebracht wird. Material und Methoden: Bei 184 Patienten (97 m, 87w, mittleres Alter: 58,1 ± 13,7 Jahre) wurde unmittelbar vor der VATS eine CT-gesteuerte Markierung des Rundherds mithilfe eines Spiraldrahts vorgenommen. Evaluiert wurden anschließend die Erfolgsrate, die Sicherheit der Intervention, die Notwendigkeit eines Umstiegs zur Thorakotomie sowie die Histologie der Patienten. Ergebnisse: Der Markierungsdraht konnte in 181 Fällen (98,4 %) erfolgreich platziert werden. Eine Markierung musste aufgrund eines nicht beherrschbaren Pneumothorax abgebrochen werden. Geringgradige, methodisch nicht vermeidbare Komplikationen wie Mantelpneumothoraces (53,3 %) oder perifokale Blutungen (30,4 %) bedurften keiner Therapie. Die makroskopisch vollständige Entfernung der markierten Herde gelang bei 98,4 % der Patienten. Aufgrund intraoperativer Komplikationen (Adhäsionen, Blutungen, Drahtdislokationen) war in 29 Fällen (15,9 %) die Konversion zur Thorakotomie erforderlich. Die Histologie ergab in 96 Fällen (52,5 %) einen benignen Befund, in 87 Fällen (47,5 %) einen malignen, wobei insgesamt lediglich 21 Herde (11,5 %) einem primären Lungenkarzinom entsprachen. Schlussfolgerung: Die Kombination aus CT-gesteuerter Herdfixierung mittels Spiraldraht und die anschließende thorakoskopische Entfernung ist eine effiziente und sichere Methode zur Diagnostik von unklaren intrapulmonalen Rundherden, insbesondere für periphere, subpleural gelegene Herde.

Ziel: Minimalinvasive Techniken, wie die videoassistierte Thoraxchirurgie (VATS), sind heutzutage zur Resektion vor allem peripher gelegener Rundherde Methode der Wahl. Um eine schnelle und sichere intraoperative Lokalisation zu gewährleisten, haben sich diverse Markierungstechniken etabliert. Wir berichten über die Erfahrungen bei 184 Markierungen mittels eines speziellen Lungenmarkierungsdrahts, der CT-gestützt präoperativ an den Herd gebracht wird. Material und Methoden: Bei 184 Patienten (97 m, 87w, mittleres Alter: 58,1 ± 13,7 Jahre) wurde unmittelbar vor der VATS eine CT-gesteuerte Markierung des Rundherds mithilfe eines Spiraldrahts vorgenommen. Evaluiert wurden anschließend die Erfolgsrate, die Sicherheit der Intervention, die Notwendigkeit eines Umstiegs zur Thorakotomie sowie die Histologie der Patienten. Ergebnisse: Der Markierungsdraht konnte in 181 Fällen (98,4 %) erfolgreich platziert werden. Eine Markierung musste aufgrund eines nicht beherrschbaren Pneumothorax abgebrochen werden. Geringgradige, methodisch nicht vermeidbare Komplikationen wie Mantelpneumothoraces (53,3 %) oder perifokale Blutungen (30,4 %) bedurften keiner Therapie. Die makroskopisch vollständige Entfernung der markierten Herde gelang bei 98,4 % der Patienten. Aufgrund intraoperativer Komplikationen (Adhäsionen, Blutungen, Drahtdislokationen) war in 29 Fällen (15,9 %) die Konversion zur Thorakotomie erforderlich. Die Histologie ergab in 96 Fällen (52,5 %) einen benignen Befund, in 87 Fällen (47,5 %) einen malignen, wobei insgesamt lediglich 21 Herde (11,5 %) einem primären Lungenkarzinom entsprachen. Schlussfolgerung: Die Kombination aus CT-gesteuerter Herdfixierung mittels Spiraldraht und die anschließende thorakoskopische Entfernung ist eine effiziente und sichere Methode zur Diagnostik von unklaren intrapulmonalen Rundherden, insbesondere für periphere, subpleural gelegene Herde.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Interventional radiology consists of minimally invasive procedures guided by real-time X-ray imaging of a region of the patient to be diagnosed or treated. Since it is a practice that uses ionizing radiation, performing these procedures should follow the three basic principles of radioprotection, which are justification, optimization (medical exposure), and dose limitation (occupational exposure). Interventional procedures in children with congenital heart defects are justified by substituting other high-risk procedures. However, as these procedures are responsible for high doses in the patient and individuals occupationally exposed (IOE), it is important to evaluate the medical exposures of pediatric individuals due to a greater susceptibility to radiation damage in these individuals who present a rapid metabolism and closer proximity of the organs. In addition, the longer life expectancy in children allows more time for any harmful effects of radiation, such as cancer, to manifest. Because direct dose measurement within the human body is difficult or impractical, the Monte Carlo simulation of radiation transport is a useful tool in estimating dosimetric protection quantities (H T and E) in anthropomorphic phantoms representing the anatomy of the human body. In addition, it is possible to calculate conversion coefficients that relate protection quantities with measurable quantities, such as the kerma-area product (PKA). In this work, we modelled paediatric interventional cardiology scenarios using the MCNPX code and a pair of adult and paediatric hybrid anthropomorphic phantoms (newborn, 1 year and 5 year) to evaluate medical and occupational exposures. The results obtained in this work show conversion coefficients H T /PKA and E/PKA of 5 to 16 times higher than the values obtained in the literature for interventional procedures performed in adult patients. In addition, we estimate the influence of personal protective equipment (lead apron, thyroid shield and lead glasses) on occupational exposures, which contribute to reduction of H T doses in the physician up to 98% (gonads and thyroid), when used. / A radiologia intervencionista consiste de procedimentos minimamente invasivos guiados por imagens de raios X em tempo real de uma região do paciente a ser diagnosticada ou tratada. Por ser uma prática que utiliza radiação ionizante, a realização destes procedimentos deve seguir os três princípios básicos de radioproteção, que são a justificação, otimização (exposição do paciente) e limitação de dose (exposição do médico). Os procedimentos intervencionistas em crianças com cardiopatias congênitas são justificáveis por substituírem outros procedimentos de alto risco. Entretanto, conforme estes procedimentos são responsáveis por altas doses no paciente, além dos indivíduos ocupacionalmente expostos (IOE), é importante avaliar as exposições médicas de indivíduos pediátricos devido uma maior susceptibilidade de ocorrência de danos provocados pela radiação nestes indivíduos, que apresentam metabolismo rápido e maior proximidade anatômica dos órgãos. Além disso, a maior expectativa de vida das crianças induz uma maior probabilidade de ocorrência de efeitos estocásticos tardios como o câncer. Devido à medição direta da dose dentro do corpo humano ser difícil ou impraticável, a simulação Monte Carlo do transporte de radiação é uma ferramenta útil na estimativa de grandezas dosimétricas de proteção (H T e E) em simuladores antropomórficos que representam a anatomia do corpo humano. Além disso, é possível calcular coeficientes de conversão que relacionam grandezas de proteção com grandezas mensuráveis, como o produto kerma-área (PKA). Neste trabalho, modelamos cenários de cardiologia intervencionista pediátrica utilizando o código MCNPX e uma dupla de simuladores antropomórficos híbridos adulto e pediátrico (recém-nascido, de 1 e 5 anos) para avaliar as exposições médicas e ocupacionais. Os resultados obtidos neste trabalho mostram coeficientes de conversão H T /PKA e E/PKA de 5 a 16 vezes maiores que os valores obtidos na literatura para procedimentos intervencionistas realizados em pacientes adultos. Além disso, estimamos a influência dos equipamentos de proteção individual (avental, óculos plumbíferos e protetor de tireoide) nas exposições ocupacionais, que contribuem para redução das doses H T no médico em até 98% (gônadas e tireoide), quando utilizados.