幕後文章是與國家科學基金會合作提供給生活方面的。
外科醫生打開頭骨後，一切都會發生變化。
您的大腦以及其中的腫瘤不再完全漂浮在其腦脊液的保護性浴中。重力以及手術室的大氣壓力也發揮了作用。大腦對這些外國力量反應，大腦組織下垂，反彈和形狀變化。這瘤神經外科醫生想要刪除也改變了位置。
術前MRI圖像不再足夠精確地進行腦部手術。
因此，外科醫生操作的大腦與術前MRI中描述的大腦不同。當然，一旦外科醫生開始起作用，大腦的形狀就會發生更大的變化。
大腦的形狀變化不僅是空間的問題，而且是時間的問題。目的是盡可能多地去除腫瘤，而沒有健康的神經組織。當今的操作程序是通過在手術期間進行MRI掃描來跟踪大腦的運動。 MRI - 磁共振成像 - 是一個勞動密集型而艱苦的過程，需要時間。處理每個術中MRI可以持有該程序長達90分鐘。
弗吉尼亞州威廉和瑪麗學院的計算機科學教授Nikos Chrisochoides說：“他們告訴我，他們甚至在MRI發生時都不會說話。”
Chrisochoides是一個與哈佛醫學院的團隊合作的小組的領導者，利用數學和計算機力量來解決神經外科醫生的時空問題。
建模大腦
從本質上講，威廉和瑪麗團隊為手術團隊提供了患者大腦的動態計算機模型。在臨床試驗中，Chrisochoides表示，他的團隊可以在六到七分鐘內呈現新型號，但希望能夠在不到兩分鐘的時間內這樣做。
他說：“我們希望幫助神經外科醫生做出明智的決定，即削減什麼，關鍵道路在哪裡，避免哪些領域。” “我既不是神經外科醫生，也不是醫生，所以我的研究的貢獻是使對物體的這種蒸餾真的非常非常快。”
Chrisochoides的實驗室由一個投影計算機監視器主導，其屏幕不會在一個小型的多重劇院中看起來不合時宜。 Chrisochoides將3-D眼鏡分發給了一個小觀眾，其中包括一位同事NASA和Andriy Fedorov，博士學位學生最近從15個月擔任該團隊在哈佛的代表。
Chrisochoides在鍵盤和鼠標上取代了他的位置，巨大的顯示器顯示了計算機網狀大腦的頂葉。看起來令人討厭的斑點清楚地表明腫瘤的存在。這些眼鏡給觀眾帶來了驚人的3-D效果，展示了向量箭頭的曲線，表明流離失所（按顏色和軸的長度表現出來）在大腦上表現出來。
該過程始於手術前的各種圖像，否則這些圖像在手術的中間是不可用的。低分辨率術中數據允許跟踪腦物質的轉移併計算如何相應地更改術前圖像。
只有一個猜測…
當然，大腦是鬆緊帶目的。
Chrisochoides說：“如果您推動它，那麼它需要能量，然後一段時間後，它可以通過求解偏微分方程來計算它可以解決的位置。數學家可以告訴我們有一個解決方案，但是他們無法告訴我們什麼是解決方案。該方程沒有這樣的方程。
Chrisochoides通過鑲嵌來近似患者大腦的幾何形狀，將其分為三個維度，或者換句話說，產生代表大腦的網格。 NSF在過去的七年中一直在威廉和瑪麗（William and Mary）資助，今年早些時候，Chrisochoides的工作為他贏得了享有聲望的古根海姆（Guggenheim）獎學金。
Chrisochoides說：“這項研究金對我的研究意義重大。” “它在醫學和健康中，而不是人們期望的計算機科學，它將為我們的項目打開更多機會。”
這些資金將在威廉和瑪麗建立一個新的實時計算中心，並推動有關醫療圖像分析的三個新課程的設計，當他開始寫第一本關於平行網格的書籍時，Chrisochoides將承擔這項工作。
“我很高興看到他的科學工作和社會影響以及他所獲得的認可方面的成功，”負責Chrisochoides努力的NSF官員之一弗雷德里卡·達雷瑪（Frederica Darema）說。 “這是計算機科學研究如何影響其他領域並實現如此重要的能力的一個很好的例子，並且看到這種影響在醫學上確實很棒。”
編者註： 這項研究得到了國家科學基金會的支持（NSF），聯邦機構負責在科學和工程領域的所有領域資助基礎研究和教育。
