Хирургични процедури с използване на очила с добавена реалност – Приложението комбинира ЯМР изображения с реалната хирургична ситуация

Революция в неврохирургията: Очила за данни с добавена реалност като навигационна система в операционната зала

Медицината се развива неуморно и една особено вълнуваща област е интегрирането на добавената реалност (AR) в операционната зала. Това не е научна фантастика, а реалност, която става все по-осезаема и има потенциала да направи хирургическите процедури по-безопасни, по-прецизни и по-малко инвазивни за пациентите. Неврохирургията, в частност, област, която изисква максимална прецизност поради сложността на мозъка, се възползва значително от тези технологични постижения.

Обещаващ подход е използването на интелигентни очила, които наслагват предоперативни данни от изображения, като например от магнитно-резонансна томография (ЯМР), върху самото хирургично поле в реално време. Тази технология позволява на хирурга виртуално да „вижда през“ тялото на пациента, като по този начин получава по-прецизен изглед към областта, която ще се оперира. За разлика от конвенционалните навигационни системи, които често са обемисти и скъпи, интелигентните очила с добавена реалност (AR) откриват ново измерение на пространствената ориентация в операционната зала. Това е особено важно за процедури, при които достъпът до хирургичното поле е ограничен, като например отстраняване на мозъчен тумор през носа. Минимално инвазивната техника се поддържа от подобрената визуализация, осигурена от AR очилата, което потенциално води до по-малко увреждане на тъканите, по-кратко време за възстановяване и намалени усложнения.

Приложението като ключ към прецизната навигация

В основата на тази иновативна технология е специално разработено приложение, което синхронизира ЯМР изображението, получено преди операцията, с изглед в реално време на хирургичното поле. Тази разработка е резултат от дългогодишни изследвания и разработки в сътрудничество между изследователската група LEGEND в Катедрата по неврохирургия на Университетската болница в Лайпциг (UKL) и Института Фраунхофер за машинни инструменти и формовъчни технологии IWU в Цитау. Приложението по същество функционира като „GPS система“ за хирурга, показвайки не само позицията на хирургическата цел, но и оптималния, т.е. най-малко инвазивен, път за достъп. Тази форма на навигационно помощ представлява значително подобрение спрямо предишни методи, които разчитаха на статични данни за изображения и пространственото мислене на хирурга.

Друго съществено предимство на тази нова технология е възможността за интегриране на хирургически инструменти в навигационната система. Чрез прецизно проследяване на позициите на инструментите в реално време и показването им в интелигентните очила, хирургът може да ги насочва с още по-голяма прецизност и безопасност. Това показване в реално време, осигурено от приложението, минимизира риска от грешки и позволява на хирурга да планира и изпълнява движения с изключителна точност. Освен това, важна допълнителна информация, като например разстоянието до целевата област, се показва директно в зрителното поле на хирурга, оптимизирайки потока от информация и позволявайки бърза и безопасна реакция. Това не само повишава безопасността на процедурата, но и потенциално намалява времето за работа, като по този начин облекчава натоварването както на пациента, така и на медицинския персонал.

Прецизност в реално време: Квантов скок в неврохирургията

Едно от най-забележителните постижения на изследователската група е практически мигновената оперативна готовност на системата. „Нашият екип постигна първи в света напълно автоматизирана регистрация за неврохирургична пространствена компютърна навигация“, съобщава ентусиазирано д-р Рони Грунерт, научен сътрудник във Fraunhofer IWU и ръководител на изследователската група „Legend“ в UKL. „Калибрирането и регистрацията се извършват в рамките на секунда и навигацията за откриване на позицията на инструмента в реално време е готова за работа. Разработената система е много интуитивна за използване и много наподобява GPS асистенцията.“ Тази скорост и интуитивност са от решаващо значение за поддържане на работния процес в операционната зала и предоставяне на интуитивно и надеждно навигационно помощно средство на хирурзите.

Друг важен детайл е удобството на системата за потребителя. Потребителският интерфейс е разработен от лекари за лекари и е ограничен до показване на основна информация, като по този начин се минимизират оперативните грешки. Пример за ясната логика на дисплея е зеленият кръстосан мерник, който показва позицията на върха на инструмента и е перфектно интегриран в ЯМР изображението, показвано в интелигентните очила. Това ясно и сбито представяне е решаващ фактор за приемането и успеха на системата в операционната зала, тъй като позволява на хирурзите да се съсредоточат върху най-важното – успешното изпълнение на операцията.

Ефективност и достъпност: Революция за всички

В допълнение към техническите иновации, друг ключов аспект на този проект е икономическата жизнеспособност и произтичащата от това достъпност на технологията. Докато конвенционалните навигационни системи, подходящи за употреба в болници, често струват няколкостотин хиляди евро в неврохирургията, групата за разработка се фокусира върху стандартни интелигентни очила с цени на потребителски нива. „Тези очила струват част от компютърно подпомаганите навигационни системи за неврохирургия“, обяснява Грунерт. Това намаляване на разходите е ключова стъпка за осигуряване на достъпност на технологията не само за добре финансирани здравни системи и институции, но и за страни и региони с ограничени ресурси. Тази демократизация на технологията ще позволи на повече пациенти да се възползват от прецизно и минимално инвазивно неврохирургично лечение.

Разработването на наконечника, който държи инструментите и позволява прецизното им позициониране, също е ключов аспект на проекта. Във Fraunhofer IWU бяха разработени специални маркери, чиито геометрии и шарки се разпознават от интелигентните очила. Тези маркери могат да приемат различни форми, като сфери, паралелепипеди или други форми, и служат за определяне на позицията на инструментите в триизмерно пространство. Пластмасовите наконечници се произвеждат с помощта на 3D печат в Цитау и Лайпциг, което позволява висока степен на гъвкавост и адаптивност към нуждите на хирурзите.

Пътят към клиничната практика: перспектива

Първият пилотен курс за обучение по анатомичния модел се проведе в Университетската болница в Лайпциг (UKL) през есента на 2024 г. Тази стъпка е важен етап по пътя към клиничното приложение на технологията. Следващият фокус на екипа е върху завършването на прототипа, който след това ще трябва да премине през процеса на одобрение съгласно Регламента за медицинските изделия (MDR) за европейския пазар и разпоредбите на Американската агенция по храните и лекарствата (FDA) за САЩ. Целта е системата да може да се използва при пациенти след приблизително две години.

Разработването на навигационни системи, базирани на добавена реалност (AR), за неврохирургия е не само технологичен напредък, но и промяна на парадигмата в медицинската практика. Интегрирането на данни от изображения в реално време, прецизно насочване на инструментите и рентабилни решения има потенциала да трансформира фундаментално неврохирургичното лечение, правейки го по-безопасно, по-прецизно и по-достъпно. С всяка стъпка от това развитие визията за бъдеще, в което иновативни технологии като AR смарт очилата са стандарт в операционната зала, се приближава. Това отваря нови перспективи не само за лекарите и хирурзите, но преди всичко за пациентите, които могат да се възползват от подобрено качество на лечението и по-малко инвазивни процедури. С тази технология бъдещето на неврохирургията пое във вълнуваща посока, където прецизността и иновациите вървят ръка за ръка.

Свързано с това:

• Германия е лидер в това отношение: решения „Iteration Metaverse“ с XR технологии, като например разширена, добавена, виртуална и смесена реалност
• Разширена и виртуална реалност – в ново измерение