Aplikace pro neurochirurgickou prostorovou navigaci na modelové hlavě. Díky skutečným a virtuálně rozšířeným informacím (augmented reality) vizualizovaným ve standardních datových brýlích může operující lékař bezpečně vést svůj přístroj a minimalizovat riziko poranění pacientů - Obrázek: Fraunhofer IWU
Brzy realita na operačním sále: standardní datové brýle pro „navigaci“ při neurochirurgických výkonech
Medicína jde neúprosně kupředu a obzvláště vzrušující oblastí je integrace rozšířené reality (AR) do operačního sálu. Nejde o sci-fi, ale o realitu, která je na dosah a má potenciál učinit chirurgické zákroky bezpečnějšími, přesnějšími a šetrnějšími pro pacienty. Zejména neurochirurgie, obor, který vzhledem ke složitosti mozku vyžaduje maximální přesnost, z těchto technologických pokroků výrazně těží.
Medicína jde neúprosně kupředu a obzvláště vzrušující oblastí je integrace rozšířené reality (AR) do operačního sálu. Nejde o sci-fi, ale o realitu, která je na dosah a má potenciál učinit chirurgické zákroky bezpečnějšími, přesnějšími a šetrnějšími pro pacienty. Zejména neurochirurgie, obor, který vzhledem ke složitosti mozku vyžaduje maximální přesnost, z těchto technologických pokroků výrazně těží.
Slibným přístupem je použití datových brýlí, které překrývají předoperační obrazová data, například z magnetické rezonance (MRI), skutečným chirurgickým polem v reálném čase. Tato technologie umožňuje chirurgovi „vidět skrz tělo pacienta“ a získat tak přesnější vhled do oblasti, která má být operována. Oproti běžným navigačním systémům, které jsou často objemné a drahé, otevírají AR datové brýle novou dimenzi prostorové orientace na operačním sále. To je zvláště důležité u postupů, kde je omezený přístup k chirurgickému poli, jako jsou operace mozkových nádorů, které se provádějí přes nos. Minimálně invazivní metoda je podporována vylepšenou vizualizací pomocí AR brýlí, což může vést k menšímu poškození tkáně, kratší době zotavení a snížení komplikací.
Aplikace jako klíč k přesné navigaci
Srdcem této inovativní technologie je speciálně vyvinutá aplikace, která synchronizuje obraz MRI vytvořený před operací s pohledem na operační pole v reálném čase. Tento vývoj je výsledkem let výzkumné a vývojové práce ve spolupráci mezi výzkumnou skupinou LEGEND na Klinice a polikliniky pro neurochirurgii Fakultní nemocnice v Lipsku (UKL) a Fraunhoferovým institutem pro obráběcí stroje a technologii tváření IWU v Žitavě. Aplikace funguje jako „GPS systém“ pro chirurga, který mu ukazuje nejen polohu operačního cíle, ale také optimální, tedy nejšetrnější přístupovou cestu. Tato forma navigační pomůcky je významným zlepšením oproti předchozím metodám, které se spoléhaly na statická obrazová data a prostorovou představivost chirurga.
Další významnou výhodou této nové technologie je možnost integrace chirurgických nástrojů do navigačního systému. Přesným záznamem polohy nástrojů v reálném čase a jejich zobrazením v datových brýlích je může chirurg navádět ještě přesněji a bezpečněji. Tato vizualizace v reálném čase, kterou aplikace umožňuje, minimalizuje riziko chyb a umožňuje chirurgovi přesně plánovat a realizovat své pohyby. Přímo v zorném poli chirurga se navíc zobrazují důležité doplňkové informace, jako je vzdálenost k cílové oblasti, což optimalizuje tok informací a umožňuje rychlou a bezpečnou reakci. To nejen zvyšuje bezpečnost výkonu, ale také potenciálně zkracuje dobu operace a snižuje zátěž pacienta a zdravotnického personálu.
Přesnost v reálném čase: Kvantový skok v neurochirurgii
Jedním z nejvýznamnějších úspěchů výzkumné skupiny je téměř okamžitá provozní připravenost systému. „Náš tým dosáhl celosvětově prvního s plně automatizovanou registrací pro neurochirurgickou prostorovou výpočetní navigaci,“ říká PD Dr. habil. Ronny Grunert, vědecký pracovník ve Fraunhofer IWU a vedoucí výzkumné skupiny „Legenda“ na UKL, hlásí nadšeně. „Kalibrace a registrace jsou dokončeny během sekundy a navigace pro detekci polohy přístroje v reálném čase je připravena ke spuštění. Vyvinutý systém se velmi intuitivně používá a velmi se blíží použití asistence GPS.“ Tato rychlost a intuice jsou zásadní pro to, aby nenarušily pracovní tok na operačním sále a nabídli chirurgům intuitivní a spolehlivou navigační pomůcku.
Dalším důležitým detailem je uživatelská přívětivost systému. Uživatelské rozhraní bylo vyvinuto lékařskými odborníky pro lékařské odborníky a je omezeno na zobrazování základních informací, čímž se minimalizují chyby při obsluze. Příkladem logiky přehledného zobrazení je zelený nitkový kříž, který ukazuje polohu hrotu nástroje a je dokonale integrován do obrazu MRI zobrazeného v chytrých brýlích. Tato jasná a stručná prezentace je rozhodujícím faktorem pro přijetí a úspěch systému na operačním sále, protože se chirurgové mohou soustředit na to, co je důležité - na úspěšné provedení operace.
Ekonomika a dostupnost: revoluce pro všechny
Kromě technických inovací je dalším ústředním aspektem tohoto projektu ekonomická životaschopnost a související dostupnost technologie. Zatímco běžné navigační systémy v neurochirurgii vhodné pro použití na klinikách často stojí několik set tisíc eur, vývojová skupina sází na standardní datové brýle, jejichž ceny jsou ve spotřebitelském sektoru. „Tyto brýle stojí zlomek ceny počítačově podporovaných navigačních systémů pro neurochirurgii,“ vysvětluje Grunert. Toto snížení nákladů je zásadním krokem při zpřístupňování technologie nejen dobře financovaným zdravotnickým systémům a institucím, ale také zemím a regionům s omezenými zdroji. Tato demokratizace technologie znamená, že z výhod přesné a šetrné neurochirurgické léčby může těžit více pacientů.
Důležitým aspektem projektu je také vývoj násadce, která nástroje drží a umožňuje jejich přesné umístění. Ve Fraunhofer IWU byly vyvinuty speciální popisovače, jejichž geometrie a vzory jsou rozpoznávány datovými brýlemi. Tyto značky mohou mít různé tvary, jako jsou koule, kvádry nebo jiná tělesa, a používají se k zaznamenání polohy nástrojů v trojrozměrném prostoru. Plastové násadce jsou vyráběny v Zittau a Lipsku pomocí 3D tisku, který umožňuje vysokou flexibilitu a přizpůsobivost potřebám chirurgů.
Cesta ke klinické praxi: výhled
První pilotní kurz výcviku na anatomickém modelu proběhl na UKL na podzim 2024. Tento krok je důležitým milníkem na cestě ke klinické aplikaci technologie. V dalším kroku se tým zaměřuje na dokončení prototypu, který následně musí projít schvalovacím procesem v souladu s nařízením o zdravotnických prostředcích pro evropský trh nebo v souladu s předpisy amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) pro USA. Cílem je, aby bylo možné systém používat na pacientech zhruba do dvou let.
Vývoj navigačních systémů s podporou AR pro neurochirurgii je nejen technologickým pokrokem, ale také změnou paradigmatu v lékařské praxi. Integrace obrazových dat v reálném čase, přesné vedení přístrojů a ekonomická řešení mají potenciál zásadně změnit neurochirurgickou léčbu, učinit ji bezpečnější, přesnější a dostupnější. Vize budoucnosti, ve které jsou inovativní technologie jako AR datové brýle standardem na operačním sále, se každým krokem tohoto vývoje přibližuje. To otevírá nové perspektivy nejen lékařům a chirurgům, ale především pacientům, kteří mohou těžit ze zlepšení kvality léčby a šetrnějšího postupu. Budoucnost neurochirurgie nabrala vzrušující směr s touto technologií, kde přesnost a inovace jdou ruku v ruce.
Vhodné pro: