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 se překrývají v předoperačních obrazových datech v reálném čase, například z zobrazování magnetické rezonance (MRI). Tato technologie umožňuje chirurgovi vidět tělo pacienta „skrz tělo“, a tak získat podrobnější vhled do regionu, který má být provozován. Na rozdíl od konvenčních navigačních systémů, které jsou často objemné a drahé, bly datové brýle AR otevírají novou dimenzi prostorové orientace v operačním sále. To je zvláště důležité pro intervence, ve kterých je přístup k chirurgickému poli omezený, jako jsou operace nádorů mozku, které se odehrávají nad nosem. Minimálně invazivní metoda je podporována zlepšenou vizualizací brýlemi AR, která může potenciálně vést k nižším poškození tkáně, kratším dobou zotavení a snížení komplikací.
Aplikace jako klíč k přesné navigaci
Srdcem této inovativní technologie je speciálně vyvinutá aplikace, která synchronizuje obrázek MRI vytvořený před operací s pohledem v reálném čase na operační pole. Tento vývoj je výsledkem let výzkumných a vývojových prací na spolupráci mezi výzkumnou skupinou Legend of Clinic a Polycnic pro neurochirurgii Fakultní nemocnice Leipzig (UKL) a Fraunhofer Institute pro strojní nástroje a reformní technologií IWU v Zittau. Aplikace funguje jako „GPS systém“ pro chirurga nejen tím, že označuje polohu provozního cíle, ale také optimální, tj. Nejjemnější, přístup k přístupovému. Tato forma navigační pomoci je významným zlepšením ve srovnání s předchozími metodami, které se spoléhají na statická obrazová data a prostorovou představivost chirurga.
Další hlavní výhodou této nové technologie je možnost integrace chirurgických nástrojů do navigačního systému. Přesným zaznamenáním polohy nástrojů v reálném čase a jejich reprezentací v datových sklenicích je může chirurg vést ještě konkrétněji a bezpečněji. Tato reprezentace v reálném čase, která je umožněna aplikací, minimalizuje riziko chyb a umožňuje chirurgovi přesně naplánovat a implementovat jeho pohyby. Kromě toho jsou důležité další informace, jako je vzdálenost od cílové oblasti, zobrazena přímo v poli chirurga z vidění chirurga, které optimalizuje tok informací a umožňuje rychlou a bezpečnou reakci. To nejen zvyšuje bezpečnost intervence, ale také potenciálně zkracuje dobu provozu, což vede k úlevě pro pacienta a zdravotnický personál.
Přesnost v reálném čase: kvantový skok v neurochirurgii
Jedním z nejpozoruhodnějších úspěchů ve výzkumné skupině je téměř zpožděná provozní připravenost systému. „S plně automatizovanou registrací v neurochirurgické navigaci prostorového výpočetního výpočtu se našemu týmu podařilo celosvětovou novinku,“ řekl PD Dr. Habile. Ronny Grunert, výzkumný asistent ve Fraunhofer Iwu a vedoucí výzkumné skupiny »Legenda« na UKL, nadšeně uvádí hlášení. „Kalibrace a registrace jsou dokončeny během sekundy a navigace na detekci polohy přístroje v reálném čase je připraveno jít. Rozvinutý systém je velmi intuitivní a přibližuje se k použití GPS pomoci. Tato rychlost a intuice jsou zásadní, aby nedošlo k narušení pracovního toku v operačním sále a nabízejí chirurgům intuitivní a spolehlivou navigační pomoc.
Dalším důležitým detailem je uživatelská přátelství systému. Uživatelské rozhraní bylo vyvinuto lékaři pro lékaře a je omezeno na zobrazení základních informací, které minimalizuje provozní chyby. Příkladem logiky jasného zobrazení je zelený kříž, který ukazuje polohu špičky přístroje a je dokonale integrován do obrazu MRI, který je zobrazen v datových brýlích. Tato jasná a jasná prezentace je rozhodujícím faktorem pro přijetí a úspěch systému v operačním sále, protože chirurgové se mohou soustředit na náležitosti - úspěšnou implementaci operace.
Ekonomika a dostupnost: Revoluce pro všechny
Kromě technické inovace je dalším ústředním aspektem tohoto projektu ekonomika a související dostupnost technologie. Zatímco konvenční navigační systémy vhodné pro použití na klinikách často stojí několik set tisíc eur v neurochirurgii, vývojová skupina se spoléhá na standardní datové sklenice, jejichž ceny jsou umístěny v oblasti spotřebitelů. „Tyto brýle stojí zlomek navigačních systémů s počítačem pro neurochirurgii,“ vysvětluje Grunert. Toto snižování nákladů je zásadním krokem, aby byla tato technologie nejen přístupná finančně silným zdravotnickým systémům a institucím, ale také v zemích a regionech s omezenými zdroji. Tato demokratizace technologie může těžit z výhod přesné a jemné neurochirurgické léčby.
Důležitým aspektem projektu je také vývoj nástrahy, který zabírá nástroje a umožňuje jeho přesné stanovení polohy. Ve Fraunhofer Iwu byly vyvinuty speciální markery, jejichž geometrie a vzory jsou rozpoznány datovými brýlemi. K těmto značkám se mohou vyskytnout v různých tvarech, jako jsou koule, kváje nebo jiná těla a slouží k zachycení polohy nástrojů ve třech rozměrenských prostorech. Plastové nástrahy se vyrábějí v Zittau a Leipzig v procesu 3D tisku, což umožňuje vysokou flexibilitu a přizpůsobivost potřebám chirurgů.
Cesta do klinické praxe: Outlook
První pilotní kurz pro trénink na anatomickém modelu se konal na podzim 2024 v UKL. Tento krok je důležitým milníkem na cestě k klinické aplikaci technologie. V dalším kroku se tým zaměřuje na dokončení prototypu, který musí projít schvalovacím procesem v souladu s nařízením o zdravotnických prostředcích (nařízení zdravotnických prostředků) pro evropský trh nebo v souladu s ustanoveními amerického zdraví Úřad FDA pro USA. Cílem je být schopen používat systém na pacientovi asi za dva roky.
Vývoj navigačních systémů založených na AR pro neurochirurgii není jen technologický pokrok, ale také posun paradigmatu v lékařské praxi. Integrace obrazových dat v reálném čase, přesného řízení nástrojů a ekonomických řešení má potenciál zásadně změnit neurochirurgickou léčbu a učinit je bezpečnější, přesnější a přístupnější. Vize budoucnosti, ve které jsou inovativní technologie, jako jsou brýle dat AR součástí standardu v operačním sále, se blíží s každým krokem tohoto vývoje. To nejen otevírá nové perspektivy pro lékaře a chirurgy, ale zejména pro pacienty, kteří mohou těžit ze zlepšené kvality léčby a jemnějších zásahů. S touto technologií se budoucnost neurochirurgie zaujala vzrušujícím směrem, kterým je přesnost a inovace ruku v ruce.
Vhodné pro: