Chirurgické zákroky s datovými brýlemi pro rozšířenou realitu – Aplikace kombinuje snímky MRI se skutečnou chirurgickou situací

Revoluce v neurochirurgii: Brýle s rozšířenou realitou jako navigační systém na operačním sále

Medicína se neúprosně posouvá vpřed a jednou z obzvláště vzrušujících oblastí je integrace rozšířené reality (AR) do operačních sálů. Není to sci-fi, ale realita, která se stává stále hmatatelnější a má potenciál učinit chirurgické zákroky bezpečnějšími, přesnějšími a méně invazivními pro pacienty. Zejména neurochirurgie, obor, který vyžaduje maximální přesnost vzhledem ke složitosti mozku, z tohoto technologického pokroku významně těží.

Slibným přístupem je použití chytrých brýlí, které v reálném čase překrývají předoperační obrazová data, například z magnetické rezonance (MRI), na skutečné operační pole. Tato technologie umožňuje chirurgovi virtuálně „vidět skrz“ tělo pacienta, a tím získat přesnější pohled na operovanou oblast. Na rozdíl od konvenčních navigačních systémů, které jsou často objemné a drahé, chytré brýle s rozšířenou realitou (AR) otevírají nový rozměr prostorové orientace na operačním sále. To je zvláště důležité pro zákroky, kde je přístup k operačnímu poli omezený, jako je například odstranění nádoru na mozku nosem. Minimálně invazivní techniku ​​podporuje vylepšená vizualizace poskytovaná AR brýlemi, což může vést k menšímu poškození tkáně, kratší době rekonvalescence a snížení komplikací.

Aplikace jako klíč k přesné navigaci

Srdcem této inovativní technologie je speciálně vyvinutá aplikace, která synchronizuje snímek magnetické rezonance pořízený před operací s pohledem na operační pole v reálném čase. Tento vývoj je výsledkem dlouholetého výzkumu a vývoje ve spolupráci mezi výzkumnou skupinou LEGEND na Neurochirurgické klinice Univerzitní nemocnice v Lipsku (UKL) a Fraunhoferovým institutem pro obráběcí stroje a tvářecí technologie IWU v Žitavě. Aplikace v podstatě funguje jako „GPS systém“ pro chirurga, který ukazuje nejen polohu chirurgického cíle, ale také optimální, tj. nejméně invazivní, přístupovou cestu. Tato forma navigační pomůcky představuje významné zlepšení oproti předchozím metodám, které se spoléhaly na statická obrazová data a prostorové uvažování chirurga.

Další významnou výhodou této nové technologie je možnost integrace chirurgických nástrojů do navigačního systému. Díky přesnému sledování polohy nástrojů v reálném čase a jejich zobrazení v chytrých brýlích je může chirurg vést s ještě větší přesností a bezpečností. Toto zobrazení v reálném čase, které umožňuje aplikace, minimalizuje riziko chyb a umožňuje chirurgovi plánovat a provádět pohyby s naprostou přesností. Kromě toho se klíčové doplňující informace, jako je vzdálenost k cílové oblasti, zobrazují přímo v zorném poli chirurga, což optimalizuje tok informací a umožňuje rychlou a bezpečnou reakci. To nejen zvyšuje bezpečnost zákroku, ale také potenciálně zkracuje operační dobu, a tím ulevuje jak pacientovi, tak zdravotnickému personálu.

Přesnost v reálném čase: Kvantový skok v neurochirurgii

Jedním z nejpozoruhodnějších úspěchů výzkumné skupiny je prakticky okamžitá provozní připravenost systému. „Náš tým dosáhl celosvětové premiéry s plně automatizovanou registrací pro neurochirurgickou prostorovou výpočetní navigaci,“ s nadšením uvádí PD Dr. habil. Ronny Grunert, výzkumný pracovník na Fraunhofer IWU a vedoucí výzkumné skupiny „Legend“ na UKL. „Kalibrace a registrace jsou dokončeny během sekundy a navigace pro detekci polohy přístrojů v reálném čase je připravena k použití. Vyvinutý systém je velmi intuitivní a velmi se podobá asistenci GPS.“ Tato rychlost a intuitivnost jsou klíčové pro udržení pracovního postupu na operačním sále a pro poskytnutí intuitivní a spolehlivé navigační pomůcky chirurgům.

Dalším důležitým detailem je uživatelská přívětivost systému. Uživatelské rozhraní bylo vyvinuto lékaři pro lékaře a omezuje se na zobrazování základních informací, čímž se minimalizují chyby při obsluze. Příkladem jasné logiky zobrazení je zelený zaměřovací kříž, který indikuje polohu hrotu nástroje a je dokonale integrován do obrazu MRI zobrazeného v chytrých brýlích. Tato jasná a stručná prezentace je klíčovým faktorem pro přijetí a úspěch systému na operačním sále, protože umožňuje chirurgům soustředit se na to nejdůležitější – úspěšné provedení operace.

Efektivita a dostupnost: Revoluce pro všechny

Kromě technické inovace je dalším klíčovým aspektem tohoto projektu ekonomická životaschopnost a z ní vyplývající dostupnost technologie. Zatímco konvenční navigační systémy vhodné pro použití v nemocnicích v neurochirurgii často stojí několik set tisíc eur, vývojová skupina se zaměřuje na standardní chytré brýle s cenou na úrovni spotřebitelů. „Tyto brýle stojí zlomek počítačem podporovaných navigačních systémů pro neurochirurgii,“ vysvětluje Grunert. Toto snížení nákladů je klíčovým krokem k tomu, aby byla technologie přístupná nejen dobře financovaným systémům a institucím zdravotní péče, ale také zemím a regionům s omezenými zdroji. Tato demokratizace technologie umožní více pacientům těžit z přesné a minimálně invazivní neurochirurgické léčby.

Klíčovým aspektem projektu je také vývoj násadce, který drží nástroje a umožňuje jejich přesné polohování. Na Fraunhofer IWU byly vyvinuty speciální značky, jejichž geometrie a vzory rozpoznávají chytré brýle. Tyto značky mohou mít různé tvary, jako jsou koule, kvádry nebo jiné tvary, a slouží k určení polohy nástrojů v trojrozměrném prostoru. Plastové násadce se vyrábějí pomocí 3D tisku v Žitavě a Lipsku, což umožňuje vysokou míru flexibility a přizpůsobivosti potřebám chirurgů.

Cesta ke klinické praxi: Výhled

První pilotní kurz zaměřený na školení o anatomickém modelu proběhl v Univerzitní nemocnici v Lipsku (UKL) na podzim roku 2024. Tento krok je důležitým milníkem na cestě ke klinickému využití technologie. Tým se dále zaměří na dokončení prototypu, který bude muset projít schvalovacím procesem podle nařízení o zdravotnických prostředcích (MDR) pro evropský trh a podle předpisů amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) pro USA. Cílem je, aby byl systém schopen používat u pacientů přibližně do dvou let.

Vývoj navigačních systémů založených na rozšířené realitě (AR) pro neurochirurgii není jen technologickým pokrokem, ale také paradigmatickým posunem v lékařské praxi. Integrace obrazových dat v reálném čase, přesné navádění přístrojů a cenově efektivních řešení má potenciál zásadně transformovat neurochirurgickou léčbu a učinit ji bezpečnější, přesnější a dostupnější. S každým krokem tohoto vývoje se blíží vize budoucnosti, kde inovativní technologie, jako jsou chytré brýle s rozšířenou realitou (AR), budou na operačních sálech standardem. To otevírá nové perspektivy nejen pro lékaře a chirurgy, ale především pro pacienty, kteří mohou těžit ze zlepšené kvality léčby a méně invazivních zákroků. S touto technologií se budoucnost neurochirurgie ubírá vzrušujícím směrem, kde přesnost a inovace jdou ruku v ruce.

Vhodné pro:

• Německo je v tomto ohledu lídrem: Řešení „Iteration Metaverse“ s technologiemi XR, jako je rozšířená, rozšířená, virtuální a smíšená realita
• Rozšířená a virtuální realita – do nové dimenze