Kirurgilised sekkumised liitreaalsuse andmeklaasidega-rakendus toob MRI-pildi kokku tõelise kirurgilise olukorraga

Neurokirurgia revolutsioon: liitreaalsuse andmeprillid navigatsioonisüsteemina operatsioonisaalis

Meditsiin areneb pidevalt ja üks eriti põnev valdkond on liitreaalsuse (AR) integreerimine operatsioonisaali. See ei ole ulme, vaid reaalsus, mis muutub üha käegakatsutavamaks ja millel on potentsiaal muuta kirurgilised protseduurid patsientide jaoks ohutumaks, täpsemaks ja vähem invasiivseks. Eriti neurokirurgia, mis on valdkond, mis nõuab aju keerukuse tõttu ülimat täpsust, saab neist tehnoloogilistest edusammudest märkimisväärset kasu.

Paljutõotav lähenemisviis on nutiprillide kasutamine, mis kannavad preoperatiivsed pildiandmed, näiteks magnetresonantstomograafiast (MRI), reaalajas tegelikule operatsiooniväljale. See tehnoloogia võimaldab kirurgil patsiendi kehast virtuaalselt "läbi näha", saades seeläbi täpsema ülevaate opereeritavast piirkonnast. Erinevalt tavapärastest navigatsioonisüsteemidest, mis on sageli mahukad ja kallid, avavad AR-nutiprillid operatsioonisaalis uue ruumilise orientatsiooni dimensiooni. See on eriti oluline protseduuride puhul, kus juurdepääs operatsiooniväljale on piiratud, näiteks ajukasvaja eemaldamine nina kaudu. Minimaalselt invasiivset tehnikat toetab AR-prillide pakutav parem visualiseerimine, mis võib potentsiaalselt viia väiksemate koekahjustuste, lühema taastumisaja ja tüsistuste vähenemiseni.

Rakendus kui täpse navigeerimise võti

Selle uuendusliku tehnoloogia keskmes on spetsiaalselt väljatöötatud rakendus, mis sünkroniseerib enne operatsiooni tehtud MRI-pildi operatsioonivälja reaalajas vaatega. See arendus on Leipzigi Ülikooli Haigla (UKL) neurokirurgia osakonna LEGEND uurimisrühma ja Zittau Fraunhoferi tööpinkide ja vormimistehnoloogia instituudi IWU Fraunhoferi Instituudi koostöös. Rakendus toimib kirurgi jaoks sisuliselt "GPS-süsteemina", mis näitab lisaks kirurgilise sihtmärgi asukohale ka optimaalset ehk kõige vähem invasiivset juurdepääsuteed. Selline navigatsioonivahend kujutab endast olulist edasiminekut võrreldes varasemate meetoditega, mis tuginesid staatilistele pildiandmetele ja kirurgi ruumilisele mõtlemisele.

Selle uue tehnoloogia teine ​​​​oluline eelis on kirurgiliste instrumentide integreerimise võimalus navigatsioonisüsteemi. Instrumentide asukoha täpse reaalajas jälgimise ja nende kuvamise abil nutikates prillides saab kirurg neid veelgi suurema täpsuse ja ohutusega juhtida. Rakenduse abil võimaldatav reaalajas kuvamine minimeerib vigade riski ja võimaldab kirurgil planeerida ja teostada liigutusi ülitäpselt. Lisaks kuvatakse kirurgi vaateväljas olulist lisateavet, näiteks kaugust sihtpiirkonnast, mis optimeerib infovoogu ja võimaldab kiiret ja ohutut reageerimist. See mitte ainult ei suurenda protseduuri ohutust, vaid võib ka potentsiaalselt vähendada operatsiooniaega, leevendades seeläbi nii patsiendi kui ka meditsiinipersonali koormust.

Reaalajas täpsus: kvanthüpe neurokirurgias

Üks uurimisrühma tähelepanuväärsemaid saavutusi on süsteemi praktiliselt kohene töövalmidus. „Meie meeskond on saavutanud maailmas esimese täisautomaatse registreerimise neurokirurgilise ruumilise arvutusnavigatsiooni jaoks,“ teatab entusiastlikult PD dr habil. Ronny Grunert, Fraunhofer IWU teadur ja UKL-i „Legend“ uurimisrühma juht. „Kalibreerimine ja registreerimine viiakse läbi sekundiga ning reaalajas instrumendi asukoha tuvastamise navigeerimine on kasutusvalmis. Arendatud süsteem on väga intuitiivne ja sarnaneb GPS-i abile.“ See kiirus ja intuitiivsus on üliolulised operatsioonisaali töövoo säilitamiseks ja kirurgidele intuitiivse ja usaldusväärse navigeerimisabi pakkumiseks.

Teine oluline detail on süsteemi kasutajasõbralikkus. Kasutajaliidese töötasid välja arstid arstidele ning see piirdub olulise teabe kuvamisega, minimeerides seeläbi töövigu. Selge kuvamisloogika näide on roheline sihik, mis näitab instrumendi otsa asukohta ja on ideaalselt integreeritud nutikate prillide kuvatavasse MRI-pilti. See selge ja kokkuvõtlik esitlus on operatsioonisaalis süsteemi omaksvõtu ja edu saavutamiseks ülioluline tegur, kuna see võimaldab kirurgidel keskenduda kõige olulisemale – operatsiooni edukale läbiviimisele.

Tõhusus ja ligipääsetavus: revolutsioon kõigile

Lisaks tehnilisele innovatsioonile on selle projekti teine ​​​​oluline aspekt majanduslik tasuvus ja sellest tulenev tehnoloogia kättesaadavus. Kui haiglates kasutamiseks sobivad tavapärased navigatsioonisüsteemid maksavad neurokirurgias sageli mitu sada tuhat eurot, siis arendusrühm keskendub tavalistele nutiprillidele, mille hind on tarbijatele suunatud. „Need prillid maksavad vaid murdosa neurokirurgia arvutipõhiste navigatsioonisüsteemide hinnast,“ selgitab Grunert. See kulude vähendamine on oluline samm tehnoloogia kättesaadavaks tegemisel mitte ainult hästi rahastatud tervishoiusüsteemidele ja -asutustele, vaid ka piiratud ressurssidega riikidele ja piirkondadele. Tehnoloogia demokratiseerimine võimaldab rohkematel patsientidel saada kasu täpsest ja minimaalselt invasiivsest neurokirurgilisest ravist.

Projekti võtmeelement on ka instrumente hoidva ja nende täpset positsioneerimist võimaldava käepideme väljatöötamine. Fraunhofer IWU-s töötati välja spetsiaalsed markerid, mille geomeetriat ja mustreid nutikad prillid tunnevad ära. Need markerid võivad olla erineva kujuga, näiteks kerad, risttahukakujulised või muud kujundid, ja nende abil saab määrata instrumentide asukohta kolmemõõtmelises ruumis. Plastkäepidemed toodetakse 3D-printimise abil Zittaus ja Leipzigis, mis võimaldab suurt paindlikkust ja kohanemisvõimet kirurgide vajadustega.

Tee kliinilise praktikani: väljavaade

Esimene anatoomilise mudeli koolituse pilootkursus toimus Leipzigi Ülikooli Haiglas (UKL) 2024. aasta sügisel. See samm on oluline verstapost tehnoloogia kliinilise rakendamise teel. Meeskonna järgmine fookus on prototüübi valmimisel, mis peab seejärel läbima heakskiitmisprotsessi vastavalt meditsiiniseadmete määrusele (MDR) Euroopa turul ja Ameerika Toidu- ja Ravimiameti (FDA) määrustele USAs. Eesmärk on süsteemi patsientide peal kasutamiseks saada umbes kahe aasta pärast.

AR-põhiste navigatsioonisüsteemide väljatöötamine neurokirurgia jaoks ei ole mitte ainult tehnoloogiline edasiminek, vaid ka paradigma muutus meditsiinipraktikas. Reaalajas pildiandmete, täpse instrumentaalse juhtimise ja kulutõhusate lahenduste integreerimine võib neurokirurgilist ravi põhjalikult muuta, muutes selle ohutumaks, täpsemaks ja kättesaadavamaks. Selle arengu iga sammuga läheneb visioon tulevikust, kus uuenduslikud tehnoloogiad, nagu AR-nutiprillid, on operatsioonisaalis standardvarustuses. See avab uusi perspektiive mitte ainult arstidele ja kirurgidele, vaid ennekõike patsientidele, kes saavad kasu paremast ravikvaliteedist ja vähem invasiivsetest protseduuridest. Selle tehnoloogiaga on neurokirurgia tulevik võtnud põneva suuna, kus täpsus ja innovatsioon käivad käsikäes.

Sobib selleks:

• Saksamaa on siin liider: „Iteratsioonimetaversumi” lahendused XR-tehnoloogiatega, näiteks laiendatud, liit-, virtuaal- ja segareaalsusega
• Liit- ja virtuaalne reaalsus - uue mõõtme peal