Procédures chirurgicales avec des lunettes de données de réalité augmentée – L'application combine les images IRM avec la situation chirurgicale réelle

Révolution en neurochirurgie : des lunettes de données à réalité augmentée comme système de navigation dans la salle d'opération

La médecine progresse inexorablement, et un domaine particulièrement passionnant est l’intégration de la réalité augmentée (AR) dans la salle d’opération. Il ne s’agit pas ici de science-fiction, mais d’une réalité à portée de main et susceptible de rendre les interventions chirurgicales plus sûres, plus précises et plus douces pour les patients. La neurochirurgie en particulier, un domaine qui nécessite une précision maximale en raison de la complexité du cerveau, bénéficie largement de ces avancées technologiques.

Une approche prometteuse consiste à utiliser des lunettes de données qui superposent les données d'images préopératoires, telles que celles de l'imagerie par résonance magnétique (IRM), avec le champ chirurgical réel en temps réel. Cette technologie permet au chirurgien de « voir à travers le corps du patient » et ainsi d’avoir une vision plus précise de la région à opérer. Contrairement aux systèmes de navigation conventionnels, souvent encombrants et coûteux, les lunettes de données AR ouvrent une nouvelle dimension d'orientation spatiale dans la salle d'opération. Ceci est particulièrement pertinent dans les procédures où l’accès au champ opératoire est limité, comme les chirurgies de tumeurs cérébrales réalisées par le nez. La méthode mini-invasive est soutenue par une visualisation améliorée à travers des lunettes AR, ce qui pourrait entraîner moins de dommages tissulaires, des temps de récupération plus courts et une réduction des complications.

L’application comme clé d’une navigation précise

Le cœur de cette technologie innovante est une application spécialement développée qui synchronise l’image IRM créée avant l’intervention chirurgicale avec la vue en temps réel du champ opératoire. Ce développement est le résultat d'années de travail de recherche et de développement dans le cadre d'une collaboration entre le groupe de recherche LEGEND de la clinique et de la polyclinique de neurochirurgie de l'hôpital universitaire de Leipzig (UKL) et de l'institut Fraunhofer pour les machines-outils et la technologie de formage IWU à Zittau. L'application agit comme un « système GPS » pour le chirurgien, lui indiquant non seulement la position de la cible chirurgicale, mais également la voie d'accès optimale, c'est-à-dire la plus douce. Cette forme d'aide à la navigation constitue une amélioration significative par rapport aux méthodes précédentes qui reposaient sur des données d'images statiques et sur l'imagination spatiale du chirurgien.

Un autre avantage important de cette nouvelle technologie est la possibilité d’intégrer des instruments chirurgicaux dans le système de navigation. En enregistrant précisément la position des instruments en temps réel et en les affichant dans les lunettes de données, le chirurgien peut les guider encore plus précisément et en toute sécurité. Cette visualisation en temps réel, permise par l'application, minimise le risque d'erreurs et permet au chirurgien de planifier et de mettre en œuvre ses mouvements avec précision. De plus, des informations supplémentaires importantes, telles que la distance par rapport à la zone cible, sont affichées directement dans le champ de vision du chirurgien, optimisant ainsi le flux d'informations et permettant une réaction rapide et sûre. Cela augmente non seulement la sécurité de la procédure, mais réduit également potentiellement la durée de l'opération, réduisant ainsi la charge pour le patient et le personnel médical.

Précision en temps réel : un bond en avant en neurochirurgie

L'une des réalisations les plus remarquables du groupe de recherche est la disponibilité opérationnelle quasi instantanée du système. "Notre équipe a réalisé une première mondiale avec un enregistrement entièrement automatisé pour la navigation informatique spatiale neurochirurgicale", déclare PD Dr. Habil. Ronny Grunert, chercheur associé au Fraunhofer IWU et chef du groupe de recherche « Legend » à l'UKL, rapporte avec enthousiasme. « L'étalonnage et l'enregistrement sont terminés en une seconde et la navigation pour la détection en temps réel de la position de l'instrument est prête à démarrer. Le système développé est très intuitif à utiliser et se rapproche beaucoup de l’assistance GPS. Cette rapidité et cette intuition sont cruciales pour ne pas perturber le flux de travail en salle d’opération et offrir aux chirurgiens une aide à la navigation intuitive et fiable.

Un autre détail important est la convivialité du système. L'interface utilisateur a été développée par des professionnels de la santé pour des professionnels de la santé et se limite à afficher des informations essentielles, minimisant ainsi les erreurs de fonctionnement. Un exemple de logique d'affichage claire est un réticule vert qui indique la position de la pointe de l'instrument et est parfaitement intégré à l'image IRM affichée dans les lunettes intelligentes. Cette présentation claire et concise est un facteur décisif pour l'acceptation et le succès du système en salle d'opération, car les chirurgiens peuvent se concentrer sur ce qui est important : la réussite de l'opération.

Économie et accessibilité : une révolution pour tous

Outre l'innovation technique, un autre aspect central de ce projet est la viabilité économique et l'accessibilité de la technologie qui en découle. Alors que les systèmes de navigation conventionnels en neurochirurgie adaptés à une utilisation en clinique coûtent souvent plusieurs centaines de milliers d'euros, le groupe de développement s'appuie sur des lunettes de données standard dont les prix se situent dans le secteur grand public. «Ces lunettes coûtent une fraction du coût des systèmes de navigation assistée par ordinateur pour la neurochirurgie», explique Grunert. Cette réduction des coûts constitue une étape cruciale pour rendre la technologie accessible non seulement aux systèmes et institutions de santé bien financés, mais également aux pays et régions aux ressources limitées. Cette démocratisation de la technologie permet à davantage de patients de bénéficier des bienfaits d’un traitement neurochirurgical précis et doux.

Le développement de la pièce à main qui maintient les instruments et permet leur positionnement précis est également un aspect important du projet. Des marqueurs spéciaux ont été développés au Fraunhofer IWU, dont les géométries et les motifs sont reconnus par les lunettes de données. Ces marqueurs peuvent se présenter sous différentes formes telles que des sphères, des cuboïdes ou d'autres corps et sont utilisés pour enregistrer la position des instruments dans l'espace tridimensionnel. Les pièces à main en plastique sont fabriquées à Zittau et Leipzig par impression 3D, ce qui permet un haut niveau de flexibilité et d'adaptabilité aux besoins des chirurgiens.

Le chemin vers la pratique clinique : une perspective

Le premier cours pilote de formation sur le modèle anatomique a eu lieu à l'UKL à l'automne 2024. Cette étape constitue une étape importante sur la voie de l’application clinique de la technologie. Dans l'étape suivante, l'équipe se concentre sur la réalisation du prototype, qui doit ensuite passer par le processus d'approbation conformément au règlement sur les dispositifs médicaux pour le marché européen ou conformément aux réglementations de la Food and Drug Administration (FDA) américaine pour les États-Unis. L’objectif est de pouvoir utiliser le système sur des patients d’ici environ deux ans.

Le développement de systèmes de navigation basés sur la réalité augmentée pour la neurochirurgie constitue non seulement une avancée technologique, mais également un changement de paradigme dans la pratique médicale. L'intégration de données d'images en temps réel, d'un guidage précis des instruments et de solutions économiques a le potentiel de transformer fondamentalement le traitement neurochirurgical, le rendant plus sûr, plus précis et plus accessible. La vision d'un avenir dans lequel des technologies innovantes telles que les lunettes de données AR seront la norme dans la salle d'opération se rapproche à chaque étape de ce développement. Cela ouvre de nouvelles perspectives non seulement aux médecins et aux chirurgiens, mais surtout aux patients, qui peuvent bénéficier d'une meilleure qualité de traitement et d'une procédure plus douce. L’avenir de la neurochirurgie a pris une direction passionnante avec cette technologie, où précision et innovation vont de pair.

Convient à:

• L'Allemagne est leader dans ce domaine : solutions « Iteration Metaverse » avec des technologies XR telles que la réalité étendue, augmentée, virtuelle et mixte
• Réalité augmentée et virtuelle – dans une nouvelle dimension