Procedure chirurgiche con occhiali per realtà aumentata – L'app combina le immagini MRI con la situazione chirurgica reale

Rivoluzione in neurochirurgia: occhiali per dati a realtà aumentata come sistema di navigazione in sala operatoria

La medicina avanza inesorabilmente e un campo particolarmente entusiasmante è l’integrazione della realtà aumentata (AR) in sala operatoria. Non si tratta di fantascienza, ma di una realtà a portata di mano che ha il potenziale per rendere le procedure chirurgiche più sicure, più precise e più delicate per i pazienti. Soprattutto la neurochirurgia, un campo che richiede la massima precisione a causa della complessità del cervello, trae notevoli benefici da questi progressi tecnologici.

Un approccio promettente è l’uso di occhiali dati che sovrappongono i dati dell’immagine preoperatoria, come quelli della risonanza magnetica (MRI), con il campo chirurgico reale in tempo reale. Questa tecnologia permette al chirurgo di “vedere attraverso il corpo del paziente” e ottenere così una visione più precisa della regione da operare. A differenza dei sistemi di navigazione convenzionali, spesso ingombranti e costosi, gli occhiali dati AR aprono una nuova dimensione di orientamento spaziale in sala operatoria. Ciò è particolarmente rilevante nelle procedure in cui l’accesso al campo chirurgico è limitato, come gli interventi chirurgici per tumori al cervello eseguiti attraverso il naso. Il metodo minimamente invasivo è supportato da una migliore visualizzazione tramite occhiali AR, che potenzialmente comporta meno danni ai tessuti, tempi di recupero più brevi e complicazioni ridotte.

L'app come chiave per una navigazione precisa

Il cuore di questa tecnologia innovativa è un'app appositamente sviluppata che sincronizza l'immagine MRI creata prima dell'intervento con la visualizzazione in tempo reale del campo chirurgico. Questo sviluppo è il risultato di anni di lavoro di ricerca e sviluppo in collaborazione tra il gruppo di ricerca LEGEND presso la Clinica e Policlinico di Neurochirurgia dell'Ospedale Universitario di Lipsia (UKL) e l'Istituto Fraunhofer per le macchine utensili e la tecnologia di formatura IWU di Zittau. L'app funge da “sistema GPS” per il chirurgo, mostrandogli non solo la posizione del bersaglio chirurgico, ma anche il percorso di accesso ottimale, cioè più delicato. Questa forma di ausilio alla navigazione rappresenta un miglioramento significativo rispetto ai metodi precedenti che si basavano su dati di immagini statiche e sull'immaginazione spaziale del chirurgo.

Un altro vantaggio significativo di questa nuova tecnologia è la capacità di integrare gli strumenti chirurgici nel sistema di navigazione. Registrando con precisione la posizione degli strumenti in tempo reale e visualizzandoli negli occhiali dati, il chirurgo può guidarli in modo ancora più preciso e sicuro. Questa visualizzazione in tempo reale, abilitata dall'app, riduce al minimo il rischio di errori e consente al chirurgo di pianificare e attuare con precisione i suoi movimenti. Inoltre, importanti informazioni aggiuntive, come la distanza dall'area target, vengono visualizzate direttamente nel campo visivo del chirurgo, ottimizzando il flusso di informazioni e consentendo una reazione rapida e sicura. Ciò non solo aumenta la sicurezza della procedura, ma riduce potenzialmente anche i tempi dell’intervento, riducendo il carico sul paziente e sul personale medico.

Precisione in tempo reale: un salto di qualità nella neurochirurgia

Uno dei risultati più notevoli del gruppo di ricerca è la disponibilità operativa quasi istantanea del sistema. "Il nostro team ha ottenuto un primato mondiale con la registrazione completamente automatizzata per la navigazione computazionale spaziale neurochirurgica", afferma il PD Dr. habil. Ronny Grunert, ricercatore associato presso Fraunhofer IWU e capo del gruppo di ricerca “Legend” presso UKL, riferisce con entusiasmo. “La calibrazione e la registrazione vengono completate in un secondo e la navigazione per il rilevamento in tempo reale della posizione dello strumento è pronta per iniziare. Il sistema sviluppato è molto intuitivo da usare e si avvicina molto all’utilizzo dell’assistenza GPS.” Questa velocità e intuizione sono fondamentali per non interrompere il flusso di lavoro in sala operatoria e per offrire ai chirurghi un aiuto alla navigazione intuitivo e affidabile.

Un altro dettaglio importante è la facilità d'uso del sistema. L'interfaccia utente è stata sviluppata da professionisti medici per professionisti medici e si limita a visualizzare le informazioni essenziali, riducendo così al minimo gli errori operativi. Un esempio della chiara logica del display è un mirino verde che indica la posizione della punta dello strumento ed è perfettamente integrato nell'immagine MRI visualizzata negli occhiali intelligenti. Questa presentazione chiara e concisa è un fattore decisivo per l'accettazione e il successo del sistema in sala operatoria, poiché i chirurghi possono concentrarsi su ciò che è importante: la riuscita esecuzione dell'intervento.

Economia e accessibilità: una rivoluzione per tutti

Oltre all'innovazione tecnica, un altro aspetto centrale di questo progetto è la fattibilità economica e la relativa accessibilità della tecnologia. Mentre i sistemi di navigazione convenzionali in neurochirurgia adatti all'uso in cliniche spesso costano diverse centinaia di migliaia di euro, il gruppo di sviluppo si affida a occhiali dati standard i cui prezzi sono nel settore consumer. "Questi occhiali costano una frazione del costo dei sistemi di navigazione assistiti da computer per la neurochirurgia", spiega Grunert. Questa riduzione dei costi è un passo fondamentale per rendere la tecnologia accessibile non solo a sistemi e istituzioni sanitarie ben finanziate, ma anche a paesi e regioni con risorse limitate. Questa democratizzazione della tecnologia significa che un numero maggiore di pazienti può beneficiare dei benefici di un trattamento neurochirurgico preciso e delicato.

Un altro aspetto importante del progetto è lo sviluppo del manipolo che sostiene gli strumenti e ne consente il posizionamento preciso. Presso Fraunhofer IWU sono stati sviluppati marcatori speciali, le cui geometrie e modelli sono riconosciuti dagli occhiali dati. Questi marcatori possono avere forme diverse come sfere, cuboidi o altri corpi e vengono utilizzati per registrare la posizione degli strumenti nello spazio tridimensionale. I manipoli in plastica sono prodotti a Zittau e Lipsia utilizzando la stampa 3D, che consente un elevato livello di flessibilità e adattabilità alle esigenze dei chirurghi.

Il percorso verso la pratica clinica: una prospettiva

Il primo corso pilota per la formazione sul modello anatomico si è svolto presso l'UKL nell'autunno 2024. Questo passaggio rappresenta una pietra miliare importante nel percorso verso l’applicazione clinica della tecnologia. Nella fase successiva, il team si concentra sul completamento del prototipo, che deve poi passare attraverso il processo di approvazione in conformità con il regolamento sui dispositivi medici per il mercato europeo o in conformità con le normative della Food and Drug Administration (FDA) americana per gli Stati Uniti. L’obiettivo è poter utilizzare il sistema sui pazienti in circa due anni.

Lo sviluppo di sistemi di navigazione supportati da AR per la neurochirurgia non è solo un progresso tecnologico, ma anche un cambiamento di paradigma nella pratica medica. L’integrazione di dati di immagini in tempo reale, guida strumentale precisa e soluzioni economiche ha il potenziale per trasformare radicalmente il trattamento neurochirurgico, rendendolo più sicuro, più preciso e più accessibile. La visione di un futuro in cui tecnologie innovative come gli occhiali dati AR siano standard nelle sale operatorie si avvicina ad ogni passo di questo sviluppo. Ciò apre nuove prospettive non solo per medici e chirurghi, ma soprattutto per i pazienti, che possono beneficiare di una migliore qualità del trattamento e di una procedura più delicata. Il futuro della neurochirurgia ha preso una direzione entusiasmante con questa tecnologia, dove precisione e innovazione vanno di pari passo.

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