L'app per la navigazione spaziale neurochirurgica su un modello di testa. Grazie alle informazioni reali e virtualmente migliorate (realtà aumentata) visualizzate negli occhiali dati standard, il medico operatorio può guidare in sicurezza il suo strumento e ridurre al minimo il rischio di lesioni per i pazienti - Immagine: Fraunhofer IWU
Presto una realtà in sala operatoria: occhiali dati standard per la "navigazione" durante le procedure neurochirurgiche
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.
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 di dati che si sovrappongono in dati di immagine preoperatoria in tempo reale, ad esempio da Magnetic Resonance Imaging (MRI). Questa tecnologia consente al chirurgo di vedere il corpo del paziente "attraverso il corpo" e quindi ottenere una visione più dettagliata della regione da gestire. Contrariamente ai sistemi di navigazione convenzionali, che sono spesso voluminosi e costosi, gli occhiali di dati AR aprono una nuova dimensione di orientamento spaziale in sala operatoria. Ciò è particolarmente rilevante per gli interventi in cui l'accesso al campo chirurgico è limitato, come le operazioni dei tumori cerebrali che si svolgono sul naso. Il metodo minimamente invasivo è supportato dalla visualizzazione migliorata da parte degli occhiali AR, che può potenzialmente portare a danni ai tessuti più bassi, tempi di recupero più brevi e complicanze 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'operazione con la vista in tempo reale del campo operativo. Questo sviluppo è il risultato di anni di lavoro di ricerca e sviluppo di collaborazione tra il gruppo di ricerca Legend of the Clinic and Polyclinic for Neurochirurgery of the University Hospital Liipzig (UKL) e il Fraunhofer Institute for Machine Tools e Reforming Technology IWU a Zittau. L'app funge da "sistema GPS" per il chirurgo non solo indicando la posizione dell'obiettivo operativo, ma anche il percorso di accesso ottimale, cioè più gentile. Questa forma di aiuto per la navigazione è un miglioramento significativo rispetto ai metodi precedenti che si basano sui dati delle immagini statici e sull'immaginazione spaziale del chirurgo.
Un altro grande vantaggio di questa nuova tecnologia è la possibilità di integrare strumenti chirurgici nel sistema di navigazione. Registrando con precisione la posizione degli strumenti in tempo reale e la loro rappresentazione negli occhiali di dati, il chirurgo può guidarli in modo ancora più specifico e sicuro. Questa rappresentazione reale, resa possibile dall'app, minimizza 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, sono mostrate direttamente nel campo visivo del chirurgo, che ottimizza il flusso di informazioni e consente una reazione rapida e sicura. Ciò non solo aumenta la sicurezza dell'intervento, ma potenzialmente riduce il tempo di funzionamento, il che porta al sollievo per il personale del paziente e del personale medico.
Precisione in tempo reale: un salto quantistico in neurochirurgia
Uno dei risultati più notevoli nel gruppo di ricerca è la prontezza operativa quasi senza ritardo del sistema. "Con una registrazione completamente automatizzata nella navigazione di calcolo spaziale neurochirurgico, il nostro team è riuscito a una novità mondiale", ha affermato il Dr. PD Dr. Habil. Ronny Grunert, assistente alla ricerca di Fraunhofer Iwu e capo del gruppo di ricerca »Legend« presso l'UKL, riferisce con entusiasmo. “La calibrazione e la registrazione sono complete entro un secondo e la navigazione per il rilevamento in tempo reale della posizione dello strumento è pronta. Il sistema sviluppato è molto intuitivo e si avvicina molto all'uso dell'assistenza GPS. Questa velocità e intuizione sono cruciali per non disturbare il flusso di lavoro in sala operatoria e offrire ai chirurghi un aiuto di navigazione intuitivo e affidabile.
Un altro dettaglio importante è l'amicizia dell'utente del sistema. L'interfaccia utente è stata sviluppata dai medici per i medici ed è limitata alla visualizzazione delle informazioni essenziali, che minimizzano gli errori operativi. Un esempio della logica di visualizzazione chiara è un mirino verde che mostra la posizione della punta dello strumento ed è perfettamente integrato nell'immagine MRI, che è mostrata negli occhiali di dati. Questa presentazione chiara e chiara è un fattore decisivo per l'accettazione e il successo del sistema nella sala operatoria, poiché i chirurghi possono concentrarsi sugli elementi essenziali - la riuscita implementazione dell'operazione.
Economia e accessibilità: una rivoluzione per tutti
Oltre all'innovazione tecnica, un altro aspetto centrale di questo progetto è l'economia e l'accessibilità associata della tecnologia. Mentre i sistemi di navigazione convenzionali adatti per l'uso in cliniche spesso costano diverse centinaia di migliaia di euro in neurochirurgia, il gruppo di sviluppo si basa su occhiali di dati standard i cui prezzi si trovano nell'area del consumatore. "Questi occhiali costano una frazione di sistemi di navigazione assistiti dal computer per la neurochirurgia", spiega Grunert. Questa riduzione dei costi è un passo cruciale al fine di rendere la tecnologia accessibile a sistemi sanitari e istituzioni finanziariamente forti, ma anche in paesi e regioni con risorse limitate. Questa democratizzazione della tecnologia può beneficiare dei vantaggi del trattamento neurochirurgico preciso e delicato.
Lo sviluppo del manipolo che occupa gli strumenti e consente la sua esatta determinazione della posizione è anche un aspetto importante del progetto. I marcatori speciali sono stati sviluppati presso Fraunhofer IWU, le cui geometrie e motivi sono riconosciuti dagli occhiali di dati. Questi marcatori possono verificarsi in diverse forme come sfere, cuboidi o altri corpi e servire a catturare la posizione degli strumenti nello spazio tridimensionale. I manipoli in plastica sono fabbricati in Zittau e Lipsia nel processo di stampa 3D, che consente un'elevata flessibilità e adattabilità alle esigenze dei chirurghi.
Il modo per la pratica clinica: una prospettiva
Il primo corso pilota per l'allenamento sul modello anatomico ebbe luogo nell'autunno 2024 presso l'UKL. Questo passaggio è una pietra miliare importante sulla strada per l'applicazione clinica della tecnologia. Nel passaggio successivo, il team si concentra sul completamento del prototipo, che deve quindi passare attraverso il processo di approvazione in conformità con il regolamento sui dispositivi medici (ordinanza del dispositivo medico) per il mercato europeo o in conformità con le disposizioni della salute americana Autorità FDA per gli Stati Uniti. L'obiettivo è essere in grado di utilizzare il sistema sul paziente in circa due anni.
Lo sviluppo di sistemi di navigazione basati su AR per la neurochirurgia non è solo un progresso tecnologico, ma anche un cambiamento di paradigma nella pratica medica. L'integrazione dei dati di immagini in tempo reale, la gestione precisa degli strumenti e le soluzioni economiche hanno il potenziale per cambiare fondamentalmente il trattamento neurochirurgico e renderli più sicuri, precisi e accessibili. La visione di un futuro in cui tecnologie innovative come gli occhiali di dati AR fanno parte dello standard nella sala operatoria si sta avvicinando ad ogni fase di questo sviluppo. Ciò non solo apre nuove prospettive per medici e chirurghi, ma soprattutto per i pazienti che possono beneficiare di una migliore qualità del trattamento e di interventi più delicati. Con questa tecnologia, il futuro della neurochirurgia ha preso una direzione entusiasmante in cui la precisione e l'innovazione vanno di pari passo.
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