증강현실 데이터 안경을 활용한 수술 과정 - MRI 영상과 실제 수술 상황을 결합한 앱

신경외과의 혁명: 수술실 내비게이션 시스템으로 활용되는 증강현실 데이터 안경

의학은 끊임없이 발전하고 있으며, 특히 흥미로운 분야는 증강 현실(AR)을 수술실에 통합하는 것입니다. 이는 공상과학 소설이 아니라, 환자에게 더 안전하고, 더 정확하고, 더 부드러운 수술 절차를 제공할 수 있는 가능성이 있는 현실에 관한 것입니다. 특히 뇌의 복잡성으로 인해 최대한의 정밀도가 요구되는 분야인 신경외과 분야는 이러한 기술 발전의 혜택을 크게 받고 있습니다.

유망한 접근법은 자기공명영상(MRI)과 같은 수술 전 영상 데이터를 실제 수술 현장과 실시간으로 오버레이하는 데이터 안경을 사용하는 것입니다. 이 기술을 통해 외과의사는 "환자의 신체를 투시"할 수 있으므로 수술할 부위에 대해 보다 정확한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 부피가 크고 비용이 많이 드는 기존 내비게이션 시스템과 달리 AR 데이터 안경은 수술실에서 새로운 차원의 공간 방향을 제시합니다. 이는 코를 통해 수행되는 뇌종양 수술과 같이 수술 분야에 대한 접근이 제한되는 절차에 특히 관련이 있습니다. 최소 침습적 방법은 AR 안경을 통한 향상된 시각화로 뒷받침되며 잠재적으로 조직 손상이 적고 회복 시간이 단축되며 합병증이 줄어듭니다.

정확한 탐색의 핵심인 앱

이 혁신적인 기술의 핵심은 수술 전 생성된 MRI 영상과 수술 현장의 실시간 뷰를 동기화하는 특별히 개발된 앱입니다. 이 개발은 라이프치히 대학 병원(UKL)의 클리닉 및 신경외과 폴리클리닉의 LEGEND 연구 그룹과 Zittau의 Fraunhofer 공작 기계 및 성형 기술 IWU 연구소 간의 수년간의 연구 개발 작업의 결과입니다. 이 앱은 외과의사에게 "GPS 시스템" 역할을 하여 수술 대상의 위치뿐만 아니라 최적의, 즉 가장 완만한 접근 경로도 보여줍니다. 이러한 형태의 탐색 보조 장치는 정적 이미지 데이터와 외과의사의 공간적 상상력에 의존했던 이전 방법에 비해 크게 개선되었습니다.

이 신기술의 또 다른 중요한 장점은 수술 기구를 내비게이션 시스템에 통합할 수 있다는 것입니다. 기구의 위치를 ​​실시간으로 정밀하게 기록하고 이를 데이터 안경에 표시함으로써 의사는 기구를 더욱 정확하고 안전하게 안내할 수 있습니다. 앱을 통해 구현되는 이 실시간 시각화는 오류 위험을 최소화하고 외과 의사가 자신의 움직임을 정확하게 계획하고 실행할 수 있도록 해줍니다. 또한, 목표 부위까지의 거리 등 중요한 추가 정보가 외과의사의 시야에 직접 표시되어 정보 흐름을 최적화하고 빠르고 안전한 대응이 가능합니다. 이는 시술의 안전성을 높일 뿐만 아니라, 수술시간을 단축시켜 환자와 의료진의 부담을 줄여줍니다.

실시간 정밀도: 신경외과 분야의 비약적인 도약

연구 그룹의 가장 주목할만한 성과 중 하나는 시스템의 거의 즉각적인 운영 준비 상태입니다. “우리 팀은 신경외과 공간 컴퓨팅 탐색을 위한 완전 자동화 등록을 통해 세계 최초로 달성했습니다.”라고 PD Dr. 하빌. Fraunhofer IWU 연구원이자 UKL의 "Legend" 연구 그룹 책임자인 Ronny Grunert가 열정적으로 보고합니다. “보정 및 등록은 1초 내에 완료되며 기기 위치의 실시간 감지를 위한 탐색을 시작할 준비가 되었습니다. 개발된 시스템은 사용이 매우 직관적이며 GPS 지원을 사용하는 것과 매우 유사합니다.” 이러한 속도와 직관은 수술실의 작업 흐름을 방해하지 않고 외과 의사에게 직관적이고 안정적인 탐색 보조 기능을 제공하는 데 매우 중요합니다.

또 다른 중요한 세부 사항은 시스템의 사용자 친화성입니다. 사용자 인터페이스는 의료 전문가를 위해 의료 전문가가 개발했으며 필수 정보만 표시하도록 제한하여 작동 오류를 최소화합니다. 명확한 디스플레이 로직의 예로는 기기 팁의 위치를 ​​나타내는 녹색 십자선이 있으며 이는 스마트 안경에 표시되는 MRI 이미지에 완벽하게 통합됩니다. 이렇게 명확하고 간결한 프레젠테이션은 수술실에서 시스템의 수용과 성공을 결정하는 결정적인 요소입니다. 왜냐하면 외과 의사가 중요한 것, 즉 수술의 성공적인 실행에 집중할 수 있기 때문입니다.

경제성과 접근성: 모두를 위한 혁명

기술 혁신 외에도 이 프로젝트의 또 다른 핵심 측면은 경제적 생존 가능성과 관련 기술 접근성입니다. 진료소에서 사용하기에 적합한 신경외과의 기존 내비게이션 시스템은 종종 수십만 유로의 비용이 드는 반면, 개발 그룹은 가격이 소비자 부문에 해당하는 표준 데이터 안경에 의존합니다. “이 안경은 신경외과용 컴퓨터 보조 내비게이션 시스템 비용의 일부에 불과합니다.”라고 Grunert는 설명합니다. 이러한 비용 절감은 자금이 충분한 의료 시스템 및 기관뿐만 아니라 자원이 제한된 국가 및 지역에서도 기술에 접근할 수 있도록 하는 중요한 단계입니다. 이러한 기술의 민주화는 더 많은 환자가 정확하고 부드러운 신경외과 치료의 혜택을 누릴 수 있음을 의미합니다.

기구를 고정하고 정확한 위치 지정을 가능하게 하는 핸드피스의 개발도 프로젝트의 중요한 측면입니다. Fraunhofer IWU에서는 데이터 안경으로 기하학적 구조와 패턴을 인식하는 특수 마커를 개발했습니다. 이러한 마커는 구, 직육면체 또는 기타 몸체와 같은 다양한 모양으로 나타날 수 있으며 3차원 공간에서 기기의 위치를 ​​기록하는 데 사용됩니다. 플라스틱 핸드피스는 치타우(Zittau)와 라이프치히(Leipzig)에서 3D 프린팅을 사용하여 제조되므로 외과 의사의 요구에 맞는 높은 수준의 유연성과 적응성을 제공합니다.

임상 실습으로 가는 길: 전망

해부학 모델 교육을 위한 첫 번째 파일럿 코스가 2024년 가을 UKL에서 열렸습니다. 이 단계는 기술의 임상 적용에 있어 중요한 이정표입니다. 다음 단계에서 팀은 시제품 완성에 중점을 두고 유럽 시장에 대한 의료기기 규정 또는 미국 식품의약국(FDA) 규정에 따라 승인 절차를 거쳐야 합니다. 미국. 목표는 약 2년 안에 환자에게 시스템을 사용할 수 있게 되는 것입니다.

신경외과용 AR 지원 내비게이션 시스템의 개발은 기술적 진보일 뿐만 아니라 의료 관행의 패러다임 전환이기도 합니다. 실시간 이미지 데이터, 정밀한 기기 안내 및 경제적인 솔루션의 통합은 신경외과 치료를 근본적으로 변화시켜 보다 안전하고 정확하며 접근성을 높일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. AR 데이터 안경과 같은 혁신적인 기술이 수술실에서 표준이 되는 미래의 비전은 이러한 개발의 모든 단계에서 점점 가까워지고 있습니다. 이는 의사와 외과의사에게 새로운 시각을 열어줄 뿐만 아니라 무엇보다도 환자에게 향상된 치료 품질과 보다 부드러운 시술의 혜택을 누릴 수 있는 기회를 열어줍니다. 신경외과의 미래는 정확성과 혁신이 함께 공존하는 이 기술을 통해 흥미로운 방향으로 나아가고 있습니다.

적합:

• 독일은 확장, 증강, 가상 및 혼합 현실과 같은 XR 기술을 갖춘 'Iteration Metaverse' 솔루션의 선두주자입니다.
• 증강 현실과 가상 현실 – 새로운 차원으로