Proceduri chirurgicale cu ochelari de realitate augmentată – Aplicația combină imagini RMN cu situația chirurgicală reală

Revoluție în neurochirurgie: ochelari de date cu realitate augmentată ca sistem de navigare în sala de operație

Medicina avansează neobosit, iar un domeniu deosebit de interesant este integrarea realității augmentate (RA) în sala de operație. Aceasta nu este science fiction, ci o realitate care devine din ce în ce mai tangibilă și are potențialul de a face procedurile chirurgicale mai sigure, mai precise și mai puțin invazive pentru pacienți. Neurochirurgia, în special, un domeniu care necesită cea mai mare precizie datorită complexității creierului, beneficiază semnificativ de aceste progrese tehnologice.

O abordare promițătoare este utilizarea ochelarilor inteligenți care suprapun datele imaginilor preoperatorii, cum ar fi cele provenite din imagistica prin rezonanță magnetică (IRM), pe câmpul chirurgical real în timp real. Această tehnologie permite chirurgului să „vadă virtual prin” corpul pacientului, obținând astfel o vedere mai precisă a regiunii pe care urmează să fie operată. Spre deosebire de sistemele de navigație convenționale, care sunt adesea voluminoase și scumpe, ochelarii inteligenți AR deschid o nouă dimensiune a orientării spațiale în sala de operație. Acest lucru este relevant în special pentru procedurile în care accesul la câmpul chirurgical este limitat, cum ar fi îndepărtarea tumorii cerebrale pe cale nasală. Tehnica minim invazivă este susținută de vizualizarea îmbunătățită oferită de ochelarii AR, ceea ce poate duce la mai puține leziuni tisulare, timpi de recuperare mai scurți și complicații reduse.

Aplicația ca cheie pentru o navigare precisă

În centrul acestei tehnologii inovatoare se află o aplicație special dezvoltată, care sincronizează imaginea RMN obținută înainte de operație cu o vedere în timp real a câmpului chirurgical. Această dezvoltare este rezultatul anilor de cercetare și dezvoltare într-o colaborare între grupul de cercetare LEGEND de la Departamentul de Neurochirurgie al Spitalului Universitar din Leipzig (UKL) și Institutul Fraunhofer pentru Mașini-unelte și Tehnologia de Deformare IWU din Zittau. Aplicația funcționează în esență ca un „sistem GPS” pentru chirurg, arătând nu numai poziția țintei chirurgicale, ci și ruta de acces optimă, adică cea mai puțin invazivă. Această formă de asistență la navigare reprezintă o îmbunătățire semnificativă față de metodele anterioare care se bazau pe date statice de imagini și pe raționamentul spațial al chirurgului.

Un alt avantaj semnificativ al acestei noi tehnologii este capacitatea de a integra instrumentele chirurgicale în sistemul de navigație. Prin urmărirea precisă a pozițiilor instrumentelor în timp real și afișarea acestora în ochelarii inteligenți, chirurgul le poate ghida cu o precizie și o siguranță și mai mari. Această afișare în timp real, activată de aplicație, minimizează riscul de erori și permite chirurgului să planifice și să execute mișcări cu o precizie milimetrică. În plus, informații suplimentare cruciale, cum ar fi distanța până la zona țintă, sunt afișate direct în câmpul vizual al chirurgului, optimizând fluxul de informații și permițând un răspuns rapid și sigur. Acest lucru nu numai că crește siguranța procedurii, dar reduce și potențial timpul operator, reducând astfel povara atât pentru pacient, cât și pentru personalul medical.

Precizie în timp real: Un salt cuantic în neurochirurgie

Una dintre cele mai remarcabile realizări ale grupului de cercetare este disponibilitatea operațională practic instantanee a sistemului. „Echipa noastră a realizat o premieră mondială cu înregistrarea complet automatizată pentru navigarea spațială prin calcul neurochirurgical”, relatează cu entuziasm Dr. Ronny Grunert, cercetător asociat la Fraunhofer IWU și șeful grupului de cercetare „Legend” de la UKL. „Calibrarea și înregistrarea se finalizează într-o secundă, iar navigarea pentru detectarea poziției instrumentului în timp real este gata de utilizare. Sistemul dezvoltat este foarte intuitiv de utilizat și seamănă foarte mult cu asistența GPS.” Această viteză și intuitivitate sunt cruciale pentru menținerea fluxului de lucru în sala de operație și pentru a oferi chirurgilor un ajutor de navigare intuitiv și fiabil.

Un alt detaliu important este ușurința în utilizare a sistemului. Interfața cu utilizatorul a fost dezvoltată de medici pentru medici și se limitează la afișarea informațiilor esențiale, reducând astfel la minimum erorile de operare. Un exemplu de logică clară de afișare este o cruce verde care indică poziția vârfului instrumentului și este perfect integrată în imaginea RMN afișată în ochelarii inteligenți. Această prezentare clară și concisă este un factor crucial pentru acceptarea și succesul sistemului în sala de operație, deoarece permite chirurgilor să se concentreze asupra a ceea ce contează cel mai mult - executarea cu succes a operației.

Eficiență și accesibilitate: O revoluție pentru toți

Pe lângă inovația tehnică, un alt aspect cheie al acestui proiect este viabilitatea economică și accesibilitatea tehnologiei care rezultă din aceasta. În timp ce sistemele de navigație convenționale, potrivite pentru utilizare în spitale, costă adesea câteva sute de mii de euro în neurochirurgie, grupul de dezvoltare se concentrează pe ochelari inteligenți standard, la prețuri accesibile consumatorilor. „Acești ochelari costă o fracțiune din costul sistemelor de navigație asistată de computer pentru neurochirurgie”, explică Grunert. Această reducere a costurilor este un pas crucial în a face tehnologia accesibilă nu numai sistemelor și instituțiilor de sănătate bine finanțate, ci și țărilor și regiunilor cu resurse limitate. Această democratizare a tehnologiei va permite mai multor pacienți să beneficieze de tratament neurochirurgical precis și minim invaziv.

Dezvoltarea piesei de mână, care susține instrumentele și permite poziționarea lor precisă, este, de asemenea, un aspect cheie al proiectului. La Fraunhofer IWU, au fost dezvoltate markeri speciali ale căror geometrii și modele sunt recunoscute de ochelarii inteligenți. Acești markeri pot lua diverse forme, cum ar fi sfere, cuboizi sau alte forme, și servesc la determinarea poziției instrumentelor în spațiul tridimensional. Piesele de mână din plastic sunt fabricate prin imprimare 3D în Zittau și Leipzig, permițând un grad ridicat de flexibilitate și adaptabilitate la nevoile chirurgilor.

Calea către practica clinică: O perspectivă

Primul curs pilot de instruire pe modelul anatomic a avut loc la Spitalul Universitar din Leipzig (UKL) în toamna anului 2024. Această etapă reprezintă o piatră de hotar importantă pe calea către aplicarea clinică a tehnologiei. Următorul obiectiv al echipei este finalizarea prototipului, care va trebui apoi să treacă prin procesul de aprobare conform Regulamentului privind dispozitivele medicale (MDR) pentru piața europeană și reglementărilor Administrației Americane pentru Alimente și Medicamente (FDA) pentru SUA. Scopul este de a putea utiliza sistemul pe pacienți în aproximativ doi ani.

Dezvoltarea sistemelor de navigație bazate pe realitate augmentată (AR) pentru neurochirurgie nu reprezintă doar un progres tehnologic, ci și o schimbare de paradigmă în practica medicală. Integrarea datelor de imagine în timp real, ghidarea precisă a instrumentelor și soluțiile eficiente din punct de vedere al costurilor are potențialul de a transforma fundamental tratamentul neurochirurgical, făcându-l mai sigur, mai precis și mai accesibil. Cu fiecare pas al acestei dezvoltări, viziunea unui viitor în care tehnologiile inovatoare, precum ochelarii inteligenți AR, sunt standard în sala de operație, se apropie. Acest lucru deschide noi perspective nu numai pentru medici și chirurgi, ci, mai presus de toate, pentru pacienți, care pot beneficia de o calitate îmbunătățită a tratamentului și de proceduri mai puțin invazive. Cu această tehnologie, viitorul neurochirurgiei a luat o direcție interesantă, în care precizia și inovația merg mână în mână.

Legat de asta:

• Germania este lider în acest domeniu: soluții „Iteration Metaverse” cu tehnologii XR precum realitate extinsă, augmentată, virtuală și mixtă
• Realitate augmentată și virtuală – într-o nouă dimensiune