Хирургические процедуры с использованием очков дополненной реальности – приложение объединяет изображения МРТ с реальной хирургической ситуацией

Революция в нейрохирургии: очки дополненной реальности в качестве навигационной системы в операционной

Медицина неуклонно развивается, и одной из особенно перспективных областей является интеграция дополненной реальности (AR) в операционную. Это не научная фантастика, а реальность, которая становится все более осязаемой и потенциально может сделать хирургические процедуры более безопасными, точными и менее инвазивными для пациентов. Нейрохирургия, в частности, область, требующая высочайшей точности из-за сложности строения головного мозга, значительно выигрывает от этих технологических достижений.

Перспективным подходом является использование «умных» очков, которые накладывают предоперационные изображения, например, данные магнитно-резонансной томографии (МРТ), на реальное операционное поле в режиме реального времени. Эта технология позволяет хирургу виртуально «видеть сквозь» тело пациента, получая таким образом более точное представление об области, подлежащей операции. В отличие от традиционных навигационных систем, которые часто громоздки и дороги, «умные» очки дополненной реальности открывают новое измерение пространственной ориентации в операционной. Это особенно актуально для процедур, где доступ к операционному полю ограничен, например, удаление опухоли головного мозга через нос. Минимально инвазивная методика поддерживается улучшенной визуализацией, обеспечиваемой очками дополненной реальности, что потенциально приводит к меньшему повреждению тканей, сокращению времени восстановления и уменьшению числа осложнений.

Приложение — ключ к точной навигации

В основе этой инновационной технологии лежит специально разработанное приложение, которое синхронизирует МРТ-изображение, полученное до операции, с изображением операционного поля в режиме реального времени. Эта разработка является результатом многолетних исследований и разработок, проведенных в сотрудничестве между исследовательской группой LEGEND отделения нейрохирургии университетской больницы Лейпцига (UKL) и Институтом станкостроения и технологий формования им. Фраунгофера IWU в Циттау. Приложение, по сути, функционирует как «GPS-система» для хирурга, показывая не только положение операционного поля, но и оптимальный, то есть наименее инвазивный, путь доступа. Такая форма навигационной поддержки представляет собой значительное улучшение по сравнению с предыдущими методами, которые основывались на статических данных изображения и пространственном мышлении хирурга.

Еще одним существенным преимуществом этой новой технологии является возможность интеграции хирургических инструментов в навигационную систему. Точное отслеживание положения инструментов в режиме реального времени и отображение их на умных очках позволяет хирургу направлять их с еще большей точностью и безопасностью. Это отображение в реальном времени, обеспечиваемое приложением, минимизирует риск ошибок и позволяет хирургу планировать и выполнять движения с предельной точностью. Кроме того, важная дополнительная информация, такая как расстояние до целевой области, отображается непосредственно в поле зрения хирурга, оптимизируя поток информации и обеспечивая быструю и безопасную реакцию. Это не только повышает безопасность процедуры, но и потенциально сокращает время операции, тем самым снижая нагрузку как на пациента, так и на медицинский персонал.

Точность в реальном времени: квантовый скачок в нейрохирургии

Одним из наиболее примечательных достижений исследовательской группы является практически мгновенная готовность системы к работе. «Наша команда впервые в мире добилась полностью автоматизированной регистрации для нейрохирургической пространственной навигации», — с энтузиазмом сообщает доктор медицинских наук Ронни Грунерт, научный сотрудник Института Фраунгофера IWU и руководитель исследовательской группы «Легенда» в UKL. «Калибровка и регистрация завершаются за секунду, и навигация для определения положения инструмента в реальном времени готова к работе. Разработанная система очень интуитивно понятна в использовании и очень похожа на GPS-навигатор». Эта скорость и интуитивность имеют решающее значение для поддержания рабочего процесса в операционной и предоставления хирургам интуитивно понятного и надежного средства навигации.

Еще одна важная деталь — удобство использования системы. Пользовательский интерфейс разработан врачами для врачей и ограничивается отображением необходимой информации, что сводит к минимуму ошибки при работе. Примером четкой логики отображения является зеленый перекрестие, указывающее положение кончика инструмента и идеально интегрированное в изображение МРТ, отображаемое в смарт-очках. Такое четкое и лаконичное представление является решающим фактором для принятия системы и ее успешного применения в операционной, поскольку позволяет хирургам сосредоточиться на самом важном — успешном проведении операции.

Эффективность и доступность: революция для всех

Помимо технических инноваций, еще одним ключевым аспектом этого проекта является экономическая целесообразность и, как следствие, доступность технологии. В то время как традиционные навигационные системы, пригодные для использования в больницах, часто стоят несколько сотен тысяч евро в нейрохирургии, группа разработчиков сосредоточилась на стандартных «умных» очках по цене, доступной для потребителей. «Эти очки стоят в разы меньше, чем компьютерные навигационные системы для нейрохирургии», — объясняет Грунерт. Это снижение стоимости является важным шагом на пути к тому, чтобы сделать технологию доступной не только для хорошо финансируемых систем и учреждений здравоохранения, но и для стран и регионов с ограниченными ресурсами. Такая демократизация технологии позволит большему числу пациентов получить пользу от точного и малоинвазивного нейрохирургического лечения.

Разработка наконечника, который удерживает инструменты и обеспечивает их точное позиционирование, также является ключевым аспектом проекта. В Институте Фраунгофера IWU были разработаны специальные маркеры, геометрия и рисунок которых распознаются «умными» очками. Эти маркеры могут иметь различные формы, такие как сферы, параллелепипеды или другие фигуры, и служат для определения положения инструментов в трехмерном пространстве. Пластиковые наконечники изготавливаются с помощью 3D-печати в Циттау и Лейпциге, что обеспечивает высокую степень гибкости и адаптивности к потребностям хирургов.

Путь к клинической практике: Перспективы

Первый пилотный курс обучения на анатомической модели состоялся в университетской больнице Лейпцига (UKL) осенью 2024 года. Этот этап является важной вехой на пути к клиническому применению технологии. Следующая задача команды — завершение прототипа, который затем должен пройти процедуру утверждения в соответствии с Регламентом о медицинских изделиях (MDR) для европейского рынка и правилами Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). Цель — начать использовать систему на пациентах примерно через два года.

Разработка навигационных систем на основе дополненной реальности для нейрохирургии — это не только технологический прорыв, но и кардинальное изменение медицинской практики. Интеграция данных изображений в реальном времени, точное наведение инструментов и экономически эффективные решения способны коренным образом трансформировать нейрохирургическое лечение, сделав его более безопасным, точным и доступным. С каждым этапом этого развития приближается видение будущего, где инновационные технологии, такие как умные очки с дополненной реальностью, станут стандартом в операционной. Это открывает новые перспективы не только для врачей и хирургов, но, прежде всего, для пациентов, которые могут получить выгоду от повышения качества лечения и снижения инвазивности процедур. Благодаря этой технологии будущее нейрохирургии приобретает захватывающее направление, где точность и инновации идут рука об руку.

В связи с этим:

• Германия является лидером в этой области: решения «итерационной метавселенной» с использованием технологий расширенной реальности (XR), таких как расширенная, дополненная, виртуальная и смешанная реальность
• Дополненная и виртуальная реальность – в новое измерение