Хирургические процедуры с использованием очков дополненной реальности. Приложение объединяет изображения МРТ с реальной хирургической ситуацией.

Медицина неумолимо развивается, и особенно интересной областью является интеграция дополненной реальности (AR) в операционную. Речь идет не о научной фантастике, а о реальности, которая находится в пределах досягаемости и потенциально может сделать хирургические процедуры более безопасными, точными и щадящими для пациентов. В частности, нейрохирургия, область, которая требует максимальной точности из-за сложности мозга, значительно выигрывает от этих технологических достижений.

Медицина неумолимо развивается, и особенно интересной областью является интеграция дополненной реальности (AR) в операционную. Речь идет не о научной фантастике, а о реальности, которая находится в пределах досягаемости и потенциально может сделать хирургические процедуры более безопасными, точными и щадящими для пациентов. В частности, нейрохирургия, область, которая требует максимальной точности из-за сложности мозга, значительно выигрывает от этих технологических достижений.

Многообещающим подходом является использование информационных очков, которые накладывают данные предоперационного изображения, например, магнитно-резонансной томографии (МРТ), на реальное операционное поле в реальном времени. Эта технология позволяет хирургу «видеть сквозь тело пациента» и, таким образом, получить более точное представление об оперируемой области. В отличие от традиционных навигационных систем, которые зачастую громоздки и дороги, очки AR открывают новое измерение пространственной ориентации в операционной. Это особенно актуально при процедурах, где доступ к операционному полю ограничен, например, при операциях на опухоль головного мозга, выполняемых через нос. Минимально инвазивный метод поддерживается улучшенной визуализацией через очки AR, что потенциально приводит к меньшему повреждению тканей, сокращению времени восстановления и уменьшению осложнений.

Приложение как ключ к точной навигации

Сердцем этой инновационной технологии является специально разработанное приложение, которое синхронизирует МРТ-изображение, созданное перед операцией, с изображением операционного поля в реальном времени. Эта разработка является результатом многолетних исследований и разработок в сотрудничестве исследовательской группы LEGEND в Клинике и поликлинике нейрохирургии Лейпцигской университетской больницы (UKL) и Института станков и технологии формования Фраунгофера IWU в Циттау. Приложение действует как «система GPS» для хирурга, показывая ему не только положение хирургической цели, но и оптимальный, то есть наиболее щадящий, маршрут доступа. Эта форма навигационного средства является значительным улучшением по сравнению с предыдущими методами, которые основывались на данных статического изображения и пространственном воображении хирурга.

Еще одним существенным преимуществом этой новой технологии является возможность интеграции хирургических инструментов в навигационную систему. Точно записывая положение инструментов в реальном времени и отображая его в очках данных, хирург может направлять их еще точнее и безопаснее. Эта визуализация в реальном времени, обеспечиваемая приложением, сводит к минимуму риск ошибок и позволяет хирургу точно планировать и выполнять свои движения. 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, снижая нагрузку на пациента и медицинский персонал.

Точность в реальном времени: квантовый скачок в нейрохирургии

Одним из наиболее заметных достижений исследовательской группы является практически мгновенная готовность системы к работе. «Наша команда впервые в мире достигла полностью автоматизированной регистрации для нейрохирургической пространственной компьютерной навигации», — говорит доктор медицинских наук. хабил. Ронни Грюнерт, научный сотрудник Fraunhofer IWU и руководитель исследовательской группы «Легенда» в UKL, с энтузиазмом сообщает. «Калибровка и регистрация завершаются в течение секунды, и навигация для определения положения инструмента в реальном времени готова к запуску. Разработанная система очень интуитивно понятна в использовании и очень близка к использованию GPS».

Еще одна важная деталь – удобство использования системы. Пользовательский интерфейс был разработан медицинскими работниками для медицинских работников и ограничивается отображением важной информации, что сводит к минимуму ошибки управления. Примером четкой логики отображения является зеленое перекрестие, которое указывает положение кончика инструмента и идеально интегрируется в изображение МРТ, отображаемое в интеллектуальных очках. Это ясное и лаконичное представление является решающим фактором для принятия и успеха системы в операционной, поскольку хирурги могут сосредоточиться на самом важном — успешном выполнении операции.

Экономика и доступность: революция для всех

Помимо технических инноваций, еще одним центральным аспектом этого проекта является экономическая жизнеспособность и связанная с ней доступность технологии. В то время как обычные навигационные системы в нейрохирургии, подходящие для использования в клиниках, часто стоят несколько сотен тысяч евро, группа разработчиков полагается на стандартные очки для передачи данных, цены которых находятся в потребительском секторе. «Эти очки стоят лишь небольшую часть стоимости компьютерных навигационных систем для нейрохирургии», — объясняет Грюнерт. Такое снижение затрат является важным шагом в обеспечении доступности технологии не только для хорошо финансируемых систем и учреждений здравоохранения, но также для стран и регионов с ограниченными ресурсами. Такая демократизация технологий означает, что больше пациентов смогут воспользоваться преимуществами точного и щадящего нейрохирургического лечения.

Разработка наконечника, который удерживает инструменты и обеспечивает их точное позиционирование, также является важным аспектом проекта. В IWU Фраунгофера были разработаны специальные маркеры, геометрия и рисунок которых распознаются информационными очками. Эти маркеры могут иметь различную форму, например сферы, кубоиды или другие тела, и используются для записи положения инструментов в трехмерном пространстве. Пластиковые наконечники производятся в Циттау и Лейпциге с использованием 3D-печати, что обеспечивает высокий уровень гибкости и адаптации к потребностям хирургов.

Путь к клинической практике: взгляд

Осенью 2024 года в УКЛ состоялся первый пилотный курс обучения на анатомической модели. Этот шаг является важной вехой на пути к клиническому применению технологии. На следующем этапе команда сосредотачивается на завершении прототипа, который затем должен пройти процесс утверждения в соответствии с Регламентом о медицинском оборудовании для европейского рынка или в соответствии с правилами Американского управления по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) для США. Цель состоит в том, чтобы иметь возможность использовать систему на пациентах примерно через два года.

Разработка навигационных систем с поддержкой AR для нейрохирургии — это не только технологический прогресс, но и сдвиг парадигмы в медицинской практике. Интеграция данных изображений в реальном времени, точное наведение инструментов и экономичные решения могут фундаментально изменить нейрохирургическое лечение, сделав его более безопасным, точным и доступным. Видение будущего, в котором инновационные технологии, такие как очки AR, станут стандартом в операционной, становится все ближе с каждым шагом этого развития. Это открывает новые перспективы не только для врачей и хирургов, но, прежде всего, для пациентов, которые могут получить выгоду от улучшения качества лечения и более щадящей процедуры. Благодаря этой технологии будущее нейрохирургии пошло в захватывающем направлении, где точность и инновации идут рука об руку.

Подходит для:

• Германия является здесь лидером: решения «Итерация Метавселенной» с технологиями XR, такими как расширенная, дополненная, виртуальная и смешанная реальность.
• Дополненная и виртуальная реальность – в новое измерение