Publicerad: 22 januari 2025 / Uppdatering från: 22 januari 2025 - Författare: Konrad Wolfenstein
Appen för neurokirurgisk rumslig navigering på ett modellhuvud. Den operativa läkaren kan säkert utföra sitt instrument tack vare informationen (augmented reality) visualiserad i standardglasögon och minimera risken för skada för patienter-bild: Fraunhofer iwu
Snart verkligheten i operationssalen: Standarddatasglasögon för "navigering" i neurokirurgiska ingripanden
Revolution i neurokirurgi: Augmented Reality Data Glasses som navigationssystem i operationssalen
Medicinen utvecklas ostoppbar, och ett särskilt spännande område är integrationen av Augmented Reality (AR) i operationssalen. Detta handlar inte om science fiction, utan om en verklighet som är inom räckhåll och har potential att utforma kirurgiska ingrepp säkra, exakta och skonsamma för patienter. I synnerhet gynnar neurokirurgi, ett område som kräver högsta precision på grund av hjärnans komplexitet avsevärt av dessa tekniska framsteg.
Ett lovande tillvägagångssätt är användningen av dataglas som överlappar i realtid preoperativa bilddata, till exempel från magnetisk resonansavbildning (MRI). Denna teknik gör det möjligt för kirurgen att se patientens kropp "genom kroppen" och därmed få en mer detaljerad insikt i regionen att man ska användas. I motsats till konventionella navigationssystem, som ofta är skrymmande och dyra, öppnar AR -dataglasögon en ny dimension av rumslig orientering i operationssalen. Detta är särskilt relevant för interventioner där tillgången till det kirurgiska fältet är begränsad, till exempel operationerna av hjärntumörer som äger rum över näsan. Den minimalt invasiva metoden stöds av den förbättrade visualiseringen av AR -glasögon, vilket potentiellt kan leda till lägre vävnadsskada, kortare återhämtningstider och minskade komplikationer.
Appen som nyckeln till exakt navigering
- Operatörens synfält: Det verkliga operationssalen kan ses i glasögonen. Individuella patientdata '' Plats 'på det verkliga huvudet - Bild: Fraunhofer iwu
- Handstycket för kirurgiska instrument utvecklats och 3D-tryckt på Fraunhofer iwu i Zittau innehåller markörgeometrier som känns igen av dataglaset: Fraunhofer iwu
Hjärtat i denna innovativa teknik är en speciellt utvecklad app som synkroniserar MR-bilden som skapats före operationen med realtidsvyn för operationsfältet. Denna utveckling är resultatet av många års forsknings- och utvecklingsarbete för samarbete mellan forskningsgruppen Legend of the Clinic och Polyclinic för neurokirurgi vid universitetssjukhuset Leipzig (UKL) och Fraunhofer Institute for Machine Tools and Reforming Technology IWU i Zittau. Appen fungerar som ett "GPS -system" för kirurgen genom att inte bara indikera positionen för driftsmålet, utan också den optimala, dvs mildaste, åtkomstvägen. Denna form av navigationshjälpmedel är en betydande förbättring jämfört med tidigare metoder som förlitar sig på statiska bilddata och kirurgens rumsliga fantasi.
En annan viktig fördel med denna nya teknik är möjligheten att integrera kirurgiska instrument i navigationssystemet. Genom att exakt registrera instrumentens position i realtid och deras representation i dataglasögon kan kirurgen leda dem ännu mer specifikt och säkert. Denna verkliga representation, som möjliggörs av appen, minimerar risken för fel och gör det möjligt för kirurgen att planera och implementera dess rörelser exakt. Dessutom visas viktig ytterligare information, såsom avståndet till målområdet, direkt i kirurgens synfält, som optimerar informationsflödet och möjliggör en snabb och säker reaktion. Detta ökar inte bara säkerheten i interventionen, utan förkortar också driftstiden, vilket leder till lättnad för patienten och medicinsk personal.
Precision i realtid: ett kvantesprång i neurokirurgi
En av de mest anmärkningsvärda prestationerna i forskningsgruppen är den nästan försenade fria operativa beredskapen i systemet. "Med en helt automatiserad registrering vid den neurokirurgiska rumsliga datornavigeringen har vårt team lyckats med en världsomspännande nyhet," sade PD Dr. Habil. Ronny Grunert, forskningsassistent vid Fraunhofer Iwu och chef för forskningsgruppen »Legend« på UKL, rapporterar entusiastiskt. "Kalibreringen och registreringen är klar inom en sekund och navigering till realtidsdetektering av instrumentpositionen redo. Denna hastighet och intuition är avgörande för att inte störa arbetsflödet i operationssalen och erbjuda kirurgerna ett intuitivt och pålitligt navigationshjälpmedel.
En annan viktig detalj är användarens vänlighet i systemet. Användargränssnittet utvecklades av läkare för läkare och är begränsat till visningen av den väsentliga informationen, som minimerar driftsfel. Ett exempel på Clear Display -logiken är ett grönt korshår som visar instrumentspetsens position och är perfekt integrerad i MR -bilden, som visas i dataglasarna. Denna tydliga och tydliga presentation är en avgörande faktor för acceptans och framgång för systemet i operationssalen, eftersom kirurgerna kan koncentrera sig på det väsentliga - det framgångsrika genomförandet av operationen.
Ekonomi och tillgänglighet: En revolution för alla
Förutom den tekniska innovationen är en annan central aspekt av detta projekt ekonomin och den tillhörande tillgängligheten för tekniken. Medan konventionella navigationssystem som är lämpliga för användning i kliniker ofta kostar flera hundra tusen euro i neurokirurgi, förlitar sig utvecklingsgruppen på standarddatasglas vars priser är belägna i konsumentområdet. "Dessa glasögon kostar en bråkdel av datorstödda navigationssystem för neurokirurgi," förklarar Grunert. Denna kostnadsminskning är ett avgörande steg för att inte bara göra tekniken tillgänglig för ekonomiskt starka hälsosystem och institutioner, utan också i länder och regioner med begränsade resurser. Denna demokratisering av teknik kan dra nytta av fördelarna med exakt och mild neurokirurgisk behandling.
Utvecklingen av handstycket som tar upp instrumenten och möjliggör dess exakta positionsbestämning är också en viktig aspekt av projektet. Specialmarkörer utvecklades vid Fraunhofer Iwu, vars geometrier och mönster känns igen av dataglasögon. Dessa markörer kan förekomma i olika former som bollar, kuboider eller andra kroppar och tjänar till att fånga instrumentens position i det tre dimensionella utrymmet. Plasthandstyckena tillverkas i Zittau och Leipzig i 3D -tryckningsprocessen, vilket möjliggör hög flexibilitet och anpassningsförmåga till kirurgernas behov.
Vägen till klinisk praxis: En syn
Den första pilotkursen för utbildning i den anatomiska modellen ägde rum hösten 2024 på UKL. Detta steg är en viktig milstolpe på väg till den kliniska tillämpningen av tekniken. I nästa steg fokuserar teamet på slutförandet av prototypen, som sedan måste gå igenom godkännandeprocessen i enlighet med förordningen om medicintekniska produkter (förordning om medicinsk utrustning) för den europeiska marknaden eller i enlighet med bestämmelserna i den amerikanska hälsomyndigheten FDA för USA. Målet är att kunna använda systemet på patienten på cirka två år.
Utvecklingen av AR-baserade navigationssystem för neurokirurgi är inte bara en teknisk framsteg utan också ett paradigmförändring i medicinsk praxis. Integrationen av realtidsbilddata, exakta instrumenthantering och ekonomiska lösningar har potential att grundläggande förändra neurokirurgisk behandling och göra dem säkrare, exakta och tillgängliga. Visionen om en framtid där innovativa tekniker som AR -dataglasögon är en del av standarden i operationssalen närmar sig varje steg i denna utveckling. Detta öppnar inte bara nya perspektiv för läkare och kirurger, utan särskilt för patienter som kan dra nytta av förbättrad kvalitet på behandlingen och mer mjuka interventioner. Med denna teknik har neurokirurgiets framtid tagit en spännande riktning där precision och innovation går hand i hand.
Lämplig för detta: