Хірургічні втручання з окулярами розширеної реальності-додаток приносить МРТ-зображення разом із реальною хірургічною ситуацією

Революція в нейрохірургії: окуляри доповненої реальності як система навігації в операційній

Медицина невпинно розвивається, і однією з особливо захопливих галузей є інтеграція доповненої реальності (AR) в операційну. Це не наукова фантастика, а реальність, яка стає дедалі відчутнішою та має потенціал зробити хірургічні процедури безпечнішими, точнішими та менш інвазивними для пацієнтів. Нейрохірургія, зокрема, галузь, яка вимагає максимальної точності через складність мозку, отримує значні переваги від цих технологічних досягнень.

Перспективним підходом є використання розумних окулярів, які накладають дані доопераційних зображень, такі як магнітно-резонансна томографія (МРТ), на фактичне хірургічне поле в режимі реального часу. Ця технологія дозволяє хірургу віртуально «бачити крізь» тіло пацієнта, отримуючи таким чином точніше уявлення про область, яку потрібно оперувати. На відміну від звичайних навігаційних систем, які часто є громіздкими та дорогими, розумні окуляри доповненої реальності (AR) відкривають новий вимір просторової орієнтації в операційній. Це особливо актуально для процедур, де доступ до хірургічного поля обмежений, таких як видалення пухлини головного мозку через ніс. Мінімально інвазивна методика підтримується покращеною візуалізацією, що забезпечується AR-окулярами, що потенційно призводить до меншого пошкодження тканин, скорочення часу відновлення та зменшення кількості ускладнень.

Додаток як ключ до точної навігації

В основі цієї інноваційної технології лежить спеціально розроблений додаток, який синхронізує зображення МРТ, отримане перед операцією, з відображенням операційного поля в режимі реального часу. Ця розробка є результатом багаторічних досліджень і розробок у співпраці між дослідницькою групою LEGEND у відділенні нейрохірургії Університетської лікарні Лейпцига (UKL) та Інститутом верстатів та технології формування Фраунгофера IWU у Циттау. Додаток, по суті, функціонує як «система GPS» для хірурга, показуючи не лише положення хірургічної цілі, але й оптимальний, тобто найменш інвазивний, шлях доступу. Ця форма навігаційного засобу є значним покращенням порівняно з попередніми методами, які спиралися на статичні дані зображень та просторове мислення хірурга.

Ще однією значною перевагою цієї нової технології є можливість інтеграції хірургічних інструментів у навігаційну систему. Завдяки точному відстеженню положення інструментів у режимі реального часу та відображенню їх у смарт-окулярах, хірург може керувати ними з ще більшою точністю та безпекою. Таке відображення в режимі реального часу, що забезпечується додатком, мінімізує ризик помилок і дозволяє хірургу планувати та виконувати рухи з надзвичайною точністю. Крім того, важлива додаткова інформація, така як відстань до цільової області, відображається безпосередньо в полі зору хірурга, оптимізуючи потік інформації та забезпечуючи швидке та безпечне реагування. Це не тільки підвищує безпеку процедури, але й потенційно скорочує час операції, тим самим знімаючи навантаження як на пацієнта, так і на медичний персонал.

Точність у реальному часі: квантовий стрибок у нейрохірургії

Одним із найвизначніших досягнень дослідницької групи є практично миттєва готовність системи до роботи. «Наша команда вперше у світі досягла повністю автоматизованої реєстрації для нейрохірургічної просторової обчислювальної навігації», – з ентузіазмом повідомляє доктор хірургічних наук Ронні Грунерт, науковий співробітник Університету Фраунгофера IWU та керівник дослідницької групи «Legend» в UKL. «Калібрування та реєстрація завершуються протягом секунди, і навігація для визначення положення інструменту в режимі реального часу готова до роботи. Розроблена система дуже інтуїтивно зрозуміла у використанні та дуже нагадує GPS-допомогу». Ця швидкість та інтуїтивно зрозумілість мають вирішальне значення для підтримки робочого процесу в операційній та забезпечення хірургів інтуїтивно зрозумілим та надійним навігаційним засобом.

Ще однією важливою деталлю є зручність використання системи. Інтерфейс користувача був розроблений лікарями для лікарів і обмежується відображенням важливої ​​інформації, що мінімізує помилки під час роботи. Прикладом чіткої логіки відображення є зелене перехрестя, яке вказує на положення кінчика інструменту та ідеально інтегроване в зображення МРТ, що відображається в розумних окулярах. Таке чітке та лаконічне представлення є вирішальним фактором для прийняття та успіху системи в операційній, оскільки дозволяє хірургам зосередитися на найважливішому – успішному виконанні операції.

Ефективність та доступність: революція для всіх

Окрім технічних інновацій, ще одним ключовим аспектом цього проєкту є економічна доцільність та доступність технології, що зумовлена ​​цим. У той час як звичайні навігаційні системи, придатні для використання в лікарнях, часто коштують у нейрохірургії кілька сотень тисяч євро, група розробників зосереджується на стандартних розумних окулярах за ціною, доступною для споживачів. «Ці окуляри коштують лише частку від комп’ютерних навігаційних систем для нейрохірургії», – пояснює Грунерт. Це зниження вартості є вирішальним кроком у доступності технології не лише для добре фінансованих систем охорони здоров’я та установ, але й для країн та регіонів з обмеженими ресурсами. Така демократизація технології дозволить більшій кількості пацієнтів скористатися перевагами точного та малоінвазивного нейрохірургічного лікування.

Розробка наконечника, який утримує інструменти та забезпечує їх точне позиціонування, також є ключовим аспектом проекту. У Fraunhofer IWU були розроблені спеціальні маркери, геометрія та візерунки яких розпізнаються розумними окулярами. Ці маркери можуть мати різні форми, такі як сфери, прямокутні паралелепіпеди або інші фігури, і служать для визначення положення інструментів у тривимірному просторі. Пластикові наконечники виготовляються за допомогою 3D-друку в Циттау та Лейпцигу, що забезпечує високий ступінь гнучкості та адаптивності до потреб хірургів.

Шлях до клінічної практики: перспективи

Перший пілотний курс навчання на анатомічній моделі відбувся в Університетській лікарні Лейпцига (UKL) восени 2024 року. Цей крок є важливою віхою на шляху до клінічного застосування технології. Наступним завданням команди є завершення прототипу, який потім має пройти процес затвердження відповідно до Регламенту про медичні вироби (MDR) для європейського ринку та правил Американського управління з контролю за продуктами харчування та лікарськими засобами (FDA) для США. Мета полягає в тому, щоб мати змогу використовувати систему на пацієнтах приблизно через два роки.

Розробка навігаційних систем на основі доповненої реальності (AR) для нейрохірургії – це не лише технологічний прогрес, а й зміна парадигми в медичній практиці. Інтеграція даних зображень у режимі реального часу, точного керування інструментами та економічно ефективних рішень має потенціал фундаментально змінити нейрохірургічне лікування, зробивши його безпечнішим, точнішим та доступнішим. З кожним кроком цього розвитку бачення майбутнього, де інноваційні технології, такі як розумні окуляри доповненої реальності (AR), є стандартом в операційній, наближається. Це відкриває нові перспективи не лише для лікарів та хірургів, але й, перш за все, для пацієнтів, які можуть скористатися перевагами покращеної якості лікування та менш інвазивних процедур. Завдяки цій технології майбутнє нейрохірургії отримало захопливий напрямок, де точність та інновації йдуть рука об руку.

Підходить для цього:

• Німеччина є лідером у цьому питанні: рішення «Ітераційного метавсесвіту» з технологіями XR, такими як розширена, доповнена, віртуальна та змішана реальність
• Розширена і віртуальна реальність - на новий вимір