用于模型头部神经外科空间导航的应用程序。借助标准数据眼镜中可视化的真实和虚拟增强信息（增强现实），手术医生可以安全地引导他的仪器并最大限度地减少患者受伤的风险 - 图片：Fraunhofer IWU
手术室很快就会成为现实：在神经外科手术过程中用于“导航”的标准数据眼镜
神经外科革命：增强现实数据眼镜作为手术室的导航系统
医学正在不断进步，一个特别令人兴奋的领域是将增强现实 (AR) 集成到手术室中。这不是科幻小说，而是触手可及的现实，有可能使手术过程对患者来说更安全、更精确、更温和。特别是神经外科，由于大脑的复杂性而需要最高精度的领域，从这些技术进步中受益匪浅。
一种有前途的方法是使用数据眼镜，将术前图像数据（例如来自磁共振成像 (MRI) 的图像数据）与真实的手术区域实时叠加。这项技术使外科医生能够“透视患者的身体”，从而更准确地了解要手术的区域。与通常笨重且昂贵的传统导航系统相比，AR 数据眼镜开辟了手术室空间定位的新维度。这在进入手术区域受到限制的手术中尤其重要，例如通过鼻子进行的脑肿瘤手术。这种微创方法得到增强现实眼镜改善可视化的支持，可能会减少组织损伤、缩短恢复时间并减少并发症。
应用程序是精准导航的关键
这项创新技术的核心是一款专门开发的应用程序，可将手术前创建的 MRI 图像与手术区域的实时视图同步。这一成果是莱比锡大学医院 (UKL) 神经外科诊所和综合诊所的 LEGEND 研究小组与齐陶 (Zittau) 弗劳恩霍夫机床和成型技术研究所 (IWU) 多年合作研发的成果。该应用程序充当外科医生的“GPS 系统”，不仅向他显示手术目标的位置，还向他显示最佳（即最温和的）手术路线。这种形式的导航辅助装置比以前依赖静态图像数据和外科医生空间想象力的方法有了显着改进。
这项新技术的另一个显着优势是能够将手术器械集成到导航系统中。通过实时精确记录器械的位置并将其显示在数据眼镜中，外科医生可以更加精确、安全地引导它们。这种由应用程序支持的实时可视化可以最大限度地减少错误风险，并允许外科医生精确地计划和实施他的动作。此外，重要的附加信息，例如到目标区域的距离，直接显示在外科医生的视野中，优化信息流并实现快速、安全的反应。这不仅提高了手术的安全性，还潜在地缩短了手术时间，减轻了患者和医护人员的负担。
实时精确度：神经外科的巨大飞跃
该研究小组最显着的成就之一是系统几乎可以立即投入运行。 “我们的团队在神经外科空间计算导航的全自动注册方面取得了全球首创，”PD 博士说。能。 Fraunhofer IWU 助理研究员兼 UKL“传奇”研究组组长 Ronny Grunert 热情地作了报告。 “校准和注册在一秒钟内完成，实时检测仪器位置的导航已准备就绪。开发的系统使用起来非常直观，非常接近使用 GPS 辅助。这种速度和直觉对于不干扰手术室的工作流程并为外科医生提供直观可靠的导航辅助至关重要。”
另一个重要的细节是系统的用户友好性。用户界面是由医疗专业人员为医疗专业人员开发的，仅限于显示基本信息，从而最大限度地减少操作错误。清晰显示逻辑的一个例子是绿色十字准线，它指示仪器尖端的位置，并完美地集成到智能眼镜中显示的 MRI 图像中。这种清晰简洁的演示是系统在手术室中获得接受和成功的决定性因素，因为外科医生可以专注于重要的事情 - 手术的成功执行。
经济与可及性：一场全民革命
除了技术创新之外，该项目的另一个核心方面是经济可行性和技术的相关可及性。虽然适合在诊所使用的传统神经外科导航系统通常花费数十万欧元，但开发小组依赖于标准数据眼镜，其价格属于消费领域。 “这些眼镜的成本只是神经外科计算机辅助导航系统成本的一小部分，”格鲁纳特解释道。这种成本降低是使技术不仅可供资金充足的卫生系统和机构使用，而且也可供资源有限的国家和地区使用的关键一步。这种技术的民主化意味着更多的患者可以从精确而温和的神经外科治疗中受益。
开发用于固定仪器并使其能够精确定位的手机也是该项目的一个重要方面。 Fraunhofer IWU 开发了特殊标记，数据眼镜可以识别其几何形状和图案。这些标记可以有不同的形状，例如球体、长方体或其他物体，用于记录仪器在三维空间中的位置。这些塑料手机在齐陶和莱比锡采用 3D 打印技术制造，具有高度的灵活性和适应性，能够满足外科医生的需求。
临床实践之路：展望
首个解剖模型培训试点课程于 2024 年秋季在 UKL 举办。这一步是该技术走向临床应用之路上的一个重要里程碑。下一步，团队重点完成原型，然后根据欧洲市场的医疗器械法规或美国食品药品监督管理局（FDA）的法规进行审批流程。美国。目标是在大约两年内能够在患者身上使用该系统。
支持 AR 的神经外科导航系统的开发不仅是技术进步，也是医疗实践的范式转变。实时图像数据、精确的仪器引导和经济的解决方案的集成有可能从根本上改变神经外科治疗，使其更安全、更精确、更容易获得。随着这一发展的每一步，AR数据眼镜等创新技术成为手术室标准配置的未来愿景越来越近。这不仅为医生和外科医生开辟了新的视角，而且最重要的是为患者开辟了新的视角，患者可以从改善的治疗质量和更温和的手术中受益。神经外科的未来已经通过这项技术朝着令人兴奋的方向发展，精度和创新齐头并进。
适合：