Rzeczywistość rozszerzona umożliwi nowoczesne operacje kolan
Każdego roku na całym świecie wykonuje się ponad 700 000 operacji więzadła krzyżowego przedniego (ang. anterior cruciate ligament, ACL) oraz 2,6 miliona operacji całkowitej alloplastyki stawu kolanowego (ang. total knee arthroplasty, TKA). Średni wskaźnik niezadowolenia z uzyskanych efektów wynosi ponad 20–25 %, z czego 10–15 % pacjentów wymaga operacji rewizyjnej. Te statystyki były motywacją do rozpoczęcia projektu in.nav. „Po raz pierwszy chirurdzy użyją rzeczywistości rozszerzonej (ang. augmented reality, AR) jako narzędzia pomocniczego do wykonywania skomplikowanych procedur chirurgicznych. W ramach projektu opracowano i zatwierdzono na zwłokach dwa programy oparte na technologii in.nav do chirurgii kolana”, mówi Rui Melo, dyrektor techniczny Perceive3D, portugalskiej firmy koordynującej projekt.
Wsparcie operacji kolana przez in.nav
W przypadku operacji ACL przy użyciu in.navACL przeszczep nowego więzadła jest wprowadzany do kanałów w kości udowej i piszczelowej. Aplikacja przetwarza obraz wideo z wieży artroskopowej, zapisuje dane na temat powierzchni kości zebrane za pomocą przedoperacyjnej tomografii komputerowej lub rezonansu magnetycznego i nakłada na ten obraz położenie kanałów w kości udowej i piszczelowej. Opiera się ona wyłącznie na przetwarzaniu wideo z artroskopii i specjalistycznych przyrządach z markerami odniesienia do śledzenia punktów anatomicznych i narzędzi chirurgicznych. Aplikacja in.navTKA stworzona do operacji TKA, działa na urządzeniu przenośnym i używa jego kamery do nawigowania chirurga. Dzięki temu możliwe jest precyzyjne ustawienie implantu podczas wielu etapów operacji kolana bez wcześniejszego obrazowania. W tym przypadku nie wykonuje się tomografii komputerowej ani obrazowania rezonansu magnetycznego przed zabiegiem, a zabieg polega na przetworzeniu obrazu wideo i małych markerów przymocowanych do kości udowej i piszczelowej w pobliżu nacięcia.
Wyzwania dotyczące systemu wideo
„Korzystanie z systemu nawigacji opartego na AR podczas operacji ACL, który bazuje wyłącznie na materiale wideo, jest idealnym rozwiązaniem, ponieważ chirurdzy i tak używają kamery do wizualizacji wnętrza stawu”, zauważa Melo. Badacz dodaje: „Jednakże ograniczona przestrzeń operacyjna i złożoność używanych instrumentów stanowiły wyzwanie dla in.navACL”. W przypadku systemu, który opiera się na przetwarzaniu rzeczywistego obrazu w celu ułatwienia nawigacji, w polu widzenia nieuchronnie pojawiają się płyny, zanieczyszczenia, artefakty oświetleniowe i wiele narzędzi, co stanowi duże wyzwanie. „Mimo to udało nam się osiągnąć etap, na którym chirurdzy mogli ocenić użyteczność systemu w badaniach post-mortem w celu oceny użyteczności klinicznej”, wyjaśnia uczony.
Przyszłość operacji kolan pacjentów z Europy i Stanów Zjednoczonych
„Wraz z zakończeniem tego projektu w dużej mierze wyeliminowaliśmy ryzyko związane z oprogramowaniem in.navACL i przetestowaliśmy je z wieloma narzędziami chirurgicznymi”, podkreśla Melo. Dzięki temu firma może teraz wykorzystać swoją sieć kontaktów w celu znalezienia odpowiedniego partnera do zintegrowania technologii z wieżą artroskopową i ubiegania się o licencję. Kolejnym celem firmy jest wprowadzenie własnego produktu do operacji TKA w UE i Stanach Zjednoczonych w przyszłym roku. Wykorzystanie technologii rzeczywistości rozszerzonej do chirurgii stawu kolanowego rozwiąże problemy ergonomiczne i ekonomiczne na sali operacyjnej i utoruje drogę do późniejszej integracji wynalazku z systemami robotycznymi. Do tej pory badania koncentrowały się głównie na udoskonalaniu implantów z metalu lub tworzyw sztucznych oraz narzędzi chirurgicznych. Melo podsumowuje: „Technologie pomocnicze takie jak in.nav umożliwią korzystanie z nawigacji wszystkim chirurgom, we wszystkich placówkach opieki zdrowotnej, ze względu na mniejsze potrzebne nakłady finansowe i lepszą ergonomię”.
Słowa kluczowe
in.nav, chirurgia, kolano, rzeczywistość rozszerzona, więzadło krzyżowe przednie, całkowita alloplastyka stawu kolanowego
