פרוטוקול זה מתאר את השילוב של מציאות רבבדית (augmented reality) והדמיה הולוגרפית תלת-ממדית בתהליך העבודה של ניתוח אף קוסמטי, במטרה לשפר את הוויזואליזציה תוך כדי הניתוח ולהקל על קבלת החלטות כירורגיות.
מאמר שיטה
פרוטוקול לשילוב מציאות רבדית (Augmented Reality) בתהליך העבודה של רינופלסטיקה קוסמטית
במאמר זה
סיכום
תקציר
ניתוחים קוסמטיים לעיצוב אף (rhinoplasty) מסתמכים לעיתים קרובות על תמונות ייחוס תוך-ניתוחיות כדי לסייע בהשגת התוצאה האסתטית הרצויה עבור המטופל. עם זאת, תמונות אלו מוצגות בדרך כלל בפורמט דו-ממדי (2D), המפשט יתר על המידה את האנטומיה התלת-ממדית (3D) של האף ומחייב את המנתח להסיט את תשומת ליבו משטח הניתוח. טכנולוגיית מציאות רבדית (AR) עשויה לפתור מגבלות אלו על ידי הקרנת תמונות הולוגרפיות תלת-ממדיות המותאמות למטופל אל שדה הראייה של המנתח, ובכך לספק ויזואליזציה מרחבית בזמן אמת. מאמר זה מתאר פרוטוקול לשילוב AR בתהליך העבודה של ניתוח עיצוב אף קוסמטי באמצעות מערכת דימוי פנים תלת-ממדית ותצוגת מציאות מעורבת המורכבת על הראש. תמונות פנים תלת-ממדיות טרום-ניתוחיות נרכשות, עוברות שינוי צורה (morphing) בשיתוף עם המטופל כדי לייצג את התוצאה הכירורגית הרצויה, מיוצאות כמודלים הולוגרפיים, ומוצגות במהלך הניתוח לצורך השוואה חזותית עם שטח הניתוח. הפרוטוקול שולב בהצלחה בתהליך העבודה הכירורגי, ואפשר למנתחים לתמרן מודלים הולוגרפיים במרחב ממשי במהלך התכנון הטרום-ניתוחי וההערכה התוך-ניתוחית. פרוטוקול זה מספק תהליך עבודה הניתן לשחזור לשילוב AR בניתוחי עיצוב אף קוסמטיים, ועשוי לשפר את הוויזואליזציה התוך-ניתוחית, לתמוך בקבלת החלטות כירורגיות ולהקל על ההשוואה בין התכנון הטרום-ניתוחי לאנטומיה התוך-ניתוחית.
מבוא
קבלת החלטות משותפת עם המטופלים לפני הניתוח היא מרכיב מרכזי ברינופלסטיה קוסמטית, והיא כוללת סימולציה של תוצאות קוסמטיות פוטנציאליות תוך הבנת מטרות המטופל מהפרוצדורה. סימולציה צילומית מסייעת הן למטופלים והן למנתחים להדמיות של התוצאה הניתוחית הרצויה, תוך תקשור של מה שניתן להשיג באופן ריאלי. תמונות שעברו מורפינג משמשות לעיתים קרובות כנקודת ייחוס במהלך הניתוח; עם זאת, תמונות ייחוס אלו מוצגות בדרך כלל בפורמט דו-ממדי (2D), בין אם מודפסות על נייר ובין אם מוצגות על מסך מחשב. פורמטים דו-ממדיים אלו לא רק מפשטים יתר על המידה את האנטומיה התלת-ממדית (3D) המורכבת של האף, אלא גם דורשים מהמנתח להסיט את תשומת לבו משדה הניתוח1,2.
טכנולוגיית מציאות רבודה (AR) עשויה לתת מענה למגבלות אלו על ידי הקרנת תמונות הולוגרפיות תלת-ממדיות מרונדרות ישירות לשדה הראייה של המנתח, ובכך לספק ויזואליזציה מרחבית בזמן אמת. AR משלבת תמונות המיוצרות במחשב עם סביבת העולם האמיתי, והיא יושמה בניתוחים פלסטיים של הפנים לשחזור טראומות פנים3,4, ניתוחים קרניו-פציאליים5, ושחזור מיקרוטיה6 כדי לשפר את הוויזואליזציה תוך-ניתוחית ולהקל על זרימת העבודה הניתוחית. עם זאת, היישום של AR בניתוחים קוסמטיים של האף נשאר מוגבל. מחקרים אחרונים המתארים יישומים מתפתחים של טכנולוגיות AR ומציאות מעורבת בניתוחי פנים ובניתוחי אף כוללים דיווחים על מקרים וסדרות מקרים קטנות7,8,9,10.
במחקר קודם, ביצענו בהצלחה שתי ניתוחי אפס (rhinoplasties) מודרכים ב-AR על דגימות קדסוות באמצעות תצוגה רכובה על הראש למציאות מעורבת (Microsoft HoloLens 2; Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA). לאחר מכן נערך מחקר היתכנות להוכחת היתכנות של ניתוח אפס קוסמטי מודרך ב-AR שכלל שישה מטופלים9. בפרוטוקול הנוכחי, אנו משתמשים בתצוגה רכובה על הראש למציאות מעורבת (Apple Vision Pro; Apple Inc., Cupertino, CA, USA) כפלטפורמת הוויזואליזציה להנחיה הולוגרפית תוך-ניתוחית. התייחסויות עוקבות למכשיר זה יתוארו כתצוגה רכובה על הראש (HMD). אנו מציגים כאן פרוטוקול לשילוב AR בזרימת העבודה של ניתוח אפס קוסמטי כדי לשפר את הוויזואליזציה תוך-ניתוחית ולהקל על ההשוואה בין התכנון טרום-ניתוחי לאנטומיה תוך-ניתוחית. מערכת AR זו משמשת כנקודת ייחוס חזותית ולא כמערכת הנחיית AR עם רישום (registration) אוטומטי. הטכנולוגיה המתוארת בפרוטוקול זה יכולה לשמש הן לתכנון כירורגי והן לוויזואליזציה תוך-ניתוחית. ניתן למצב מחדש תמונות הולוגרפיות בתלת-ממד באופן ידני במהלך הניתוח, מה שמאפשר התאמה אישית של חוויית ה-AR על ידי המשתמש.
פרוטוקול
פרוטוקול זה בוצע במרכז הרפואי של אוניברסיטת ונדרבילט בהתאם להנחיות של וועדת האתיקה (IRB) של המרכז הרפואי של אוניברסיטת ונדרבילט (אישור IRB מס' 241657). כל המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת בכתב לפני ההשתתפות, כולל הסכמה לשימוש תוך-ניתוחי בטכנולוגיית AR כדי לאפשר הקרנה של תמונות הולוגרפיות תלת-ממדיות טרום-ניתוחיות ומשוכות. כל נתוני המטופלים עברו דה-אידנטיפיקציה. המטופלים עברו הערכה סטנדרטית לפני הניתוח וצילום באמצעות מערכת דימות פנים תלת-ממדית בעלת יכולות רינדור פוטו-ריאליסטיות. קריטריוני ההכללה כללו מטופלים בני 18 ומעלה העוברים בניתוח רבזקה (rhinoplasty) קוסמטי.
1. לכידת תמונות בתלת-ממד
- הגדירו וכיילו את מערכת הדמיון התלת-ממדי של הפנים בהתאם להוראות היצרן.
- פתחו את התוכנה לרכישת תמונות בתחנת העבודה הרלוונטית.
- צרו רשומת מטופל חדשה והזינו את מזהי המטופל הנדרשים.
- בחרו במצב לכידת פנים כדי לפתוח דף חדש לרכישת תמונה בתלת-ממד.
- מקמו את המטופל כשהוא פונה למצלמה, יושב זקוף וראשו מיושר למישור הפרנקפורט האופקי (איור 1).
- יישרו את עיני המטופל במידת האפשר בתוך קווי הייחוס הירוקים המוצגים בכל שלושת תצוגות המצלמה (איור 2).
- בצעו לכידה של תמונת הפנים בתלת-ממד.
- וודאו שהתמונה שנרכשה נטענת באופן אוטומטי לסביבת הרינדור (איור 3).
- שמרו את התמונה ושנו את שם הקובץ כדי להבדיל אותה מהתמונה המורפית שתוצג בהמשך.
איור 1: הסדר של מערכת לדימות פנים בתלת-ממד. המערכת לדימות פנים בתלת-ממד המשמשת לרכישת דימותים טרום-ניתוחית. על המטופל לשבת זקוף ולהיות ממוקם מול מערכת המצלמות, כאשר הראש מיושר למישור הפרנקפורט (Frankfurt horizontal plane) לפני לכידת הדימות. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: יישור המטופל במהלך רכישת תמונה תלת-ממדית. ממשק יישור מייצג המדגים מיקום נכון של המטופל לפני לכידת התמונה. עיני המטופל צריכות להיות מיושרות בתוך מדריכי הייחוס בכל תצוגות המצלמה כדי להבטיח רכישה סטנדרטית של תמונת פנים תלת-ממדית. אנא לחצו כאן להצגת גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: ממשק לרינדור ותיקוף (morphing) תלת-ממדי של הפנים. סביבת רינדור תלת-ממדית מייצגת של הפנים המשמשת לשינוי תמונות טרום-ניתוחי. העיגול האדום מציין את כלי המורפינג לניתוח אף (rhinoplasty) המשמש לסימולציה של התוצאה הקוסמטית הרצויה לפני ייצוא המודל התלת-ממדי ליצירת הולוגרמה. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.
2. מורפינג של התמונה
- בחרו את כלי המורפינג לריינופלסטיקה (ניתוח אף) בתוך סביבת הרינדור (איור 3).
- בצעו מורפינג לתמונה בהתייעצות עם המטופל כדי לייצג את התוצאה הקוסמטית הרצויה.
- שמרו את התמונה שעברה שינוי כקובץ חדש עם שם ייחודי.
הערה: תוכנת המורפינג הפנים מיועדת לתכנון כירורגי, ואת המודלים שהתקבלו ניתן להשתמש בהם לאחר מכן להדמיה תלת-ממדית תוך-ניתוחית ניסיונית.
3. ייצוא תמונות בתלת-ממד והמרת קבצים
- ייצוא תמונה
- בחר את תמונת הבסיס של שלב טרום הניתוח בדף הבית של המטופל.
- בחר בסמל הייצוא (Export) בפינה השמאלית העליונה כדי לפתוח את התמונה בסביבת הניתוח התלת-ממדית.
- בחר ב-File, ולאחר מכן ב-Export מהתפריט הנפתח.
- ייצא את תמונת התלת-ממד של שלב טרום הניתוח כקובץ .obj.
הערה: ייצוא התמונה מייצר באופן אוטומטי קובץ .mtl תואם אחד ושלושה קבצי .jpg (אחד מכל זווית מצלמה), אשר נשמרים במיקום הייצוא שנבחר. - חזור על תהליך הייצוא עבור תמונת יעד האסתטיקה לאחר המורפינג.
הערה: עבור כל מטופל צריכים להיות סה"כ 10 קבצים מיובאים: חמישה קבצים עבור המודל של שלב טרום הניתוח (קובץ .obj אחד, קובץ .mtl אחד ושלושה קבצי .jpg) וחמישה קבצים עבור מודל יעד האסתטיקה לאחר המורפינג. שמור את כל הקבצים בתיקייה המכילה את המזהים הייחודיים של המטופל. - המיר כל מודל תלת-ממד שיוצא לפורמט .glb לפני העלאתו לפלטפורמת ניהול ההולוגרמות המקוונת.
הערה: קובץ ה-.glb הסופי צריך להיות בנפח שבין 2 MB ל-10 MB. ניתן להשתמש גם בתוכנות המרה שוות ערך או בגרסאות תוכנה חדשות יותר המפיקות את אותו פלט.
- המרה לפורמט .glb והפחתת גודל הקובץ
- ייבא את קובץ ה-.obj לפרויקט בתוכנת תכנון בעזרת מחשב (CAD).
- ייצא את המודל כקובץ .obj חדש לאותה תיקייה המכילה את קובץ ה-.mtl המשויך ושלושת קבצי ה-.jpg.
- ייבא את קובץ ה-.obj שיוצא לפרויקט בתוכנת מידול תלת-ממדית בקוד פתוח באמצעות אפשרות ייבוא .obj legacy.
- בחר את האובייקט שיובע וייצא אותו כקובץ .glb.
- במהלך הייצוא, הפעל את Selected Objects תחת Include.
- הפעל את Apply Modifiers ובטל את Shape Keys ו-Animation תחת Mesh לפני הייצוא.
- השאר את כל הגדרות הייצוא האחרות בערכי ברירת המחדל שלהן.
הערה: אם הקובץ המיוצא עולה על 11 MB, ייתכן שהוא לא ייטען כראוי. - במידת הצורך, החל את המודפייר Decimate בתוך תוכנת המידול התלת-ממדית כדי להפחית את גודל הקובץ.
- כוונן את יחס הדיסימציה (decimation ratio) לערך שבין 0.05 ל-0.2 כדי להפחית את גודל הקובץ.
הערה: מניסיוננו, טווח זה לא השפיע באופן ניכר על דיוק המודל. ניתן להשתמש ביחס גבוה יותר במידת הצורך.
זהירות: אין להפעיל דחיסה במהלך הייצוא, שכן מודלים דחוסים עלולים שלא להיטען כראוי בתוך ה-HMD. - לאחר הייצוא, ודא את גודל הקובץ הסופי על ידי לחיצה ימנית על הקובץ, בחירה ב-Properties ואישור שגודל הקובץ הוא בין 2 MB ל-10 MB לפני ההעלאה.
- העלאת תמונות לפלטפורמת ניהול ההולוגרמות המקוונת
- התחבר לפלטפורמת ניהול ההולוגרמות המקוונת.
- בחר בסמל Add, ולאחר מכן ב-New Patient, כדי ליצור סריקה חדשה.
- הזן את זיהוי המטופל באמצעות תאריך הסריקה (לדוגמה, YYYY-MM-DD_RHINOPLASTY).
- בחר את מין המטופל.
- צור מקרה (case) חדש, הקצה שם למקרה והעלה את קבצי ההולוגרמה המתאימים.
- אשר את ההעלאה על ידי סימון תיבת הסימון לצד הקבצים שהועלו.
הערה: שם מטופל אקראי נוצר באופן אוטומטי ומשויך לסריקה שהועלתה.
4. שימוש בתצוגה המותקנת על הראש (HMD)
הערה: הכירו את ה-HMD לפני השימוש בו בחדר הניתוח. בדקו את ה-HMD עם המנתח והעוזר לפני הפרוצדורה כדי לצמצם הפרעות במהלך הניתוח.
- פתיחת הולוגרמות בתוך ה-HMD
- פתח את אפליקציית הצפייה בהולוגרמות לאחר שהמודלים ההולוגרפיים הותקנו ב-HMD.
- היכנסו לאפליקציה ופתחו את תיקיית המטופל המתאימה, המזוהה לפי שם המטופל שהוקצה באופן אקראי.
- בחר את קובץ ההולוגרמה של טרום הניתוח פעם אחת.
זהירות: אין לבחור את הקובץ מספר פעמים, שכן הדבר עלול למנוע את טעינת המודל. - המתינו עד לסיום מחוון הטעינה ועד שמחוון הקובץ ישנה את צבעו לכחול.
- וודאו שההולוגרמה של התמונה התלת-ממדית הפרה-אופרטיבית מופיעה בתוך שדה הראייה, בדרך כלל מצד ימין.
הערה: אם מחוון הקובץ משנה את צבעו לכחול אך ההולוגרמה אינה נראית מיד, חפש במרחב שסביב עד לאיתור המודל. - חזור על הפרוצדורה כדי לטעון את ההולוגרמה של תמונת יעד הקוסמטיקה שעברה מורפינג.
- יש לאמת את הכיוון ואת דיוק קנה המידה של שתי ההולוגרמות לפני השימוש האינטרה-אופרטיבי.
הערה: אם מודל אינו מופיע למרות טעינה מוצלחת, העלה מחדש את המודל ללא דחיסה. חזור על שלב המרת הקובץ תוך שימוש בדילול רשת (mesh decimation) בלבד כדי להגיע לגודל הקובץ המומלץ. אם אפליקציית הצפיית ההולוגרפית דורשת אימות מחדש, השלם את תהליך ההתחברות באמצעות קוד האימות המוצג בתוך ה-HMD. סיוע מאדם נוסף עשוי להקל על תהליך זה בזמן שה-HMD לבוש. אימות מחדש נדרש בדרך כלל רק במהלך ההגדרה הראשונית, בתנאי שהמשתמש נשאר מחובר לאורך הפרוצדורה.
- מניפולציה של ההולוגרמות
- צבצו את האגודל ואת האצבע המורה יחד כדי לשנות ידנית את הגודל, המיקום והזווית של ההולוגרמות, עד להצבתן במיקום הרצוי ביחס לשדה הניתוחי.
- במידת הצורך, השתמש במניפולציה דו-ידנית כדי להקל על מיקום מחדש.
- יש לוודא כי ההולוגרמות נותרות קבועות באוריינטציה, בקנה המידה ובמיקום בתוך שדה הראייה לאחר המיקום.
הערה: ההולוגרמות נשארות קבועות אלא אם הן מכווננות ידנית, מה שמאפשר למשתמש להתאים את סביבת המציאות הרבדית (augmented reality) לפי רצונו.
- הכנת המקרה
- לפני הניתוח, טענו את ההולוגרמות לאפליקציית הצפייה בהולוגרמות.
- יש לפתוח ולמקם את ההולוגרמות של המצב לפני הניתוח ושל יעד המראה הקוסמטי המעובד (morphed) בתוך מערכת המציאות הרגילה (AR).
- סביבה
- יש לוודא את תקינות המניפולציה של ההולוגרמה, שינוי הגודל ותפקוד המערכת הכללי לפני תחילת הפרוצדורה.
- השאירו את ההולוגרמות פתוחות כדי שיהיו זמינות באופן מיידי בעת הרכבת ה-HMD במהלך הניתוח.
- יש לכייל את ה-HMD לעיני המנתח לפני הפרוצדורה.
הערה: בצע כיול של ה-HMD לפני כל הליך. במהלך הניתוח, עוזר רפואי עשוי לסייע בהלבשה ובהסרה של ה-HMD, במידה והמנתח מעוניין להישאר סטרילי בזמן סקירת ההולוגרמות.
- שימוש תוך-ניתוחי ב-HMD
- בתחילת הפרוצדורה, הרכיבו את ה-HMD כדי לסקור את ההולוגרמות הפרה-אופרטיביות והמורפולוגיות במהלך התכנון הניתוחי.
- השתמש ב-HMD במהלך שינוי קוסמטי של האף לפי הצורך.
- לאחר סגירת כל החתכים, הרכיבו שוב את ה-HMD כדי להשוות את אפו של המטופל ליעד הקוסמטי שעבר מורפינג (איור 4).
איור 4: שימוש תוך-ניתוחי בתצוגה המורכבת על הראש. דוגמה לשימוש תוך-ניתוחי בתצוגה המורכבת על הראש להדמיה של מודלים הולוגרפיים ספציפיים למטופל במהלך ניתוח עיצוב אף (rhinoplasty) קוסמטי. המנתח בוחן את המודלים ההולוגרפיים לצורך השוואה עם השטח הניתוחי במהלך התכנון הכירורגי וההערכה התוך-ניתוחית. אנא לחץ כאן להצגת גרסה מוגדלת של איור זה.
תוצאות
פרוטוקול ה-AR שולב בהצלחה בזרימת העבודה של רינופלסטיקה קוסמטית. שלבים מייצגים של זרימת העבודה מוצגים ב-איור 1, איור 2, איור 3, איור 4. מערכת דימוי פנים תלת-ממדית שימשה לרכישת תמונות פנים סטנדרטיות לפני הניתוח (איור 1), כאשר מיקום המטופל הונחה על ידי ממשק היישור כדי להבטיח רכישת תמונות עקבית (איור 2). התמונות שנרכשו יובאו לאחר מכן לסביבת הרינדור, שבה שונו מודלי פנים טרום-ניתוחיים כדי לסמל את התוצאה הקוסמטית המתוכננת לפני הייצוא ליצירת הולוגרמה (איור 3).
בעקבות עיבוד התמונות, דגמי הפנים התלת-ממדיים, לפני ואחרי השינוי המורפולוגי, הוצגו באמצעות HMD דרך אפליקציה לצפייה בהולוגרמות. במהלך הניתוח, ניתן היה להזיז, לשנות את הגודל ולסובב את הדגמים ההולוגרפיים באופן ידני כדי לאפשר השוואה חזותית בזמן אמת עם אפו של המטופל, הן כהסמכה ישירה (overlay) והן כנקודת ייחוס חזותית סמוכה (איור 4).
ה-HMD שולב בהצלחה בזרימת העבודה הכירורגית של המחברים תוך הדרכה מינימלית. מנתחים דיווחו על רזולוציית תצוגה משופרת ותגובתיות ממשק גבוהה יותר בהשוואה למערכת ההדמיה שהייתה בשימוש קודם לכן. תגובות ראשוניות לסקר בקרב המנתחים הצביעו על כך שהמערכת הייתה שימושית להערכה תוך-ניתוחית של התקדמות הניתוח ולהשוואה עם התוצאה הקוסמטית המתוכננת9.
באופן כללי, פרוטוקול זה מדגים תהליך עבודה הניתן לשחזור לשילוב מציאות רב-שכבתית (AR) בניתוח אף קוסמטי, כדי להקל על הוויזואליזציה תוך-ניתוחית והשוואה בין התכנון הפרה-ניתוחי לשדה הניתוח. תצפיות אלו תומכות בהיתכנות של שילוב מערכת ויזואליזציה מבוססת HMD בתהליך העבודה של ניתוח אף קוסמטי. המחקר הנוכחי מתאר פרוטוקול טכני ותהליך עבודה לבחינת היתכנות ולא הערכה של יעילות קלינית; עם זאת, כעת מתבצעת בדיקה של מדדי תוצאה אובייקטיביים הקשורים לתהליך עבודה זה.
כתב יד זה מתאר פרוטוקול לשילוב מציאות רבגדילית (AR) בתהליך העבודה של ניתוח אף קוסמטי. נתונים התומכים בהיתכנות של תהליך העבודה המתואר זמינים בכתובת: https://doi.org/10.1177/26893614261430605.
דיון
מחקר קודם הדגים את ההיתכנות של שימוש ב-AR במהלך ניתוח אפים קוסמטי ומצא כי טכנולוגיית ה-AR הייתה קלה לשילוב, דרשה זמן ניתוח נוסף מינימלי והפחיתה את העומס הקוגניטיבי של המנתח9. דווח כי AR משפרת גם את ההבנה האנטומית11 ומקצרת את זמן הניתוח12 ביישומים כירורגיים. בניתוחי אפים, מחקרי AR הדגישו את הפוטנציאל של הטכנולוגיה לסייע בתכנון טרום-ניתוחי, להגביר את הדיוק הכירורגי ולשפר את שביעות רצון המטופלים7,8,9,10. הפרוטוקול הנוכחי מרחיב את המחקרים הקודמים על ידי תיאור זרימת עבודה חלופית המבוססת על HMD, שניתן לשלב בניתוח אפים קוסמטי לתמיכה בוויזואליזציה תוך-ניתוחית.
פרוטוקול זה מציע את השימוש בתמונות תלת-ממדיות של המטופל לפני הניתוח ותמונות מורפומטריות של היעד האסתטי כרפרנסים ויזואליים הולוגרפיים תוך כדי הניתוח. טכנולוגיית AR (מציאות רבבדית) עכשוויָה יכולה להשלים תמונות רפרנס דו-ממדיות מסורתיות על ידי אספקת פרספקטיבות תלת-ממדיות נוספות שעשויות לסייע בקבלת החלטות כירורגיות תוך כדי הניתוח. גישה זו עשויה להועיל בניתוחים פלסטיים ושחזוריים של הפנים, שבהם הבנה מרחבית של האנטומיה הספציפית של המטופל היא חשובה במהלך הליכים אסתטיים ושחזוריים.
יש לציין מספר מגבלות. המגבלה העיקרית עבור המשתמש היא ששימוש ב-HMD במהלך הניתוח דורש כוח אדם נוסף אם המנתח מעוניין להישאר סטרילי או בבגדי ניתוח במהלך הפרוצדורה. עוזר חייב להישאר בחדר הניתוח או בקרבתו כדי לסייע בהלבשה ובהסרה של ה-HMD. בנוסף, ה-HMD הספציפי הזה כבד יותר ממכשירים אחרים, ומקור ההספקה החיצוני המחובר בכבל מחייב את המנתח ללבוש בגדי ניתוח עם כיסים או שיהיה עוזר שיחזיק את מארז הסוללה בזמן השימוש ב-HMD. עלות החומרים של ציוד ה-AR היא גם היא גבוהה. המחיר עבור הדגם האחרון של ה-HMD שנעשה בו שימוש בפרוטוקול זה מתחיל ב-$3699 USD13, בעוד שמערכת ללכידת תמונות בתלת-ממד עולה כ-$25,000.
מגבלות נוספות נוגעות לפירוש האינטרה-אופרטיבי של תמונות הייחוס ההולוגרפיות. ההולוגרמות מותאמות בגודלן, ממוקמות מחדש ומסובבות באופן ידני על ידי המנתח, והפרוטוקול הנוכחי אינו מתאר רישום אוטומטי, מעקב, התאמת פני שטח, יישור מבוסס נקודות ציון או עיגון ספציפי למטופל. עם זאת, ייתכן שמאפיינים אלו אינם נחוצים למטרות של רינופלסטיקה קוסמטית. מבחינה טכנית, המערכת הנוכחית מתפקדת כתצוגת ייחוס תלת-ממדית לבישה ולא כמערכת AR עם רישום אוטומטי. מניפולציה ידנית מאפשרת למנתח להשקיף ישירות את ההולוגרמות או למקם אותן בסמיכות לאפו של המטופל כייחוס חזותי ניתן לשינוי. מיקום ממעקב או מעוגן של הולוגרמות עשוי להיות בעייתי, שכן הוא עלול להסתיר את שדה הניתוח כשכבה קבועה או למנוע השוואה ישירה כאשר הן מקובעות בסמיכות לשדה הניתוח. בצקת אינטרה-אופרטיבית, דפורמציה של רקמה רכה, חיתוך, מניפולציה של רקמה, מתיחה, חשיפה כירורגית ונפיחות הדרגתית עשויים גם הם להשפיע על ההשוואה בין האנטומיה האינטרה-אופרטיבית של המטופל לבין המודלים ההולוגרפיים הפרה-אופרטיביים או המעוצבים (morphed). בעוד שגורמים אלו עשויים לשנות את הפרשנות של תמונות הייחוס ההולוגרפיות, הם קיימים גם בעת שימוש בתמונות ייחוס דו-ממדיות מסורתיות. מנתחים מנוסים אמורים להיות מסוגלים לזהות ולהתחשב במשתנים אלו ללא קשר לממדי תמונת הייחוס. גישות אחרות לבחינת זרימת עבודה זו עשויות לכלול השוואה לתמונות ייחוס דו-ממדיות מסורתיות, שימוש ב-HMDs חלופיים, הערכה של מערכות שכבה רשומות, בחינה של שיטות עיגון ספציפיות למטופל, או השוואה כמותית של תוצאות אסתטיות מתוכננות לאחר הניתוח. כתב יד זה מציג פרוטוקול היתכנות טכנית, ותיקוף כמותי נמצא כעת בתהליך. בעוד שתמונות הולוגרפיות תלת-ממדיות יכולות להגביר את הוויזואליזציה האינטרה-אופרטיבית של מטרות קוסמטיות ברינופלסטיקה, בדומה לתמונות מסורתיות, הן מיועדות אך ורק כחומר ייחוס. קבלת ההחלטות הכירורגית נשארת בסופו של דבר לשיקול דעתו של המנתח. על המשתמשים בפרוטוקול זה לשמור על סטריליות ולתת עדיפות לבטיחות המטופל. כאשר המערכת משמשת כראוי, היא אמורה להוות סיכון מינימלי לשדה הניתוח ולמטופל. בהינתן האופי הניסיוני של פרוטוקול זה, יש להנחות כל מטופל לגבי הסיכונים והיתרונות של הטכנולוגיה, ויש להשיג הסכמה מושכלת לפני שימוש ב-HMD במהלך הניתוח.
בעוד שנדרש מחקר נוסף כדי לתקף ממצאים אלו, לטכנולוגיית AR עשויות להיות יישומים פוטנציאליים בניתוחים פלסטיים ושחזוריים של הפנים, על ידי שיפור הגישה לתמונות ייחוס תלת-ממדיות ספציפיות למטופל במהלך רינופלסטיקה קוסמטית. אימוץ מוגבר של טכנולוגיית AR עשוי להוביל לזיהוי יישומים נוספים בניתוחים פלסטיים ושחזוריים של הפנים. מחקרי עתיד רב-מוסדיים שיבחנו תוצאים אובייקטיביים כגון זמן הניתוח, דיוק, תוצאות אסתטיות, בטיחות המטופל ויעילות זרימת העבודה, נחוצים כדי לתקף גישה זו באופן מעמיק יותר.
גילויים
המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים להצהיר עליהם.
תודות
עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH), המכון הלאומי לחירשות ולהפרעות תקשורת אחרות (R25DC020728), והמכון הלאומי לסרטן (NCI) במסגרת מענק פיתוח קריירה K08 (5K08CA293255-02). המחברים מבקשים להודות ל-Shreeya Bahethi על תרומתה להפקת הווידאו.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מודול ניתוח תלת-ממדי | Canfield Scientific Inc. | לא רלוונטי | תוכנת VECTRA 3D Analysis Module המשמשת לייצוא קבצי תמונה תלת-ממדיים. RRID: N/A |
| מודול ללכידה בתלת-ממד | Canfield Scientific Inc. | לא רלוונטי | תוכנת VECTRA Capture Module המשמשת לרכישת תמונות פנים תלת-ממדיות. RRID: N/A |
| מערכת לדימות פנים בתלת-ממד | Canfield Scientific Inc. | לא רלוונטי | מערכת דימוי תלת-ממדית VECTRA M3 המשמשת לרכישת תמונות פנים. RRID: N/A |
| תחנת עבודה ממוחשבת | Dell Inc. | W31C003 | תחנת עבודה המשמשת למערכת לדימות פנים תלת-ממדי. דרישות מינימליות: Windows 11 (64-bit), מעבד Intel Core i7 או גבוה יותר, ≥זיכרון RAM בנפח 16 GB, כרטיס גרפי תואם של NVIDIA עם ≥זיכרון גרפי של 4 GB, ושני יציאות USB 2.0. הוגדר וסופק על ידי Canfield Scientific Inc. |
| תוכנה לתכנון בעזרת מחשב | Autodesk Inc. | לא רלוונטי | תוכנת Meshmixer ששימשה לתיקון קבצי מודל תלת-ממדיים לפני ההמרה. RRID: SCR_015736 |
| תוכנה לתכנון בעזרת מחשב (legacy) | Microsoft Corporation | לא רלוונטי | תוכנת Microsoft 3D Builder ששימשה לתיקון קבצי מודלים תלת-ממדיים (הסורה משימוש; חלופה אופציונלית). |
| תוכנה למורפינג פנים | Canfield Scientific Inc. | לא רלוונטי | תוכנת Face Sculptor המשמשת ליצירת הסימולציה הקוסמטית הרצויה לצורך תכנון ניתוחי. RRID: N/A |
| תצוגה רכובה על הראש | Apple Inc. | לא רלוונטי | משקפי מציאות מעורבת Apple Vision Pro (M2) ששימשו לוויזואליזציה תוך-ניתוחית. RRID: N/A |
| פלטפורמה לניהול הולוגרמות | ApoQlar Medical | לא רלוונטי | אפליקציית HoloMedicine Online Preview המשמשת להעלאה וניהול של מודלים הולוגרפיים לפני הוויזואליזציה. RRID: N/A |
| יישום לצפייה בהולוגרמה | ApoQlar Medical | לא רלוונטי | ביישומם VSI HoloMedicine Preview המשמש להדמיה של מודלים הולוגרפיים בתוך תצוגה המותקנת על הראש (head-mounted display). RRID: N/A |
| תוכנה לקמיקום תלת-ממדי בקוד פתוח | צוות הפיתוח של Blender | גרסה 4.4 | תוכנת Blender ששימשה להמרת מודלים תלת-ממדיים לפורמט .glb ולהפחתת רזולוציית רשת (mesh decimation). RRID: SCR_008606 |
מקורות
- Kim CH, Most SP. Photography and photodocumentation for the rhinoplasty patient. Clin Plast Surg. 2022;49(1):13-22.
- Weissler JM, et al. The evolution of photography and three-dimensional imaging in plastic surgery. Plast Reconstr Surg. 2017;139(3):761.
- Yao J, et al. Augmented reality technology could be an alternative method to treat craniomaxillofacial foreign bodies: A comparative study between augmented reality technology and navigation technology. J Oral Maxillofac Surg. 2020;78(4):578-587.
- Chen G, et al. The preliminary application of augmented reality in unilateral orbitozygomatic maxillary complex fractures treatment. J Craniofac Surg. 2020;31(2):542-548.
- Liu K, et al. Augmented reality navigation method for recontouring surgery of craniofacial fibrous dysplasia. Sci Rep. 2021;11(1):10043.
- Nuri T, Mitsuno D, Otsuki Y, Ueda K. Augmented reality technology for the positioning of the auricle in the treatment of microtia. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2020;8(2):e2626.
- Autelitano M, et al. Augmented reality for rhinoplasty: 3D scanning and projected AR for intraoperative planning validation. Healthc Technol Lett. 2025;12(1):e12116. doi:10.1049/htl2.12116.
- Heydari MS, Kolivand M, Al-Azzawi M, Kolivand H. Intelligent augmented reality application for personalised rhinoplasty using machine learning. Intell Robot. 2025;5(2):355-377. doi:10.20517/ir.2025.18.
- Barna AJ, et al. Use of augmented reality technology in cosmetic rhinoplasty: A feasibility study. Facial Plast Surg Aesthet Med. 2026. doi:10.1177/26893614261430605.
- Huang C, et al. The combined application of augmented reality and guide template technology in the treatment of nasal deformities. J Craniofac Surg. 2021;32(7):2431-2434. doi:10.1097/SCS.0000000000007522.
- Rose AS, Kim H, Fuchs H, Frahm JM. Development of augmented reality applications in otolaryngology-head and neck surgery. Laryngoscope. 2019;129(S3):S1-S11.
- Pérez-Pachón L, et al. Image overlay surgery based on augmented reality: A systematic review. Adv Exp Med Biol. 2020;8:175-195.
- Apple Inc. Buy Apple Vision Pro. Apple. Available at: https://www.apple.com/apple-vision-pro/. Accessed July 18, 2026.
הדפסות חוזרות והרשאות
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב