Protokół integracji rozszerzonej rzeczywistości w procesie przeprowadzania korekcyjnej plastyki nosa

Podsumowanie

Niniejszy protokół opisuje integrację rozszerzonej rzeczywistości i trójwymiarowego obrazowania holograficznego w przebiegie kosmetycznej rinoplastyki w celu usprawnienia wizualizacji śródoperacyjnej oraz ułatwienia podejmowania decyzji chirurgicznych.

Streszczenie

Kosmetyczna rinoplastyka często opiera się na śródoperacyjnych obrazach referencyjnych, które pomagają w osiągnięciu pożądanego przez pacjenta efektu estetycznego. Jednak obrazy te są zazwyczaj wyświetlane w formacie dwuwymiarowym (2D), co nadmiernie upraszcza trójwymiarową (3D) anatomię nosa i wymaga od chirurga odwrócenia uwagi od pola operacyjnego. Technologia rzeczywistości rozszerzonej (AR) może rozwiązać te ograniczenia poprzez wyświetlanie specyficznych dla pacjenta trójwymiarowych obrazów holograficznych w polu widzenia chirurga, zapewniając wizualizację przestrzenną w czasie rzeczywistym. Niniejszy artykuł opisuje protokół integracji AR w procesie kosmetycznej rinoplastyki z wykorzystaniem systemu obrazowania twarzy 3D oraz wyświetlacza mieszanej rzeczywistości montowanego na głowie. Wykonuje się przedoperacyjne obrazy twarzy w 3D, które następnie są wspólnie z pacjentem modyfikowane w celu przedstawienia pożądanego efektu chirurgicznego, a następnie eksportowane jako modele holograficzne i wyświetlane śródoperacyjnie do porównania wizualnego z polem operacyjnym. Protokół został pomyślnie wdrożony do procesu chirurgicznego, umożliwiając chirurgom manipulowanie modelami holograficznymi w przestrzeni rzeczywistej podczas planowania przedoperacyjnego i oceny śródoperacyjnej. Protokół ten zapewnia powtarzalny schemat postępowania przy wdrażaniu AR do kosmetycznej rinoplastyki i może poprawić wizualizację śródoperacyjną, wspierać podejmowanie decyzji chirurgicznych oraz ułatwić porównanie planowania przedoperacyjnego z anatomią śródoperacyjną.

Wprowadzenie

Wspólne podejmowanie decyzji z pacjentami przed operacją jest kluczowym elementem kosmetycznej rinoplastyki i polega na symulowaniu potencjalnych efektów kosmetycznych przy jednoczesnym zrozumieniu celów pacjenta dotyczących zabiegu. Symulacja fotograficzna pomaga zarówno pacjentom, jak i chirurgom w wizualizacji pożądanego efektu operacyjnego, umożliwiając komunikację w zakresie tego, co jest realistycznie osiągalne. Zmodyfikowane obrazy są często wykorzystywane jako punkt odniesienia podczas operacji; jednak obrazy referencyjne te są zazwyczaj prezentowane w formacie dwuwymiarowym (2D), wydrukowane na papierze lub wyświetlane na ekranie komputera. Formaty 2D nie tylko nadmiernie upraszczają złożoną trójwymiarową (3D) anatomię nosa, ale także wymagają od chirurga odwrócenia uwagi od pola operacyjnego^1,2.

Technologia rozszerzonej rzeczywistości (AR) może rozwiązać te ograniczenia poprzez projektowanie wyrenderowanych trójwymiarowych obrazów holograficznych bezpośrednio w polu widzenia chirurga, zapewniając wizualizację przestrzenną w czasie rzeczywistym. AR łączy obrazy generowane komputerowo z rzeczywistym otoczeniem i była stosowana w plastycznej chirurgii twarzy w celu rekonstrukcji urazów twarzy^3,4, w chirurgii kraniofacialnej⁵ oraz w rekonstrukcji mikrotii⁶, aby poprawić wizualizację śródoperacyjną i usprawnić przebieg operacji. Jednak zastosowanie AR w kosmetycznej rinoplastyce pozostaje ograniczone. Niedawne badania opisujące pojawiające się zastosowania technologii AR i rzeczywistości mieszanej w chirurgii twarzy i rinoplastyce obejmują raporty z pojedynczych przypadków oraz niewielkie serie przypadków^7,8,9,10.

W poprzednim badaniu z sukcesem przeprowadziliśmy dwie rhinoplastyki prowadzone za pomocą AR na preparatach kadawerycznych, wykorzystując wyświetlacz head-mounted mixed-reality (Microsoft HoloLens 2; Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA). Następnie przeprowadzono badanie wykonalności koncepcyjnej kosmetycznej rhinoplastyki z wykorzystaniem AR z udziałem sześciu pacjentów⁹. W niniejszym protokole stosujemy wyświetlacz mixed-reality typu head-mounted (Apple Vision Pro; Apple Inc., Cupertino, CA, USA) jako platformę wizualizacyjną do śródoperacyjnego prowadzenia holograficznego. Dalsze odniesienia do tego urządzenia opisane są jako wyświetlacz head-mounted (HMD). Przedstawiamy tutaj protokół integracji AR z przebiegiem kosmetycznej rhinoplastyki w celu poprawy wizualizacji śródoperacyjnej oraz ułatwienia porównania planowania przedoperacyjnego z anatomią śródoperacyjną. Niniejszy system AR służy jako punkt odniesienia wizualnego, a nie jako system prowadzenia AR z automatyczną rejestracją. Technologia opisana w tym protokole może być wykorzystywana zarówno do planowania chirurgicznego, jak i do wizualizacji śródoperacyjnej. Holograficzne obrazy 3D mogą być ręcznie repozycjonowane w trakcie operacji, co umożliwia użytkownikowi dostosowanie doświadczenia AR do własnych potrzeb.

Protokół

Protokół ten został przeprowadzony w Vanderbilt University Medical Center zgodnie z wytycznymi Institutional Review Board (IRB) Vanderbilt University Medical Center (zatwierdzenie IRB nr 241657). Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed przystąpieniem do badania, w tym zgodę na śródoperacyjne zastosowanie technologii AR w celu ułatwienia projekcji przedoperacyjnych i zmodyfikowanych holograficznych obrazów 3D. Wszystkie dane pacjentów zostały zanonimizowane. Pacjenci zostali poddani standardowej ocenie przedoperacyjnej oraz fotografii z wykorzystaniem systemu obrazowania twarzy 3D z funkcją renderowania fotorealistycznego. Kryteria włączenia obejmowały pacjentów w wieku 18 lat lub starszych poddawanych kosmetycznej rinoplastyce.

1. Trójwymiarowe obrazowanie fotograficzne

1. Przygotować i skalibrować system obrazowania twarzy 3D zgodnie z instrukcjami producenta.
2. Uruchomić oprogramowanie do akwizycji obrazów na powiązanej stacji roboczej.
3. Utworzyć nową kartę pacjenta i wprowadzić wymagane identyfikatory pacjenta.
4. Wybrać tryb przechwytywania twarzy, aby otworzyć nową stronę akwizycji obrazów 3D.
5. Ustawić pacjenta przodem do kamery w pozycji siedzącej, z głową wyrównaną do płaszczyzny poziomej Frankfurtu (Rysunek 1).
6. Wyrównać oczy pacjenta tak, aby znajdowały się jak najbliżej zielonych linii referencyjnych wyświetlanych we wszystkich trzech widokach kamery (Rysunek 2).
7. Przechwycić obraz twarzy 3D.
8. Zweryfikować, czy pozyskany obraz został automatycznie załadowany do środowiska renderowania (Rysunek 3).
9. Zapisać obraz i zmienić nazwę pliku, aby odróżnić go od stworzonego później obrazu zmorfowanego.

Rysunek 1: Konfiguracja systemu trójwymiarowego obrazowania twarzy. System trójwymiarowego obrazowania twarzy wykorzystywany do przedoperacyjnego pozyskiwania obrazów. Pacjent powinien siedzieć prosto, przodem do systemu kamer, z głową ustawioną w płaszczyźnie poziomej Frankfurta przed wykonaniem zdjęcia. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Ustawienie pacjenta podczas trójwymiarowego pozyskiwania obrazów. Reprezentatywny interfejs wyrównania demonstrujący prawidłowe pozycjonowanie pacjenta przed wykonaniem obrazowania. Oczy pacjenta powinny być wyrównane względem prowadnic referencyjnych we wszystkich widokach kamer, aby zapewnić standaryzację pozyskiwania trójwymiarowych obrazów twarzy. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rycina 3: Interfejs renderowania i morfingu twarzy w trzech wymiarach. Reprezentatywne środowisko renderowania twarzy 3D wykorzystywane do przedoperacyjnej modyfikacji obrazu. Czerwony okrąg wskazuje narzędzie do morfingu w rynoplastyce, służące do symulacji pożądanego efektu kosmetycznego przed eksportem modelu 3D w celu wygenerowania hologramu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

2. Morfing obrazu

1. Wybierz narzędzie do morfingu ryznoplastyki w środowisku renderowania (Rysunek 3).
2. Przeprowadź morfing obrazu w konsultacji z pacjentem, aby odwzorować pożądany efekt kosmetyczny.
3. Zapisz zmodyfikowany obraz jako nowy plik z unikalną nazwą.
   UWAGA: Oprogramowanie do morfingu twarzy jest przeznaczone do planowania chirurgicznego, a uzyskane modele mogą być następnie wykorzystane do eksperymentalnej śródoperacyjnej wizualizacji 3D.

3. Eksport obrazów 3D i konwersja plików

1. Eksport obrazu
   1. Wybierz bazowy obraz przedoperacyjny na stronie głównej pacjenta.
   2. Wybierz ikonę Eksportuj w lewym górnym rogu, aby otworzyć obraz w środowisku analizy 3D.
   3. Wybierz Plik, a następnie Eksportuj z menu rozwijanego.
   4. Wyeksportuj przedoperacyjny obraz 3D jako plik .obj.
      UWAGA: Eksport obrazu automatycznie generuje jeden odpowiadający mu plik .mtl oraz trzy pliki .jpg (po jednym z każdego widoku kamery), które są zapisywane w wybranej lokalizacji eksportu.
   5. Powtórz procedurę eksportu dla zmodyfikowanego obrazu celu kosmetycznego.
      UWAGA: Każdy pacjent powinien mieć łącznie 10 wyeksportowanych plików: pięć plików dla modelu przedoperacyjnego (jeden .obj, jeden .mtl i trzy pliki .jpg) oraz pięć plików dla zmodyfikowanego modelu celu kosmetycznego. Zapisz wszystkie pliki w folderze zawierającym unikalne identyfikatory pacjenta.
   6. Przekonwertuj każdy wyeksportowany model 3D do formatu .glb przed przesłaniem go do internetowej platformy zarządzania hologramami.
      UWAGA: Końcowy plik .glb powinien mieć rozmiar od 2 MB do 10 MB. Można również użyć równoważnego oprogramowania do konwersji plików lub nowszych wersji oprogramowania generujących taki sam wynik.
2. Konwersja do formatu .glb i redukcja rozmiaru pliku
   1. Zaimportuj plik .obj do projektu w oprogramowaniu do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD).
   2. Wyeksportuj model jako nowy plik .obj do tego samego folderu, w którym znajdują się powiązany plik .mtl i trzy pliki .jpg.
   3. Zaimportuj wyeksportowany plik .obj do projektu w oprogramowaniu do modelowania 3D typu open-source, korzystając z opcji importu .obj legacy.
   4. Wybierz zaimportowany obiekt i wyeksportuj go jako plik .glb.
   5. Podczas eksportu w sekcji Include zaznacz opcję Selected Objects.
   6. W sekcji Mesh przed eksportem zaznacz Apply Modifiers oraz odznacz Shape Keys i Animation.
   7. Pozostałe ustawienia eksportu pozostaw w wartościach domyślnych.
      UWAGA: Jeśli wyeksportowany plik przekracza 11 MB, może nie załadować się poprawnie.
   8. W razie potrzeby zastosuj modyfikator Decimate w oprogramowaniu do modelowania 3D, aby zmniejszyć rozmiar pliku.
   9. Dostosuj współczynnik decymacji w zakresie od 0,05 do 0,2, aby zmniejszyć rozmiar pliku.
      UWAGA: W naszym doświadczeniu zakres ten nie wpłynął zauważalnie na wierność modelu. W razie potrzeby można zastosować wyższy współczynnik.
      OSTRZEŻENIE: Nie włączaj kompresji podczas eksportu, ponieważ skompresowane modele mogą nie załadować się poprawnie w goglach HMD.
   10. Po eksporcie zweryfikuj końcowy rozmiar pliku, klikając prawym przyciskiem myszy na pliku, wybierając Właściwości i potwierdzając, że rozmiar pliku mieści się w przedziale od 2 MB do 10 MB przed przesłaniem.
3. Przesyłanie obrazów do internetowej platformy zarządzania hologramami
   1. Zaloguj się do internetowej platformy zarządzania hologramami.
   2. Wybierz ikonę Dodaj, a następnie Nowy pacjent, aby utworzyć nowy skan.
   3. Wprowadź identyfikator pacjenta, używając daty skanu (na przykład YYYY-MM-DD_RHINOPLASTY).
   4. Wybierz płeć pacjenta.
   5. Utwórz nowy przypadek, przypisz mu tytuł i prześlij odpowiednie pliki hologramów.
   6. Potwierdź przesłanie, zaznaczając pole wyboru obok przesłanych plików.
      UWAGA: Losowe imię pacjenta jest generowane automatycznie i przypisane do przesłanego skanu.

4. Korzystanie z wyświetlacza montowanego na głowie (HMD)

UWAGA: Przed użyciem w sali operacyjnej należy zapoznać się z obsługą HMD. Przed zabiegiem przetestuj HMD wspólnie z chirurgiem i asystentem, aby zminimalizować liczbę przerw podczas operacji.

1. Otwieranie hologramów w goglach HMD
   1. Uruchom aplikację do wyświetlania hologramów po zainstalowaniu modeli holograficznych w HMD.
   2. Zaloguj się do aplikacji i otwórz odpowiedni folder pacjenta zidentyfikowany zrandomizowanym imieniem i nazwiskiem pacjenta.
   3. Wybierz raz plik hologramu przedoperacyjnego.
      UWAGA: Nie wybieraj pliku wielokrotnie, ponieważ może to uniemożliwić załadowanie modelu.
   4. Odczekaj do momentu zakończenia działania wskaźnika ładowania i zmiany koloru wskaźnika pliku na niebieski.
   5. Zweryfikuj, czy hologram przedoperacyjnego obrazu 3D pojawił się w polu widzenia, zazwyczaj po prawej stronie.
      UWAGA: Jeśli wskaźnik pliku zmieni kolor na niebieski, ale hologram nie jest natychmiast widoczny, przeszukaj najbliższą przestrzeń, aż do odnalezienia modelu.
   6. Powtórz procedurę, aby załadować hologram zmodyfikowanego obrazu celu kosmetycznego.
   7. Przed użyciem śródoperacyjnym zweryfikuj orientację i wierność skali obu hologramów.
      UWAGA: Jeśli model nie pojawi się mimo pomyślnego załadowania, prześlij go ponownie bez kompresji. Powtórz etap konwersji pliku, stosując wyłącznie decymację siatki w celu uzyskania zalecanego rozmiaru pliku. Jeśli aplikacja do wyświetlania hologramów wymaga ponownego uwierzytelnienia, przeprowadź procedurę logowania za pomocą kodu uwierzytelniającego wyświetlonego w HMD. Pomoc drugiej osoby może ułatwić ten proces podczas noszenia HMD. Ponowne uwierzytelnienie jest zazwyczaj wymagane tylko podczas wstępnej konfiguracji, pod warunkiem, że użytkownik pozostaje zalogowany przez cały czas trwania procedury.
2. Manipulowanie hologramami
   1. Złącz kciuk i palec wskazujący, aby ręcznie zmienić rozmiar, zmienić pozycję i obrócić hologramy, aż zostaną one umieszczone w pożądanym miejscu względem pola operacyjnego.
   2. W razie potrzeby stosuj manipulację oburęczną, aby ułatwić repozycjonowanie.
   3. Po ustawieniu zweryfikuj, czy hologramy pozostają nieruchome pod względem orientacji, skali i lokalizacji w polu widzenia.
      UWAGA: Hologramy pozostają nieruchome, chyba że zostaną ręcznie dostosowane, co pozwala użytkownikowi na dowolną personalizację środowiska rzeczywistości rozszerzonej.
3. Przygotowanie przypadku
   1. Przed operacją załaduj hologramy do aplikacji do wyświetlania hologramów.
   2. Otwórz i ustaw hologramy przedoperacyjne oraz zmodyfikowane cele kosmetyczne w środowisku AR).
   3. środowisku.
   4. Przed rozpoczęciem procedury sprawdź manipulację hologramami, zmianę ich rozmiaru oraz ogólną funkcjonalność systemu.
   5. Pozostaw otwarte hologramy, aby były natychmiast dostępne po założeniu HMD podczas operacji.
   6. Przed procedurą skalibruj HMD do oczu chirurga.
      UWAGA: Wykonuj kalibrację HMD przed każdą procedurą. Podczas operacji asystent może pomóc w zakładaniu i zdejmowaniu HMD, jeśli chirurg chce pozostać w sterylnym ubiorze podczas przeglądania hologramów.
4. Śródoperacyjne użycie HMD
   1. Na początku procedury załóż HMD, aby przejrzeć hologramy przedoperacyjne i zmodyfikowane podczas planowania chirurgicznego.
   2. Używaj HMD w razie potrzeby podczas kosmetycznej modyfikacji nosa.
   3. Po zamknięciu wszystkich nacięć ponownie załóż HMD, aby porównać nos pacjenta ze zmodyfikowanym celem kosmetycznym (Rysunek 4).

Rysunek 4: Śródoperacyjne zastosowanie wyświetlacza montowanego na głowie. Reprezentatywne śródoperacyjne zastosowanie wyświetlacza montowanego na głowie do wizualizacji specyficznych dla pacjenta modeli holograficznych podczas kosmetycznej rynoplastyki. Chirurg analizuje modele holograficzne w celu porównania ich z polem operacyjnym podczas planowania zabiegu i oceny śródoperacyjnej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Wyniki

Protokół AR został z sukcesem zintegrowany z przebiegiem zabiegu kosmetycznej rynoplastyki. Reprezentatywne etapy tego procesu przedstawiono na Rysunku 1, Rysunku 2, Rysunku 3, Rysunku 4. System obrazowania twarzy 3D wykorzystano do pozyskania zestandaryzowanych przedoperacyjnych obrazów twarzy (Rysunek 1), przy czym pozycjonowanie pacjenta odbywało się przy wsparciu interfejsu wyrównania w celu zapewnienia spójności akwizycji obrazu (Rysunek 2). Pozyskane obrazy zostały następnie zaimportowane do środowiska renderującego, gdzie zmodyfikowano przedoperacyjne modele twarzy, aby symulować planowany efekt kosmetyczny przed eksportem do generowania hologramu (Rysunek 3).

Po przetworzeniu obrazów, niezmodyfikowane i zmodyfikowane trójwymiarowe modele twarzy wyświetlono za pomocą zestawu HMD poprzez aplikację do przeglądania hologramów. Podczas operacji modele holograficzne mogły być ręcznie repositionowane, zmieniane rozmiarem oraz obracane, aby ułatwić wizualne porównanie w czasie rzeczywistym z nosem pacjenta, zarówno jako bezpośrednia nakładka, jak i sąsiedny punkt odniesienia (Rysunek 4).

Gogle HMD zostały z sukcesem włączone do chirurgicznego procesu pracy autorów przy minimalnym przeszkoleniu. Chirurdzy zgłosili poprawę rozdzielczości obrazu oraz responsywności interfejsu w porównaniu z wcześniej stosowanym systemem wizualizacji. Wstępne odpowiedzi w ankiecie przeprowadzonej wśród chirurgów wskazały, że system był użyteczny do śródoperacyjnej oceny postępów zabiegu oraz porównania z planowanym efektem kosmetycznym⁹.

Ogólnie rzecz biorąc, niniejszy protokół demonstruje powtarzalny schemat postępowania w celu zintegrowania AR w kosmetycznej rinoplastyce, aby ułatwić śródoperacyjną wizualizację oraz porównanie planowania przedoperacyjnego z polem operacyjnym. Obserwacje te potwierdzają wykonalność włączenia systemu wizualizacji opartego na HMD do procesu kosmetycznej rinoplastyki. Niniejsze badanie opisuje protokół techniczny i schemat wykonalności, a nie ocenę skuteczności klinicznej; jednak obecnie prowadzone są badania nad obiektywnymi miernikami wyników powiązanymi z tym schematem postępowania.

Niniejszy manuskrypt opisuje protokół integracji AR w procesie kosmetycznej rinoplastyki. Dane potwierdzające wykonalność opisanego procesu dostępne są pod adresem: https://doi.org/10.1177/26893614261430605.

Dyskusja

Wcześniejsze badanie wykazało możliwość zastosowania AR podczas kosmetycznej rinoplastyki i stwierdzono, że technologia AR była łatwa do zintegrowania, wymagała minimalnego dodatkowego czasu operacyjnego i zmniejszała obciążenie poznawcze chirurga⁹. Zgłaszano również, że AR zwiększa zrozumienie anatomiczne¹¹ i skraca czas operacji¹² w zastosowaniach chirurgicznych. W badaniach nad rinoplastyką podkreślano potencjał tej technologii w zakresie wspierania planowania przedoperacyjnego, zwiększania precyzji chirurgicznej oraz poprawy satysfakcji pacjenta^7,8,9,10. Niniejszy protokół rozszerza wcześniejsze badania, opisując alternatywny przepływ pracy oparty na HMD, który może zostać włączony do kosmetycznej rinoplastyki w celu wsparcia wizualizacji śródoperacyjnej.

Niniejszy protokół proponuje wykorzystanie specyficznych dla pacjenta trójwymiarowych obrazów przedoperacyjnych oraz zmodyfikowanych obrazów celu kosmetycznego jako holograficznych referencji wizualnych podczas operacji. Obecna technologia AR może uzupełniać tradycyjne dwuwymiarowe obrazy referencyjne, dostarczając dodatkowych perspektyw 3D, które mogą wspomagać podejmowanie decyzji chirurgicznych w trakcie zabiegu. Podejście to może być użyteczne w plastycznej i rekonstrukcyjnej chirurgii twarzy, gdzie zrozumienie przestrzenne anatomii konkretnego pacjenta jest istotne podczas procedur kosmetycznych i rekonstrukcyjnych.

Należy zwrócić uwagę na kilka ograniczeń. Głównym ograniczeniem dla użytkownika jest fakt, że śródoperacyjne użycie HMD wymaga dodatkowego personelu, jeśli chirurg chce zachować sterylność lub pozostać w odzieży operacyjnej podczas zabiegu. Asystent musi pozostać w sali operacyjnej lub w jej pobliżu, aby pomóc w zakładaniu i zdejmowaniu HMD. Ponadto to konkretne urządzenie HMD jest cięższe niż inne urządzenia, a zewnętrzny przewodowy zasilacz wymaga od chirurga noszenia odzieży operacyjnej z kieszeniami lub obecności asystenta, który będzie trzymał zestaw baterii podczas korzystania z HMD. Koszt materiałowy sprzętu AR jest również wysoki. Cena najnowszego modelu HMD użytego w tym protokole zaczyna się od 3699 USD¹³, natomiast system przechwytywania obrazów 3D kosztuje około 25 000 USD.

Dodatkowe ograniczenia dotyczą śródoperacyjnej interpretacji holograficznych obrazów referencyjnych. Hologramy są ręcznie skalowane, repozycjonowane i obracane przez chirurga, a obecny protokół nie opisuje automatycznej rejestracji, śledzenia, dopasowania powierzchni, wyrównania w oparciu o punkty orientacyjne ani kotwiczenia specyficznego dla pacjenta. Jednakże funkcje te mogą nie być niezbędne dla celów ryznoplastyki estetycznej. Technicznie obecny system funkcjonuje jako noszony wyświetlacz referencyjny 3D, a nie system AR z automatyczną rejestracją. Ręczna manipulacja pozwala chirurgowi na bezpośrednie nałożenie hologramów lub ich ustawienie obok nosa pacjenta jako modyfikowalny punkt odniesienia wizualnego. Śledzone lub zakotwiczone pozycjonowanie hologramów może być niekorzystne, gdyż mogłoby albo zasłaniać pole operacyjne jako stała nakładka, albo uniemożliwiać bezpośrednie porównanie w przypadku stałego ustawienia obok pola operacyjnego. Obrzęk śródoperacyjny, deformacja tkanek miękkich, nacięcia, manipulacje tkankami, trakcja, ekspozycja chirurgiczna oraz postępujący obrzęk mogą również wpływać na porównanie anatomii śródoperacyjnej pacjenta z przedoperacyjnymi lub zmodyfikowanymi modelami holograficznymi. Chociaż czynniki te mogą zmieniać interpretację holograficznych obrazów referencyjnych, występują one również przy stosowaniu tradycyjnych obrazów referencyjnych 2D. Doświadczeni chirurdzy powinni być w stanie rozpoznać i uwzględnić te zmienne, niezależnie od wymiarowości obrazu referencyjnego. Inne podejścia do badania tego procesu mogą obejmować porównanie z tradycyjnymi obrazami referencyjnymi 2D, zastosowanie alternatywnych gogli HMD, ocenę systemów rejestrowanych nakładek, analizę metod zakotwiczania specyficznych dla pacjenta lub ilościowe porównanie planowanych i pooperacyjnych wyników estetycznych. Niniejszy artykuł przedstawia protokół wykonalności technicznej, a walidacja ilościowa jest obecnie w toku. Chociaż trójwymiarowe obrazy holograficzne mogą wspomagać śródoperacyjną wizualizację celów estetycznych w ryznoplastyce, podobnie jak tradycyjne obrazy, są one przeznaczone wyłącznie jako materiał referencyjny. Ostateczne decyzje chirurgiczne pozostają w gestii operatora. Użytkownicy tego protokołu powinni zachować sterylność i priorytetowo traktować bezpieczeństwo pacjenta. Przy odpowiednim zastosowaniu system powinien stwarzać minimalne ryzyko dla pola operacyjnego i pacjenta. Ze względu na eksperymentalny charakter tego protokołu każdy pacjent powinien zostać poinformowany o ryzykach i korzyściach płynących z zastosowania tej technologii, a przed śródoperacyjnym użyciem gogli HMD należy uzyskać świadomą zgodę.

Choć do walidacji tych wyników niezbędne są dalsze badania, technologia AR może znaleźć potencjalne zastosowania w plastycznej i rekonstrukcyjnej chirurgii twarzy poprzez usprawnienie dostępu do specyficznych dla pacjenta obrazów referencyjnych 3D podczas kosmetycznej rynoplastyki. Szersza adopcja technologii AR może pozwolić na zidentyfikowanie dodatkowych zastosowań w plastycznej i rekonstrukcyjnej chirurgii twarzy. W celu dalszej walidacji tego podejścia konieczne są przyszłe badania wieloośrodkowe oceniające obiektywne wyniki, takie jak czas trwania operacji, dokładność, efekty estetyczne, bezpieczeństwo pacjenta oraz wydajność przepływu pracy.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Moduł analizy 3D	Canfield Scientific Inc.	N/A	Oprogramowanie VECTRA 3D Analysis Module stosowane do eksportowania trójwymiarowych plików obrazów. RRID: N/A
Moduł przechwytywania 3D	Canfield Scientific Inc.	N/A	Oprogramowanie VECTRA Capture Module stosowane do pozyskiwania trójwymiarowych obrazów twarzy. RRID: N/A
System obrazowania 3D twarzy	Canfield Scientific Inc.	N/A	Trójwymiarowy system obrazowania VECTRA M3 stosowany do pozyskiwania obrazów twarzy. RRID: N/A
Stacja robocza	Dell Inc.	W31C003	Stacja robocza wykorzystywana z trójwymiarowym systemem obrazowania twarzy. Minimalne wymagania: Windows 11 (64-bit), Intel Core i7 lub wyższy, ≥16 GB RAM, kompatybilna karta graficzna NVIDIA z ≥4 GB pamięci graficznej oraz dwa porty USB 2.0. Skonfigurowana i dostarczona przez Canfield Scientific Inc.
Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD)	Autodesk Inc.	N/A	Oprogramowanie Meshmixer stosowane do naprawy plików modeli trójwymiarowych przed konwersją. RRID: SCR_015736
Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (starsze)	Microsoft Corporation	N/A	Oprogramowanie Microsoft 3D Builder stosowane do naprawy plików modeli trójwymiarowych (wycofane z użytku; opcjonalna alternatywa).
Oprogramowanie do morfingu twarzy	Canfield Scientific Inc.	N/A	Oprogramowanie Face Sculptor stosowane do generowania pożądanej symulacji kosmetycznej na potrzeby planowania chirurgicznego. RRID: N/A
Gogle wyświetlające (HMD)	Apple Inc.	N/A	Gogle mieszanej rzeczywistości Apple Vision Pro (M2) stosowane do wizualizacji śródoperacyjnej. RRID: N/A
Platforma do zarządzania hologramami	ApoQlar Medical	N/A	Aplikacja HoloMedicine Online Preview stosowana do przesyłania i zarządzania modelami holograficznymi przed wizualizacją. RRID: N/A
Aplikacja do wyświetlania hologramów	ApoQlar Medical	N/A	Aplikacja VSI HoloMedicine Preview stosowana do wizualizacji modeli holograficznych w goglach wyświetlających. RRID: N/A
Otwartoźródłowe oprogramowanie do modelowania trójwymiarowego	Blender Development Team	Version 4.4	Oprogramowanie Blender stosowane do konwersji modeli trójwymiarowych do formatu .glb oraz do decymacji siatki. RRID: SCR_008606