Artykuł metodologiczny

Protokół integracji rozszerzonej rzeczywistości w procesie przeprowadzania korekcyjnej plastyki nosa

0 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/71617

⸱

25 września 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1Division of Facial Plastic and Reconstructive Surgery, Department of Otolaryngology – Head & Neck Surgery, Vanderbilt University Medical Center, 2John Sealy School of Medicine, University of Texas Medical Branch, 3Department of Otolaryngology – Head & Neck Surgery, Vanderbilt University Medical Center, 4Head & Neck Institute, Cleveland Clinic

W tym artykule

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 operacyjnego1,2.

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 twarzy3,4, 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 przypadków7,8,9,10.

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 zrealizowany w Vanderbilt University Medical Center zgodnie z wytycznymi Instytucjonalnej Rady Przeglądowej (Institutional Review Board) Vanderbilt University Medical Center (zatwierdzenie IRB nr 241657). Wszyscy uczestnicy przed przystąpieniem do badania wyrazili pisemną świadomą zgodę, 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 przy użyciu systemu obrazowania twarzy 3D z możliwością renderowania fotorealistycznego. Kryteria włączenia obejmowały pacjentów w wieku 18 lat lub starszych poddawanych kosmetycznej rinoplastyce.

1. Trójwymiarowe przechwytywanie obrazu

  1. Przygotować i skalibrować system obrazowania 3D twarzy zgodnie z instrukcjami producenta.
  2. Uruchomić oprogramowanie do akwizycji obrazu na powiązanej stacji roboczej.
  3. Utworzyć nowy rekord pacjenta i wprowadzić wymagane identyfikatory pacjenta.
  4. Wybrać tryb przechwytywania twarzy, aby otworzyć nową stronę akwizycji obrazu 3D.
  5. Upośledzić pacjenta przodem do kamery w pozycji siedzącej z głową ustawioną równolegle do poziomu frankfurckiego (Rysunek 1).
  6. Wyrównać oczy pacjenta jak najdokładniej w obrębie zielonych linii referencyjnych wyświetlanych w widokach z trzech kamer (Rysunek 2).
  7. Przechwycić obraz 3D twarzy.
  8. Zweryfikować, czy pozyskany obraz został automatycznie załadowany do środowiska renderującego (Rysunek 3).
  9. Zapisać obraz i zmienić nazwę pliku, aby odróżnić go od obrazu zmorfowanego, który zostanie utworzony w następnym kroku.

figure-protocol-1
Rysunek 1: Konfiguracja systemu trójwymiarowego obrazowania twarzy. System trójwymiarowego obrazowania twarzy wykorzystywany do przedoperacyjnego pozyskiwania obrazów. Przed wykonaniem zdjęcia pacjent powinien siedzieć prosto, przodem do systemu kamer, z głową ustawioną zgodnie z płaszczyzną horyzontalną Frankfurt. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

figure-protocol-2
Rycina 2: Ustawienie pacjenta podczas trójwymiarowego obrazowania. Reprezentacyjny interfejs ustawienia demonstrujący prawidłowe pozycjonowanie pacjenta przed wykonaniem zdjęcia. Oczy pacjenta powinny być wyrównane z prowadnicami referencyjnymi we wszystkich widokach kamery, aby zapewnić standaryzowane pozyskiwanie trójwymiarowych obrazów twarzy. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

figure-protocol-3
Rycina 3: Trójwymiarowe odwzorowanie twarzy i interfejs morfingu. Reprezentatywne środowisko trójwymiarowego odwzorowania twarzy wykorzystywane do przedoperacyjnej modyfikacji obrazu. Czerwone koło wskazuje narzędzie do morfingu rinoplastyki, służące do symulacji pożądanego efektu kosmetycznego przed eksportem modelu trójwymiarowego w celu wygenerowania hologramu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

2. Morfing obrazu

  1. Wybierz narzędzie do morfingu rhinoplastyki w środowisku renderowania (Rysunek 3).
  2. Przeprowadź morphing obrazu w konsultacji z pacjentem, aby odzwierciedlić pożądany efekt kosmetyczny.
  3. Zapisz zmodyfikowany obraz jako nowy plik z unikalną nazwą.
    UWAGA: Oprogramowanie do morfingu twarzy jest przeznaczone do planowania chirurgicznego, a powstałe 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 eksportu w lewym górnym rogu, aby otworzyć obraz w środowisku analizy 3D.
    3. Wybierz plik, a następnie eksport 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 na internetową platformę zarządzania hologramami.
      UWAGA: Końcowy plik .glb powinien mieć rozmiar od 2 MB do 10 MB. Można również korzystać z 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 wspomaganego projektowania komputerowego (CAD).
    2. Wyeksportuj model jako nowy plik .obj do tego samego folderu, w którym znajdują się powiązany plik .mtl oraz trzy pliki .jpg.
    3. Zaimportuj wyeksportowany plik .obj do projektu w otwartoźródłowym oprogramowaniu do modelowania 3D, 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. Pozostaw wszystkie pozostałe ustawienia eksportu na wartościach domyślnych.
      UWAGA: Jeśli wyeksportowany plik przekroczy 11 MB, może nie zostać poprawnie wczytany.
    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 znacząco na wierność modelu. W razie potrzeby można zastosować wyższy współczynnik.
      OSTROŻNIE: Nie włączaj kompresji podczas eksportu, ponieważ skompresowane modele mogą nie wczytać się poprawnie w HMD.
    10. Po eksporcie zweryfikuj końcowy rozmiar pliku, klikając prawym przyciskiem myszy na plik, wybierając Właściwości i potwierdzając, że rozmiar pliku mieści się w zakresie od 2 MB do 10 MB przed przesyłaniem.
  3. Przesyłanie obrazów na internetową platformę zarządzania hologramami
    1. Zaloguj się do internetowej platformy zarządzania hologramami.
    2. Wybierz ikonę Dodaj, a następnie Nowy pacjent, aby utworzyć nowy skan.
    3. Wprowadź identyfikację 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 przypisywane do przesłanego skanu.

4. Korzystanie z gogli VR (HMD)

UWAGA: Przed użyciem w sali operacyjnej należy zapoznać się z działaniem zestawu HMD. Przed zabiegiem należy przetestować HMD z chirurgiem i asystentem, aby zminimalizować przerwy w trakcie operacji.

  1. Otwieranie hologramów wewnątrz HMD
    1. Uruchom aplikację do wyświetlania hologramów po zainstalowaniu modeli holograficznych w goglach HMD.
    2. Zaloguj się do aplikacji i otwórz odpowiedni folder pacjenta, zidentyfikowany za pomocą zrandomizowanego nazwiska pacjenta.
    3. Jednorazowo wybierz plik hologramu przedoperacyjnego.
      UWAGA: Nie wybieraj pliku wielokrotnie, ponieważ może to uniemożliwić załadowanie modelu.
    4. Należy odczekać, aż wskaźnik ładowania zakończy pracę, a wskaźnik pliku zmieni kolor na niebieski.
    5. Upewnij się, że hologram trójwymiarowego obrazu przedoperacyjnego znajduje się w polu widzenia, zazwyczaj po prawej stronie.
      UWAGA: Jeśli wskaźnik pliku zmieni kolor na niebieski, ale hologram nie pojawi się natychmiast, należy przeszukać okoliczną przestrzeń aż do odnalezienia modelu.
    6. Powtórz procedurę ładowania hologramu zmodyfikowanego obrazu celu kosmetycznego.
    7. Przed zastosowaniem śródoperacyjnym należy zweryfikować orientację oraz wierność skali obu hologramów.
      UWAGA: Jeśli model nie pojawi się mimo pomyślnego załadowania, należy ponownie przesłać model bez kompresji. Powtórzyć krok konwersji pliku, stosując wyłącznie decymację siatki w celu uzyskania zalecanego rozmiaru pliku. Jeśli aplikacja do przeglądania hologramów wymaga ponownego uwierzytelnienia, należy przejść procedurę logowania, korzystając z kodu uwierzytelniającego wyświetlanego w goglach HMD. Pomoc drugiej osoby może ułatwić ten proces podczas noszenia gogli HMD. Ponowne uwierzytelnienie jest zazwyczaj wymagane tylko podczas wstępnej konfiguracji, pod warunkiem że użytkownik pozostanie zalogowany przez cały czas trwania procedury.
  2. Manipulowanie hologramami
    1. Złączyć kciuk i palec wskazujący, aby ręcznie zmienić rozmiar, przemieścić i obrócić hologramy, aż zostaną one umieszczone w pożądanym miejscu względem pola operacyjnego.
    2. W razie potrzeby należy użyć manipulacji oburęcznej, aby ułatwić zmianę położenia.
    3. Należy zweryfikować, czy po ustawieniu hologramy pozostają stabilne pod względem orientacji, skali i położenia w polu widzenia.
      UWAGA: Hologramy pozostają nieruchome, chyba że zostaną ręcznie przesunięte, co pozwala użytkownikowi na dostosowanie środowiska rozszerzonej rzeczywistości zgodnie z własnymi preferencjami.
  3. Przygotowanie przypadku
    1. Przed operacją wczytaj hologramy do aplikacji do wyświetlania hologramów.
    2. Otwórz i ustaw hologramy stanu przedoperacyjnego oraz zmorphowanego celu kosmetycznego w obrębie AR.
    3. środowisko
    4. Przed rozpoczęciem procedury należy zweryfikować manipulację hologramem, zmianę jego rozmiaru oraz ogólną funkcjonalność systemu.
    5. Pozostaw hologramy otwarte, aby były natychmiast dostępne po założeniu gogli HMD podczas operacji.
    6. Przed rozpoczęciem procedury należy skalibrować wyświetlacz HMD do oczu chirurga.
      UWAGA: Przed każdą procedurą należy przeprowadzić kalibrację gogli HMD. Podczas operacji asystent może pomagać w zakładaniu i zdejmowaniu gogli HMD, jeśli chirurg chce pozostać w sterylnych warunkach podczas przeglądania hologramów.
  4. Śródoperacyjne zastosowanie HMD
    1. Na początku procedury załóż zestaw HMD, aby przejrzeć hologramy przedoperacyjne i zmodyfikowane podczas planowania chirurgicznego.
    2. Stosować HMD podczas korekcji kosmetycznej nosa w razie potrzeby.
    3. Po zamknięciu wszystkich nacięć ponownie załóż HMD, aby porównać nos pacjenta z przetworzonym obrazem celu kosmetycznego (Rysunek 4).

figure-protocol-4
Rycina 4: Śródoperacyjne zastosowanie wyświetlacza montowanego na głowie. Reprezentatywny przykład śródoperacyjnego zastosowania wyświetlacza montowanego na głowie w celu wizualizacji specyficznych dla pacjenta modeli holograficznych podczas kosmetycznej rynoplastyki. Chirurg analizuje modele holograficzne, porównując je z polem operacyjnym podczas planowania zabiegu oraz oceny śródoperacyjnej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

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 pacjenta7,8,9,10. 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.

Oświadczenia

Autorzy nie zgłaszają żadnych konfliktów interesów.

Podziękowania

Praca ta była wspierana przez National Institutes of Health (NIH), National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (R25DC020728) oraz National Cancer Institute (NCI) w ramach K08 Career Development Award (5K08CA293255-02). Autorzy chcieliby podziękować Shreeya Bahethi za wkład w produkcję filmu.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Moduł analizy 3DCanfield Scientific Inc.N/AOprogramowanie VECTRA 3D Analysis Module stosowane do eksportowania trójwymiarowych plików obrazów. RRID: N/A
Moduł przechwytywania 3DCanfield Scientific Inc.N/AOprogramowanie VECTRA Capture Module stosowane do pozyskiwania trójwymiarowych obrazów twarzy. RRID: N/A
System obrazowania 3D twarzyCanfield Scientific Inc.N/ATrójwymiarowy system obrazowania VECTRA M3 stosowany do pozyskiwania obrazów twarzy. RRID: N/A
Stacja roboczaDell Inc.W31C003Stacja 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/AOprogramowanie Meshmixer stosowane do naprawy plików modeli trójwymiarowych przed konwersją. RRID: SCR_015736
Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (starsze)Microsoft CorporationN/AOprogramowanie Microsoft 3D Builder stosowane do naprawy plików modeli trójwymiarowych (wycofane z użytku; opcjonalna alternatywa).
Oprogramowanie do morfingu twarzyCanfield Scientific Inc.N/AOprogramowanie Face Sculptor stosowane do generowania pożądanej symulacji kosmetycznej na potrzeby planowania chirurgicznego. RRID: N/A
Gogle wyświetlające (HMD)Apple Inc.N/AGogle mieszanej rzeczywistości Apple Vision Pro (M2) stosowane do wizualizacji śródoperacyjnej. RRID: N/A
Platforma do zarządzania hologramamiApoQlar MedicalN/AAplikacja HoloMedicine Online Preview stosowana do przesyłania i zarządzania modelami holograficznymi przed wizualizacją. RRID: N/A
Aplikacja do wyświetlania hologramówApoQlar MedicalN/AAplikacja VSI HoloMedicine Preview stosowana do wizualizacji modeli holograficznych w goglach wyświetlających. RRID: N/A
Otwartoźródłowe oprogramowanie do modelowania trójwymiarowegoBlender Development TeamVersion 4.4Oprogramowanie Blender stosowane do konwersji modeli trójwymiarowych do formatu .glb oraz do decymacji siatki. RRID: SCR_008606

Bibliografia

  1. Kim CH, Most SP. Photography and photodocumentation for the rhinoplasty patient. Clin Plast Surg. 2022;49(1):13-22.
  2. Weissler JM, et al. The evolution of photography and three-dimensional imaging in plastic surgery. Plast Reconstr Surg. 2017;139(3):761.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Liu K, et al. Augmented reality navigation method for recontouring surgery of craniofacial fibrous dysplasia. Sci Rep. 2021;11(1):10043.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. Pérez-Pachón L, et al. Image overlay surgery based on augmented reality: A systematic review. Adv Exp Med Biol. 2020;8:175-195.
  13. Apple Inc. Buy Apple Vision Pro. Apple. Available at: https://www.apple.com/apple-vision-pro/. Accessed July 18, 2026.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Obrazowanie twarzy 3Dprzebieg operacjimodele holograficznewyświetlacz mieszanej rzeczywistościwizualizacja śródoperacyjnaplanowanie przedoperacyjnepodejmowanie decyzji chirurgicznychanatomia nosa

Ten artykuł został opublikowany

Film wkrótce dostępny

Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.