Radykcyjna endoskopowa tyreoidektomia wspomagana rzeczywistością mieszaną
31 stycznia 2025
Radykalne endoskopowe tyreoidektomia wiąże się z różnymi powikłaniami chirurgicznymi. W badaniu wykorzystano techniki rzeczywistości mieszanej, aby pomóc chirurgom w wykonywaniu radykalnej endoskopowej tyreoidektomii, mając na celu zwiększenie jej bezpieczeństwa i obniżenie progu chirurgicznego.
Nasze wstępne badanie kliniczne dotyczy integracji technologii rzeczywistości mieszanej z endoskopową tyreoidektomią, w celu ustalenia jej praktyczności i skuteczności. Technologia rzeczywistości mieszanej została wykorzystana do szkolenia klinicznego, oceny przedoperacyjnej i nawigacji międzyoperacyjnej w różnych procedurach chirurgicznych. Nie było jednak podobnych doniesień o tyreoidektomii.
Niezależnie od tego, czy jest wykonywana ręcznie, czy automatycznie, rejestracja między wirtualnymi i rzeczywistymi strukturami anatomicznymi jest podatna na nieuniknione rozbieżności. Co więcej, złożone środowisko i intensywne oświetlenie na sali operacyjnej mogą znacząco wpłynąć na klarowność i widoczność obrazu holograficznego. W porównaniu z innymi technologiami, rzeczywistość mieszana może osiągnąć zero-czasową wizualizację wizualnych modeli holograficznych 3D w rzeczywistych salach operacyjnych z lepszymi efektami prezentacji, większą kompatybilnością, niższymi kosztami i trudnościami operacyjnymi.
Aby rozpocząć, na komputerze zaimportuj dane DICOM z tomografii komputerowej z ulepszonym skanem szyi do 3D Slicer. Dostosuj ustawienia wyświetlania, aby wykorzystać szerokość okna 350 jednostek Hounsfield lub HU i poziom okna 40 HU. Korzystając z funkcji progu i wklęsłości, podziel i zrekonstruuj skórę. Najpierw utwórz segmentację dla wartości CT większych niż minus 250 HU za pomocą funkcji progowej, a następnie użyj funkcji hollow, aby usunąć wnętrze segmentacji.
Następnie należy podzielić na segmenty i zrekonstruować tarczycę, zmianę chorobową, tchawicę i przełyk, korzystając z funkcji wzrostu z nasion na podstawie obrazów fazy tętniczej lub żylnej. Ręcznie wyznaczaj nasiona w strukturach docelowych na obrazach przekrojowych, strzałkowych i koronalnych. Automatycznie generuj segmentację za pomocą funkcji uprawy z nasion.
Teraz, korzystając z funkcji progowej, podziel kość na segmenty i zrekonstruuj kość na podstawie obrazów skanowania płaszczyzny. Utwórz segmentację dla wartości CT przekraczających 200 HU. Segmentacja i rekonstrukcja tętnic za pomocą lokalnej funkcji progowej na podstawie obrazów fazy tętniczej. Ręcznie nakreśl nasiona w tętnicach na obrazach koronalnych, a następnie utwórz segmentację zgodną z zakresem wartości CT nasion za pomocą lokalnej funkcji progowej.
Powtórz procedurę, aby stopniowo rozszerzać segmentację. Segmentacja i rekonstrukcja żył z wykorzystaniem lokalnej funkcji progowej na podstawie obrazów fazy żylnej. Aby rozpocząć na komputerze, wyeksportuj półautomatycznie zrekonstruowany model 3D szyjki z 3D Slicer jako plik OBJ.
Utwórz nowy projekt w środowisku Unity 3D przy użyciu zestawu narzędzi Mixed Reality Toolkit i skonfiguruj niezbędne składniki. Dodaj obramowanie kontrolki za pomocą komponentu zderzacza pól. Zaimplementuj ruchomy kursor za pomocą komponentu manipulatora obiektu kontekstu kursora.
Następnie dodaj funkcje ruchu, skalowania i obrotu za pomocą składników Object Manipulator, NearInteractionGrabbable i MinMaxScaleConstraint. Włącz kontrolę przezroczystości za pomocą komponentu kontrolera przezroczystości suwaka. Zaimportuj plik OBJ do projektu Unity 3D i skojarz skonfigurowane komponenty, w tym zderzacz pudełkowy, manipulator obiektów i kontroler przezroczystości z modelem 3D szyjki.
Debugowanie wirtualnego hologramu szyi na urządzeniu montowanym na głowie w rzeczywistości mieszanej lub MR lub goglach przy użyciu programu komunikacji zdalnej holograficznej. Spakuj i wyeksportuj projekt z aparatu Unity 3D. Załóż MRHMD przed operacją.
Użyj MRHMD, aby manipulować wirtualnymi hologramami szyi. Za pomocą gestu chwytania kontroluj ruch, skalowanie i obrót wirtualnego hologramu szyi, a następnie przeciągnij odpowiedni wirtualny suwak, aby dostosować przezroczystość wirtualnego hologramu szyi. Dopasuj wirtualny hologram szyi do pozycji pacjenta, zapewniając prawidłowe wyrównanie markerów anatomicznych, takich jak żuchwa i obojczyk
.Importuj dane kliniczne, w tym obrazy tomografii komputerowej szyi, ultrasonografię i wyniki badań laboratoryjnych, do MRHMD, aby umożliwić dostęp podczas operacji. Udostępnij perspektywę pierwszej osoby za pośrednictwem MRHMD za pośrednictwem połączenia Wi-Fi.
Ułóż znieczulonego pacjenta w konfiguracji podzielonej nogi i odchyl głowę do tyłu, aby wyprostować szyję. Umieść system endoskopowy z przodu głowy pacjenta. Po ustaleniu przestrzeni operacyjnej, pod wizualizacją laparoskopową pod kątem 30 stopni, należy wypreparować jamy podskórne po obu stronach otoczek za pomocą igieł trokarowych.
Oddziel białą linię szyjki macicy, aby uwolnić tarczycę. Zawieś mięśnie wstążki za pomocą szwów, aby rozszerzyć pole widzenia. Wstrzyknij nanocząstki węgla do tarczycy, aby zabarwić zarówno tarczycę, jak i szyjne węzły chłonne.
Następnie odłącz przesmyk tarczycy i wytnij płat piramidalny oraz węzły chłonne przedkrtaniowe, aby odsłonić tchawicę i odłączyć więzadła tarczycy. Zidentyfikuj nerw krtaniowy wsteczny za pomocą śródoperacyjnej sondy neuromonitorującej. Za pomocą noża ultradźwiękowego skrzepnij tętnicę i żyłę tarczycy dolną, tętnicę tarczycę dolną i żyłę tarczycy środkową.
Zidentyfikuj i zachowaj lewą przytarczycę. Zabezpiecz i wypreparuj naczynia tarczycy górne za pomocą wchłanialnych zacisków. Ostrożnie oddzielić i wyciąć chorobową tarczycę.
Następnie należy wykonać homolateralną adenektomię limfatyczną w centralnej części szyjki macicy, zapewniając całkowite pobranie za pomocą worka na próbki. W razie potrzeby w ten sam sposób wykonaj przeciwległą tyreoidektomię i adenektomię limfatyczną. Użyj innego worka na próbki, aby usunąć gruczoł.
Po upewnieniu się, że całe krwawienie jest dokładnie opanowane, spłucz pole operacyjne sterylną wodą destylowaną. Zszyj nacięcie warstwa po warstwie.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje wdrożenie technologii mieszanej rzeczywistości w radykalnej endoskopowej tyreoidektomii w celu zwiększenia bezpieczeństwa i skuteczności zabiegu. Zwraca ono uwagę na wyzwania związane z rejestracją wirtualnych i rzeczywistych struktur anatomicznych podczas operacji.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Technologia mieszanej rzeczywistości
- Chirurgia endoskopowa
- Tyroidektomia
Wstęp
- Radykalna tyreoidektomia endoskopowa może prowadzić do różnych powikłań chirurgicznych.
- Rzeczywistość mieszana była wykorzystywana w szkoleniach klinicznych i nawigacji podczas operacji.
- Wcześniejsze badania nie zgłaszały jej zastosowania w tyreoidektomii.
- Wyzwania obejmują rozbieżności w rejestracji struktur anatomicznych oraz problemy z widocznością w salach operacyjnych.
Cel badania
- Ocena praktyczności i skuteczności rzeczywistości mieszanej w chirurgii tarczycy.
- Zwiększenie bezpieczeństwa radykalnej tarczycektomii endoskopowej.
- Obniżenie progu chirurgicznego niezbędnego do wykonywania tych procedur.
Zastosowane metody
- Integracja technologii mieszanej rzeczywistości w procedurach chirurgicznych.
- Ocena wizualnych holograficznych modeli 3D w rzeczywistych warunkach operacyjnych.
- Ocena dokładności rejestracji pomiędzy wirtualnymi a rzeczywistymi strukturami anatomicznymi.
- Porównanie mieszanej rzeczywistości z innymi technologiami chirurgicznymi.
Główne wyniki
- Rzeczywistość mieszana umożliwia wizualizację modeli holograficznych w czasie rzeczywistym.
- Wykazano lepsze efekty prezentacji oraz większą kompatybilność.
- Niższe koszty operacyjne i mniejsze trudności w porównaniu z innymi technologiami.
- Poprawiona przejrzystość i widoczność obrazów holograficznych w sali operacyjnej.
Wnioski
- Technologia mieszanej rzeczywistości może zwiększyć bezpieczeństwo i skuteczność endoskopowej tyreoidektomii.
- Rozwiązuje ona problemy związane z rejestracją struktur anatomicznych.
- Konieczne są dalsze badania w celu pełnego poznania potencjału tej technologii w zastosowaniach chirurgicznych.
Najczęściej Zadawane Pytania
Znaczenie dla przemysłu
Integracja rzeczywistości mieszanej (MR) w radykalnej tyreoidektomii endoskopowej wykazuje potencjał w zakresie zaawansowanej wizualizacji i nawigacji śródoperacyjnej w złożonych obszarach anatomicznych. Technologia ta rozwiązuje kluczowe problemy dotyczące precyzji chirurgicznej i obciążenia operatora, zapewniając wyższą pewność prognostyczną w krytycznych punktach interwencji. Przepływy pracy oparte na MR mogą stanowić podstawę dla przyszłych zastosowań translacyjnych w rozwoju urządzeń chirurgicznych i cyfrowych platform zdrowia.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia wysokowierny modelowanie anatomiczne w celu walidacji urządzeń lub narzędzi w oparciu o postawione hipotezy.
- Wspiera mechanistyczne ograniczanie ryzyka poprzez wyjaśnianie zależności przestrzennych w złożonych środowiskach tkankowych.
- Ułatwia funkcjonalną ocenę technologii nawigacji chirurgicznej w warunkach przedklinicznych.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Zapewnia zwalidowane modele 3D do ewaluacji narzędzi chirurgicznych lub środków kontrastowych w oparciu o symulacje.
- Standaryzuje wyniki wizualizacji, wspierając powtarzalność w testach wydajności urządzeń.
- Umożliwia ilościową ocenę dokładności nawigacji oraz wskaźników obciążenia pracą operatora.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Umożliwia dopasowanie modelowania cyfrowego do anatomicznych układów istotnych dla danej choroby w celu prowadzenia translacyjnych badań nad urządzeniami.
- Zapewnia ciągłość przejścia od symulacji do przedklinicznej walidacji interwencji chirurgicznych.
- Zmniejsza ryzyko związane z wprowadzaniem nowych technologii śródoperacyjnych do etapu oceny klinicznej.
Integracja potoku i przepływu pracy
Modelowanie i nawigacja wspomagane przez MR mieszczą się w kontinuum obejmującym etapy od wczesnej walidacji koncepcji urządzenia po badania przedkliniczne i translacyjne w zakresie innowacji chirurgicznych.
- Biologia odkrywcza: Usprawnia testowanie hipotez dotyczących interakcji między urządzeniem a tkanką oraz celowania przestrzennego.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki wizualizacji do porównawczej oceny narzędzi.
- Analityka: Zapewnia wskaźniki wydajności i nakładu pracy operatora do analizy międzywarunkowej.
- Badania translacyjne: Łączy symulacje cyfrowe z przedkliniczną walidacją anatomiczną.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia wielokrotnego użytku cyfrowy przepływ pracy dla przyszłych badań nad modelowaniem chirurgicznym i nawigacją.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną w nawigacji urządzeniami i celowaniu anatomicznym.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje protokoły wizualizacji i nawigacji w celu zapewnienia powtarzalności.
- Wartość strategiczna: Dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji o kontynuacji lub przerwaniu rozwoju technologii chirurgicznych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację interwencji cyfrowych i wspomaganych urządzeniami z uwzględnieniem analizy ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej w zakresie obrazowania 3D, segmentacji oraz integracji platform MR.
- Wymaga dostępu do zaawansowanego obrazowania, oprogramowania do modelowania oraz sprzętu MR.
- Konieczna jest międzyzespołowa standaryzacja protokołów rejestracji i wizualizacji modeli cyfrowych.
- Możliwa jest konieczność adaptacji dla różnych obszarów anatomicznych lub wskazań chirurgicznych.
- Widoczność i dokładność rejestracji mogą być wpływane przez oświetlenie oraz warunki panujące podczas operacji.
Najczęściej zadawane pytania dot. biofarmacji
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:47
3D Reconstruction of Neck Anatomy from CT Scans Using Semi-Automatic Segmentation
3:43
Constructing a Neck Virtual Hologram Using Unity3D and Mixed Reality Toolkit
5:03
Manipulating Neck Virtual Holograms and Integrating Mixed Reality (MR) Technology in Thyroid Surgery
