Хирургия в дополненной реальности

11 марта 2020

Автор(ы):
Анна Данилова,   Евгений Креч (фото)


Фото из архива «АRtoMED технолоджи».
Фото из архива «АRtoMED технолоджи».
В РНПЦ оториноларингологии провели уникальную операцию с использованием очков дополненной реальности. Пациентка — 17-летняя девушка из детского дома Могилевской области. Родилась с редкой аномалией развития носа, которая проявляется выраженной наружной деформацией и патологией внутренних структур. Хрящ перегородки носа представлен тремя фрагментами, расположенными параллельно друг другу. В норме должен быть единым. На помощь девушке пришла мультидисциплинарная команда врачей. IT-компания предоставила хирургам очки дополненной реальности с AR-планировщиком операции ARtoMED. 

Голографическая визуализация

— Мы крайне редко сталкиваемся с подобной аномалией. Обычно такие пациенты сразу направляются к челюстно-лицевым хирургам, но у пациентки также нарушена функция носового дыхания, имеется косметический дефект, из-за которого она испытывает дискомфорт при общении, — рассказывает заместитель директора по клинической работе РНПЦ Марина Песоцкая. — За одну операцию предстояло решить несколько задач. Мы пригласили лучших специалистов: доцентов БелМАПО — челюстно-лицевого и пластического хирурга Дмитрия Гричанюка,  оториноларинголога Валерия Чекана и научного сотрудника РНПЦ оториноларингологии, специалиста по пластическим операциям Екатерину Тишкевич. 

Вместе с врачами работает специалист из команды разработчиков AR-планировщика, который осуществляет техническую поддержку: запускает на компьютере программу, настраивает AR-очки, следит, чтобы аппаратура в операционной не перебивала сигнал.



Дмитрий Гричанюк в AR-очках проводит уже не первую операцию. Предыдущую выполнил пятилетней девочке с тяжелым врожденным пороком развития лица — синдромом Гольденхара. Целью было наращивание кости нижней челюсти с использованием дистракционного аппарата. Перед операцией было проведено детальное планирование всех этапов в специальной программе. Это позволило врачу с максимальной точностью провести хирургический перелом нижней челюсти по намеченной линии, установить дистрактор под правильным углом и вектором дистракции. 



Специалист уверен: за такими девайсами будущее. Если раньше врач полагался только на свою интуицию, то сейчас может рассчитывать еще на высокую точность 3D-модели.

— В очках я вижу скелет внутреннего и наружного носа, линию остеотомии костей носа и фрагменты, которые нужно сопоставить после проведения остеотомии, — рассказывает Дмитрий Гричанюк об операции. — Это удобно. Не надо никуда идти, «расстерилизовываться», смотреть КТ, потом снова одеваться и бежать к операционному столу. 

При данной операции планировщик помог детально выявить скрытые костные деформации внутреннего носа и устранить их, а также избежать дополнительной травматизации, связанной с забором реберного хряща для реконструкции носа, что обсуждалось во время планирования операции. 

— Предоперационная визуализация дает значительный информационный эффект, — добавляет врач-оториноларинголог Валерий Чекан. — Становится понятно, чего ожидать во время операции, какие могут быть трудности и как их избежать. 

Мы были готовы к тому, что увидели.

Несколько раз за операцию хирург надевает очки и сопоставляет виртуальную 3D-модель c реальным лицом пациента. На первом этапе — для того чтобы наиболее точно отобразить голограмму черепа на лицо и провести разрез мягких тканей, на втором происходит распил кости, на третьем — контроль сопоставления и фиксации фрагментов кости. В итоге время операции сокращается, погрешности сводятся к минимуму. 

Как работает AR-планировщик операции?

Программа на основе данных компьютерной томографии выстраивает 3D-модель части скелета. Создается набор голограмм для пошагового контроля хода операции, который загружается в AR-очки. Весь процесс подготовки системы занимает несколько часов. Затем хирург может приступить к виртуальному планированию предстоящей операции — увеличивать 3D-модель, вращать ее на 360 градусов, рассматривать мельчайшие детали, намечать места распилов. 



Директор компании по разработке систем дополненной реальности для медицины и медицинского образования Инна Хмельницкая отмечает, что еще недавно голограммы использовались лишь на этапе планирования хирургического вмешательства. Первая операция, которую провел Дмитрий Гричанюк по устранению тяжелой врожденной деформации лица девочке три недели назад, и сегодняшнее вмешательство являются технологическим прорывом — очки дополненной реальности используются не только до операции, но и во время нее.

Перспективы и возможности

Разработчики AR-планировщика утверждают, что их цель — предоставить возможность белорусским хирургам работать с самыми прогрессивными технологиями мирового уровня. В настоящее время исследования и разработки ведутся в травматологии, эндопротезировании, челюстно-лицевой хирургии, оториноларингологии, реконструктивной пластической хирургии, нейрохирургии и онкологии. Компания-разработчик готова предоставить устройство и программное обеспечение для проведения операций бесплатно. Стоимость очков Microsoft HoloLens — 3,5 тысячи долларов. Они крепятся на голове как бинокуляры. По весу не тяжелее налобного осветителя. Управлять изображением можно движением руки и направлением взгляда. 

— Государство способствует созданию условий для широкого внедрения технологий в медицину, — уверена Инна Хмельницкая. — Одна из крупнейших немецких медицинских клиник занимается технологией дополненной реальности. 

Сейчас специалисты находятся на стадии описания будущих стандартов практического использования AR-очков и создания так называемых Holo-клиник (клиник с использованием AR-очков). Такая работа рассматривается европейской общественностью как шаг в будущее. В это же время наши врачи уже оперируют и создают новые методики проведения операций с использованием технологий дополненной реальности, а больницы используют AR-очки. 

Технология дополненной реальности идеальна для обучения, уверены разработчики. К примеру, 3 года назад в Королевском лондонском госпитале хирург Шафи Ахмед провел трансляцию операции по удалению опухоли. Он работал в AR-очках. Тринадцать тысяч студентов наблюдали процесс глазами доктора. 



Операция в РНПЦ оториноларингологии также стала мастер-классом для хирургов. Видеопоток транслировался на монитор компьютера и собрал около 20 заинтересованных коллег-зрителей. 

Разработчики видят перспективу в создании учебных классов, в которых были бы не только AR-очки, но и сканеры, принтеры для печати 3D-моделей, разборные манекены для симулирования операции и самый актуальный софт. 

Стоимость такого класса дополненной реальности сопоставима со стоимостью симуляционного, но это уже следующая, более высокая ступень технологий и хирургического обучения. Подобные классы необходимо создавать как при университетах для обучения студентов, так и при РНПЦ для повышения мастерства практикующих хирургов в стране и за рубежом. Прототип учебного класса уже разработан и находится в стадии апробации. Минздрав и БелМАПО выразили заинтересованность в такой форме обучения. Возможно, в самом ближайшем будущем сеть этих классов с передовыми мировыми технологиями станет обыденной реальностью для белорусских хирургов и даст возможность делиться мастерством и опытом с зарубежными коллегами.








Видео с операции можно посмотреть тут.