Усама Чоудри поднял голову и увидел опухоль.
Связанный контент
- Кофе в мозгу - буквально - может помочь хирургам
Осторожно обойдя конференц-зал в гостинице рядом с медицинским центром Лангоне при Нью-йоркском университете, четвертый курс нейрохирурга наклонил голову назад. Это была не потолочная плитка, которую он изучал. Скорее, вглядываясь в громоздкую черную гарнитуру, привязанную к его голове, он медленно исследовал виртуальное пространство. Экран компьютера на соседнем столе отображал его взгляд для зрителей: красочное и поразительно реалистичное изображение человеческого мозга.
Делая небольшие шаги и используя игровой контроллер для масштабирования, поворота и наклона своей перспективы, Чоудри управлял экранным аватаром вокруг воссозданного мозга, как персонаж в какой-то странной игре, вдохновленной Fantastic Voyage . После двух или трех минут спокойного изучения он наконец заговорил.
«Ничего себе». Затем еще тишина.
Чоудри не привыкать к впечатляющим техническим инструментам, используемым в хирургии. Навигационные указатели на основе GPS для отслеживания расположения хирургических инструментов относительно анатомии, а также 3D-печатные модели являются распространенными средствами для нейрохирургов. Но устройство, которое Choudhry впервые изучил в этот день, гарнитура виртуальной реальности HTC Vive, было следующего уровня. Это поместило его в голову настоящего пациента.
Усама Чоудри, резидент нейрохирургии в Нью-Йоркском университете, совершает виртуальное путешествие по человеческому мозгу. (Хирургический театр) Здесь он мог видеть не только все стороны скрывающейся островковой глиомы, увеличивая масштаб, чтобы рассмотреть мелкие детали и вылетая, чтобы увидеть более широкий контекст, но также и то, как каждый нерв и кровеносный сосуд проникали в опухоль и проходили через нее. Критические моторные и речевые зоны поблизости, отмеченные синим цветом, сигнализируют о запретных полётах, чтобы их не допустить во время операции. Сам череп отличался широким вырезом, который можно сжать до размеров реальной краниотомии, отверстием размером в десять или четверть в черепе, через которое хирурги проводят процедуры.
«Это просто прекрасно», - сказал Чоудри. «В медицине мы так долго застревали в двухмерном мире, но на это мы и рассчитываем, глядя на срезы КТ и МРТ. Эта технология делает МРТ позитивным взглядом до нашей эры и позволяет нам смотреть на анатомию во всех трех измерениях ».
Сканирование с помощью компьютерной томографии (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) является критически важным элементом для изучения того, как выглядит внутренняя часть тела, выявления заболеваний и патологий, а также планирования операций. До сих пор хирургам приходилось создавать свои собственные психические модели пациентов посредством тщательного изучения этих сканов. Однако усовершенствованная платформа Surgical Navigation Advanced Platform, или SNAP, дает хирургам полную трехмерную справку о своем пациенте.
Разработанная в Кливленде, штат Огайо, компанией Surgical Theatre, SNAP разработана для HTC Vive и Oculus Rift, двух игровых гарнитур, которые еще не доступны для широкой публики. Первоначально эта система была задумана как инструмент хирургического планирования высокой точности, но несколько больниц тестируют, как ее можно использовать во время активных операций.
Это слияние КТ и МРТ с использованием SNAP дает четкое представление о опухоли головного мозга. (Хирургический театр) По сути, SNAP - это сверхдетальная дорожная карта, на которую хирурги могут сослаться, чтобы оставаться на правильном пути. Хирурги уже используют видео в реальном времени с процедурами, проходящими в настоящее время, чтобы иметь увеличенное изображение для ссылки; 3D-модели на экранах компьютеров также улучшили визуализацию для врачей. Гарнитура добавляет еще один слой погружения деталей.
В настоящее время надевание гарнитуры требует от хирурга отхода от процедуры и надевания новых перчаток. Но при этом врач детально ориентируется на хирургическую мишень и может вернуться к пациенту с четким пониманием следующих шагов и любых препятствий. Заболевшая ткань мозга может выглядеть и чувствовать себя очень похожей на здоровую ткань. С помощью SNAP хирурги могут точно измерять расстояния и ширину анатомических структур, что позволяет точно знать, какие части удалить, а какие оставить. В хирургии головного мозга имеют значение доли миллиметра.
Уоррен Селман, кафедра нейрохирургии в Университете Кейз Вестерн, рассматривает компьютерную томографию и МРТ, объединенные программным обеспечением SNAP. (Хирургический театр) Инструмент имел маловероятное происхождение. В то время как в Кливленде работали над новой системой имитации полета ВВС США, бывшие пилоты ВВС Израиля Моти Ависар и Алон Джери заказывали капучино в кафе, когда Уоррен Селман, заведующий кафедрой нейрохирургии в Университете Кейз Вестерн, случайно услышал разговор. Одно привело к другому, и Сельман спросил, могут ли они сделать для хирургов то, что они сделали для пилотов: дать им возможность увидеть цель врага.
«Он спросил нас, можем ли мы позволить хирургам летать в мозг, проникать внутрь опухоли, чтобы увидеть, как манипулировать инструментами для ее удаления, сохраняя при этом кровеносные сосуды и нервы», - сказал Ависар. Джери и Ависар соучредили хирургический театр для создания новой технологии, сначала в виде интерактивного 3D-моделирования на 2D-экране, а теперь и с помощью гарнитуры.
Программное обеспечение SNAP берет компьютерную томографию и МРТ-сканирование и объединяет их в полное изображение мозга пациента. Используя ручные органы управления, хирурги могут стоять рядом или даже внутри опухоли или аневризмы, делать ткани мозга более или менее непрозрачными и планировать оптимальное расположение краниотомии и последующих движений. Программное обеспечение может создать виртуальную модель сосудистой системы всего за пять минут; более сложные структуры, такие как опухоли, могут занимать до 20.
«Хирурги хотят на несколько минут остановиться во время операции и посмотреть, где они находятся в мозге», - сказал Ависар. «Они работают через отверстие размером в десять центов, и через микроскоп легко потерять ориентацию. То, что вы не видите, это то, что опасно. Это дает им возможность заглянуть за опухоль, за аневризму, за патологию ».
"Где это была вся моя жизнь?" говорит Джон Гольфинос, заведующий кафедрой нейрохирургии в медицинском центре Нью-Йоркского университета Лангоне. (Нью-Йоркский университет) Джон Гольфинос, заведующий кафедрой нейрохирургии в медицинском центре Langone при Нью-Йоркском университете, сказал, что реалистичное визуальное представление SNAP о пациенте является большим шагом вперед.
«Это довольно ошеломляюще, когда вы впервые видите его как нейрохирурга», - сказал он. «Вы говорите себе, где это была вся моя жизнь?»
Энтузиазм Гольфиноса понятен, когда вы понимаете умственную гимнастику, требуемую хирургами для понимания стандартной медицинской визуализации. В 1970-х годах, когда была разработана КТ, изображения первоначально представлялись как любая фотография: правая сторона пациента находилась слева от зрителя, и наоборот. Сканирование может выполняться в трех плоскостях: снизу вверх, слева направо или спереди назад. Но потом, как-то, все перемешалось. Слева стало слева, сверху стало снизу. Эта практика была перенесена на МРТ-сканирование, поэтому для того, чтобы хирурги считывали отсканированные изображения, как если бы они были пациентами, стоящими перед ними, они должны были уметь мысленно перестраивать образы в своем сознании.
«Теперь люди наконец осознают, что если мы собираемся симулировать пациента, мы должны имитировать их так, как их видит хирург», - сказал Гольфинос. «Я говорю своим жителям, что МРТ никогда не лжет. Просто мы иногда не знаем, на что мы смотрим ».
В UCLA SNAP используется в научных исследованиях для планирования операций и оценки эффективности процедуры после этого. Нейрохирургическое кресло Нейл Мартин обеспечивает обратную связь с Хирургическим театром, чтобы помочь отточить время от времени дезориентирующий взгляд на наушники виртуальной реальности. Хотя хирурги используют SNAP во время активных операций в Европе, в Соединенных Штатах он все еще используется в качестве инструмента планирования и исследований.
Мартин сказал, что он надеется, что это изменится, и он и Ависар думают, что это может вывести сотрудничество в операциях на международный уровень. Связанные через сеть, команда хирургов со всего мира может удаленно консультироваться по делу, каждый с уникальным аватаром, и вместе ходить по мозгу пациента. Вспомните World of Warcraft, но с большим количеством докторов и меньшим количеством архимагов.
«Мы не говорим о телестрациях на экране компьютера, мы говорим о нахождении внутри черепа рядом с опухолью, которая имеет 12 футов в поперечнике. Вы можете отметить области опухоли, которые должны быть удалены, или использовать виртуальный инструмент, чтобы отделить опухоль и оставить кровеносный сосуд позади », - сказал Мартин. «Но чтобы действительно понять, что он может предложить, вы должны надеть гарнитуру. Как только вы это сделаете, вы сразу же перенесетесь в другой мир.
SNAP от кливлендской компании Surgical Theatre дает хирургам трехмерное представление о своих пациентах. (Фото: Хирургический театр)В NYU Гольфинос использовал SNAP, чтобы исследовать способы, с помощью которых он мог бы подойти к сложным процедурам. В одном случае, когда он думал, что эндоскопический инструмент может быть лучшим методом, SNAP помог ему понять, что это не так рискованно, как он думал.
«Быть способным видеть всю траекторию эндоскопа просто невозможно на двухмерном изображении», - сказал Гольфинос. «Но в 3D вы можете видеть, что не будете сталкиваться с предметами на пути или травмировать близлежащие структуры. Мы использовали его в этом случае, чтобы увидеть, можно ли вообще достичь [опухоли] с помощью жесткого эндоскопа. Это было, и мы сделали, и 3D сделал определение по делу, которое получилось красиво ».
Обучение пациентов является еще одной областью, в которой Чоудри считает, что Vive или Oculus Rift могут быть чрезвычайно полезны. В эпоху, когда многие пациенты делают домашнее задание и вооружаются вопросами, Чоудри сказал, что это может помочь улучшить связь между пациентом и хирургом.
«Иногда я трачу минуты на объяснение КТ или МРТ, и у вас не займет много времени их потерять», - сказал Чоудри. «3D интуитивно понятно, и вы точно знаете, на что смотрите. Если пациенту более комфортно с тем, что вы ему говорите, то его общий уход будет лучше ».
Мартин соглашается. Хотя он говорит, что около трети пациентов просто не хотят видеть мельчайшие подробности, многие стремятся узнать больше.
«Мы можем показать им, как выглядит их опухоль, и они могут быть полностью информированы о том, что произойдет», - сказал Мартин. «Некоторых людей очень интересуют технические детали, но не все хотят такого уровня участия».
В конечном счете, Чоудри считает, что такая технология, как SNAP, является шлюзом для еще более продвинутого использования для оцифровки в операционной. По его словам, прозрачная гарнитура, больше похожая на лабораторные очки, будет более ловкой и позволит дополнить реальность, такую как наложение 3D, на реального пациента.
Но на данный момент Гольфинос говорит, что виртуальная реальность по-прежнему является ценным инструментом и помогает улучшить медицинскую помощь во всех областях, особенно в нейрохирургии, где необходимы глубокие знания анатомии.
«У нас есть эта технология, и мы хотим, чтобы она улучшила жизнь для всех», - сказал он. «Это повышает безопасность, и для наших пациентов это лучшее, что мы можем сделать.
