Как дополненная реальность дает хирургу «суперсилу»
Новая технология Surgical Theater создает 3D реконструкцию анатомии пациента и помогает врачам смотреть сквозь ткани
Лиза Чамофф
Д-р Джошуа Бедерсон, руководитель отделения нейрохирургии медицинской сети «Маунт Синай», оперирует пациента, используя программное обеспечение сегментированной реальности компании «Брейнлаб», совмещенное с закрепленным сверху дисплеем, подключенным к микроскопу «Цейсс», и с программным обеспечением дополненной реальности Surgical Theater.
Утреннее солнце только поднимается над плотными облаками, нависшими над верхним Манхэттеном, а д-р Джошуа Бедерсон уже начинает свой день в «Маунт Синай».
Руководитель отделения нейрохирургии медицинской сети «Маунт Синай» Бедерсон – словно капитан воздушного судна, в команде которого 30 штатных преподавателей факультета, 40 интернов и 70 квалифицированных практикующих врачей, работающих во всех пяти районах Нью-Йорк Сити. Эту метафору «пилот» Бедерсон часто использует, рассказывая о внедрении новой передовой технологии дополненной и виртуальной реальности, которая совершила революцию в сложных операциях на мозге. Она помогает планировать метод лечения и избегать критических структур, расположенных вблизи опухолей и аневризмов.
Новая технология включает в себя программу, которая называется Surgical Theater, использующую КТ и МРТ сканирование для создания 3D реконструкции анатомии пациента, а также навигационное программное обеспечение от компании «Брейнлаб» (Brainlab). Она, по словам Бедерсона, дает то, что ощущается как «суперсила», помогающая смотреть сквозь ткани и заглядывать в недоступные места мозга.
«Когда авиатор летит в облаках, он не видит гору или взлетную полосу, но получает информацию от навигационного оборудования, – объясняет Бедерсон. Он спокоен и уверен в себе: именно такого человека вы представляете в кабине летчика или в операционной со скальпелем в руках. – Он налагает эту информацию на свои знания о географии местности, что аналогично познаниям в нейроанатомии. И постоянно переключается с приборов на карты и обратно, пытаясь получить целостную картину. В самых современных самолетах часть этой информации проецируется на дисплей на лобовом стекле».
«Хирурги в «Маунт Синай» также могут использовать изображения формата DICOM и технологию Surgical Theater для создания объемных виртуальных моделей мозга, и кроме того – применять гарнитуру для головы Oculus, чтобы «пробежаться» по процедуре будущей операции», – объясняет Парт Камдар, ведущий специалист программы виртуальной реальности в Surgical Theater, который занимается внедрением этой технологии.
«Некоторые врачи говорят: им кажется, что они уже провели хирургическую операцию», – говорит Камдар.
Доктор Джошуа Бедерсон
Утро врача
Проработав некоторое время в тишине своего офиса, Бедерсон начинает настоящий рабочий день в 7 утра – с учебной конференции, на которой специалисты рассматривают случаи пациентов, проходящих лечение. В том числе – три операции, которые ему предстоит сделать в этот день. Все три случая – резекция опухолей гипофиза, давящих на зрительные нервы пациентов.
У одного из пациентов особенно большая аденома гипофиза. Во время просмотра МРТ и КТ изображений в конференц-зале д-р Калмон Пост, в прошлом руководитель отделения нейрохирургии в «Маунт Синай», а в настоящее время – директор программы подготовки интернов в области нейрохирургии, припоминает, что на одной конференции он слышал об аналогичном случае, когда два хирурга оперировали пациента одновременно с разных углов. К сожалению, как оказалось, этот необычный метод не дал особого результата.
А у Бедерсона есть преимущество при резекции крупной опухоли, запланированной на вторую половину дня. Это – новейшее ПО сегментированной реальности от «Брейнлаба», совмещенное с закрепленным наверху дисплеем, подсоединенным к микроскопу фирмы «Цейсс», а также ПО дополненной реальности Surgical Theater.
Перед тем, как отправиться в операционную, Бедерсон останавливается в неврологическом отделении интенсивной терапии, чтобы встретиться с тремя пациентами, которые были прооперированы раньше на этой неделе. По пути Бедерсон показывает рукой в сторону пустого здания, которое можно видеть из окна галереи-перехода между корпусами больницы и которое вскоре станет новым домом для неврологического отделения интенсивной терапии.
Действующее отделение интенсивной терапии сильно перегружено, и пациентов приходится транспортировать в подвал для прохождения визуальной диагностики, что только затягивает обследования. Новое отделение будет иметь собственные кабинеты диагностической визуализации.
Хирургическая процедура в «Маунт Синай» с использованием технологии дополненной реальности Surgical Theater и навигации «Брейнлаб».
Избегая «запретных зон»
Первая операция Бедерсона в этот день, трансназальная эндоскопическая резекция опухоли, проходит гладко. Большая часть процедуры выполняется за час с использованием технологии дополненной реальности Surgical Theater и навигации компании «Брейнлаб».
Для осуществления второго, более сложного, вмешательства Бедерсон приходит в операционную, когда пациент уже под наркозом: он оценивает позиционирование больного, опираясь на изображение опухоли, полученное с помощью микроскопа и выведенное на дисплей.
Примерно через два часа, когда часть новообразования удалена путем трансназальной эндоскопической процедуры, Бедерсон возвращается, чтобы начать свою часть операции – сублабиальным микроскопическим и эндоскопическим методом, при помощи которого он добирается до опухоли через верхнюю губу пациента.
В ходе операции Бедерсон может оценить силу интеграции ПО «Брейнлаба» с операционным микроскопом «Цейсс». Эта сила делает возможной навигацию по принципу GPS: точка фокуса микроскопа отслеживается относительно анатомии пациента и затем изображение дополненной реальности проецируется на дисплей, создавая картину операционного поля.
Сначала Бедерсон не может видеть сонную артерию пациента в микроскоп. Сосуд хорошо просматривается на предоперационном МРТ, но он спрятан за опухолью.
Местоположение артерии, которое считается «запретной зоной», показано на дисплее красной пунктирной линией. Картинка на операционном мониторе дается с высоким разрешением. Монитор видит персонал, работающий в операционной, а также несколько студентов Медицинской школы «Айкан», которые приехали, чтобы понаблюдать за многочасовой операцией. Красные линии показывают положение артерии, отслеживая его по мере движения микроскопа. Когда хирургическая процедура доходит до «запретного места», анатомия артерии подтверждается интраоперационным ультразвуковым обследованием, которое позволяет безопасно удалить опухоль, не задевая критически важный сосуд.
Несмотря на все преимущества этой технологии, Бедерсон говорит, что операция была не такой удачной, как он рассчитывал. Большая часть опухоли, которая имеет много сосудов и фиброзной ткани, расположена высоко в мозге пациента, и для ее резекции, скорее всего, потребуется инвазивная краниотомия.
Глядя в будущее
Бедерсон и медицинская сеть «Маунт Синай» находятся в авангарде хирургических технологий, а отделение нейрохирургии одно из первых вышло на новый уровень, благодаря использованию современного микроскопа нейрохирургической визуализации KINEVO 900 производства «Цейсс».
Этот прибор, протестированный Бедерсоном в октябре 2017 года, а также два аналогичных микроскопа, были приобретены на пожертвования их бывшего пациента. Они выводят визуальную, навигационную и моделирующую информацию на 55-дюймовый 4К 3D монитор.
«Вместо того чтобы заглядывать в окуляры, я смотрю на видеоизображение, полученное от KINEVO, – объясняет Бедерсон. – Качество картинки на дисплее, которая направляется в окуляры, ограничено, потому что они оптимизированы для оптической информации, получаемой от микроскопа. Они не очень хорошо подходят для цифровой информации. Изображение выходит зернистым и не таким хорошим, как хотелось бы. Поэтому мы занижаем качество цифровой информации для того, чтобы облегчить интеграцию микроскопа.
С новым оборудованием, благодаря видеотрансляции, мы может повысить качество визуализации».
KINEVO 900 также позволяет осуществлять роботизированное передвижение микроскопа под контролем хирурга, поэтому Бедерсону не нужно останавливать свою работу, чтобы переместить оборудование. Он может выбрать точку в теле пациента, и микроскоп «подъедет» к заданной локации.
В будущем роботизированное перемещение микроскопа также будет контролироваться при помощи изображения.
«Я могу выбрать участки на изображениях «Брейнлаб», к которым хочу добраться или которые хочу обойти, и мы запрограммируем микроскоп так, чтобы он провел меня через последовательность мест, определенную еще до операции, – поясняет Бедерсон. – Мы можем использовать либо то, что видим по видеотрансляции, либо – изображения МРТ трактографии. Мы можем посмотреть на черепные нервы. Мы можем дать команду держаться подальше от кровеносного сосуда, который заметен нам, но к которому не хотим приближаться слишком близко. Предположительно, мы сможем лучше контролировать то, что делаем, на основании дополнительной информации».
Конечная цель внедрения этого, так сказать, суперсовременного самолета, – сделать работу Бедерсона менее сложной.
«Мы хотим облегчить работу хирургов, снизить нагрузку на них и вывести часть этой навигационной и моделирующей информации в поле зрения для того, чтобы, получая дополнительные сведения, могли «пилотировать самолет», – говорит Бедерсон. – Это станет действительно новым шагом в интеграции технологий».
