• TECHNOLOGIE
  • STOPA I STAW SKOKOWY
  • KOLANO
  • BIODRO
  • BARK
  • ŁOKIEĆ
  • RĘKA
  • SCHORZENIA
  • O MNIE
Kontakt
  • TECHNOLOGIE
  • STOPA I STAW SKOKOWY
  • KOLANO
  • BIODRO
  • BARK
  • ŁOKIEĆ
  • RĘKA
  • SCHORZENIA
  • O MNIE

Rzeczywistość rozszerzona i mieszana w ortopedii

Rozwijająca się technologia rzeczywistości rozszerzonej (AR, augmented reality) daje coraz szersze możliwości wspierania lekarzy ortopedów w codziennej pracy. Rzeczywistość rozszerzona pozwala lekarzowi na analizę wirtualnego obrazu 3D struktur anatomicznych pacjenta w tej samej przestrzeni, co świat rzeczywisty. Rzeczywistość mieszana (MR, mixed reality) wprowadza dodatkową możliwość interakcji w postaci zmiany różnych parametrów wyświetlanego widoku i pozycjonowania obrazu na ciele pacjenta.  

Opracowywane i optymalizowane są metody komputerowe ułatwiające planowanie przedoperacyjne oraz sprawne wykonywanie zabiegu, a także efektywną edukację i skrócenie czasu do osiągnięcia plateau krzywej uczenia technik operacyjnych.

Z poniższego tekstu dowiesz się, na czym polega rzeczywistość rozszerzona, jak obecnie wygląda wykorzystanie tej technologii w praktyce oraz jakie są możliwe wizje rozwoju AR i MR w ortopedii.   

Rzeczywistość rozszerzona w ortopedii

AR i MR – co widzi ortopeda?

Lekarz widzi hologram czyli trójwymiarowy obraz struktur anatomicznych generowany w przestrzeni rzeczywistej. Odbywa się to dzięki specjalnym goglom zakładanym na oczy (np. Microsoft HoloLens) [2].

W trakcie analizy hologramu lekarz może przeskalować, obrócić czy też przesunąć obraz 3D w dowolne miejsce w przestrzeni. Aby wejść w interakcję z hologramem, lekarz wykonuje określone gesty ręką lub wypowiada odpowiednią komendę głosową. Wrażeniom wizualnym mogą dodatkowo towarzyszyć wrażenia słuchowe.

Obsługa wirtualnego interfejsu MR jest bezdotykowa, co umożliwia zachowanie sterylności rąk i wielokrotne powracanie do obrazu 3D danego obszaru anatomicznego w dowolnym momencie zabiegu operacyjnego.

Dzięki MR lekarz może samodzielnie wchodzić w interakcję z przestrzennym hologramem bez konieczności współpracy z inną osobą z sali operacyjnej.

Rzeczywistość rozszerzona w medycynie

Etapy powstawania rzeczywistości rozszerzonej

Pierwszym etapem jest pozyskanie wirtualnego modelu anatomicznego 3D z danych pochodzących z wyników badań obrazowych, np. tomografii komputerowej. Dane są importowane do specjalnego programu służącego do przetwarzania obrazu. W przypadku planowania zabiegu wykonywanego na kościach, dzięki wykorzystaniu odpowiednich algorytmów obraz tkanki kostnej jest automatycznie oddzielany od pozostałości tkanek miękkich.

Następnie obraz generowany komputerowo musi zostać osadzony w przestrzeni w odpowiedniej orientacji względem punktów referencyjnych. Obecnie odbywa się to przeważnie w wolnej przestrzeni przed operatorem. Podejmowane są także próby bezpośredniego nakładania hologramu na ciało pacjenta, m.in. przez dostęp operacyjny w trakcie zabiegu.

Hologram może zawierać dane obszaru anatomicznego sprzed zabiegu operacyjnego lub może także uwzględniać dane uzyskane śródoperacyjnie z obrazów fluoroskopii.

Etapy projektu aplikacji AR

Aby aplikacja AR odpowiadała potrzebom lekarzy ortopedów, przed jej realizacją konieczne jest przygotowanie precyzyjnego projektu, który uwzględnia [3]:

  1. scenariusz aktywności użytkownika w aplikacji,
  2. opis otoczenia, w którym będzie się znajdował użytkownik (głównie w symulatorach operacji),
  3. opis interakcji użytkownika z konkretnymi obiektami otoczenia,
  4. koncepcję szaty graficznej,
  5. opis dodatkowych systemów, (np. zbierania i przechowywania konkretnych danych).

Rzeczywistość rozszerzona i mieszana – zastosowanie w ortopedii

Rzeczywistość mieszana na sali operacyjnej

Zabiegi chirurgiczne w ortopedii wymagają analizy dużej ilości danych geometrycznych – parametrów kątowych korekcji deformacji czy orientacji i trajektorii przyrządów przy wykonywaniu określonych procedur. Wykorzystanie AR i MR ułatwia lekarzowi szybki i wygodny dostęp do potrzebnych informacji.

W przeglądzie z 2021 roku [1] można znaleźć przykłady zrealizowanych zabiegów operacyjnych z wykorzystaniem rzeczywistości rozszerzonej:

  • osteotomie korekcyjne kończyny dolnej (śródoperacyjna wizualizacja AR osi mechanicznej),
  • neurochirurgia, np. osteotomie trzonów kręgów w korekcjach skoliozy kręgosłupa,
  • endoprotezoplastyka stawu biodrowego (osadzanie komponentów implantu w odpowiedniej orientacji przestrzennej),  
  • osteosynteza złamań pourazowych,
  • resekcja guzów kości z zachowaniem marginesu zdrowych tkanek.

Symulatory medyczne operacji

Młodzi ortopedzi mogą w sposób nieinwazyjny i bezpieczny trenować procedury operacyjne w rzeczywistości wirtualnej (wrażenia sensoryczne powstają w goglach bez naniesienia obrazu na świat rzeczywisty). Odpowiednio przygotowana aplikacja jest w stanie odwzorować operowaną okolicę anatomiczną i wygląd narzędzi chirurgicznych, a także zapewnić wrażenie rzeczywistego przebywania na sali operacyjnej. Procedury zabiegowe mogą być powtarzane dowolną liczbę razy bez zużywania materiałów i korzystania z wyposażenia sali operacyjnej. W aplikacjach można uwzględnić funkcjonalność egzaminującą, która ocenia postępy w nauce na podstawie ustalonych parametrów.

Dzięki wielokrotnemu powtarzaniu procedur zabiegowych w wirtualnej rzeczywistości ortopeda jest lepiej przygotowany do kursów na preparatach nieutrwalonych. Mając dobrze przyswojony przebieg zabiegu, lekarz płynniej przechodzi do kolejnych etapów operacji, mogąc skupić się na specyficznej obsłudze narzędzi i mechanicznej pracy z tkanką. W efekcie lekarz jest lepiej przygotowany do wykonania swojej pierwszej operacji na prawdziwym pacjencie.

Symulator operacji - rzeczywistość rozszerzona

Przyszłość rzeczywistości rozszerzonej i mieszanej

Rzeczywistość rozszerzona i mieszana w medycynie, w tym ortopedii, zyskuje coraz większą uwagę. Rozwój technologii daje szansę na:

  • lepsze przygotowanie ortopedów do pierwszych operacji,
  • łatwiejsze planowanie i realizacja zabiegów operacyjnych w skomplikowanych przypadkach,
  • skrócenie czasu zabiegu operacyjnego,
  • zmniejszenie ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie w czasie zabiegu,
  • zmniejszenie liczby powikłań śródoperacyjnych.

Ograniczenia technologii dotyczą głównie precyzji pozycjonowania hologramu względem ciała pacjenta w trakcie trwania operacji. Konieczne jest udoskonalenie MR pod tym względem.

Dla wielu lekarzy wrażenia sensoryczne generowane w rzeczywistości mieszanej są nowym doświadczeniem. Aby łatwiej wdrażać chirurgów w procesy AR i MR, wskazane jest projektowanie intuicyjnych interfejsów użytkownika umożliwiających płynny workflow w trakcie wykonywania operacji. Po krótkim instruktażu lekarz powinien bez zbędnego wysiłku umieć obsłużyć hologram i w pełni skupić się na realizowanych procedurach operacyjnych.

Inne nowoczesne technologie wspierające zabiegi operacyjne w ortopedii

  • chirurgia robotyczna,
  • indywidualne implanty i oprzyrządowanie (PSI, patient specific instrumentation) drukowane w 3D,
  • narzędzia nawigacyjne ze śledzeniem położenia wizualizowanym na monitorach.

–

Źródła:

  1. Casari, F.A., Navab, N., Hruby, L.A. et al. Augmented Reality in Orthopedic Surgery Is Emerging from Proof of Concept Towards Clinical Studies: a Literature Review Explaining the Technology and Current State of the Art. Curr Rev Musculoskelet Med 14, 192–203 (2021). https://doi.org/10.1007/s12178-021-09699-3.
  2. Materiały informacyjne firmy MedApp: https://medapp.pl/,
  3. Materiały informacyjne firmy EpicVR: https://bit.ly/3udwbz3.

Aleksandra Zemła

Autorka tekstów i właścicielka Ortopedia Online

profil na linkedin

Autor tekstów medycznych - Aleksandra Zemła

Szukasz ortopedy wykonującego konkretną operację? Zapytaj:  axazemla@gmail.com. 

Warto przeczytać:

  • Endoproteza kolana
    Endoproteza kolana – na ile lat wystarcza?
    16/01/2021
  • Złamanie rzepki
    Złamanie rzepki – jak długo trwa leczenie?
    14/10/2020
  • Ekstruzja łąkotki
    03/08/2020
  • Operacje łąkotek kolana
    Leczenie uszkodzonej łąkotki kolana – operacja
    03/03/2020
  • objawy uszkodzenia łąkotki kolana
    Objawy uszkodzenia łąkotki kolana
    01/03/2020
  • Osteotomia Fulkersona na zwichnięcie rzepki
    Osteotomia guzowatości kości piszczelowej
    28/02/2020

Współpraca

Aleksandra Zemła
tel. +48 790 788 321

Śledź profil na FB i bądź na bieżąco

 

Partnerzy

Serwis zawiera materiały graficzne udostępnione za pisemną zgodą Arthrex Polska Sp. z o.o. oraz Stryker Polska Sp. z o.o. Wszelkie dalsze rozpowszechnianie materiałów graficznych oznaczonych logotypami ww podmiotów bez bezpośredniej zgody Arthrex Polska Sp. z o.o. lub Stryker Polska Sp. z o.o  jest zabronione.

Polityka prywatności

Strona wykorzystuje pliki cookies oraz inne technologie. Przeglądanie strony wiąże się z wyrażeniem zgody na warunki polityki prywatności.

Zamieszczone treści mają charakter wyłącznie informacyjny i nie zastępują wizyty lekarskiej. Skonsultuj swój problem bezpośrednio z lekarzem  ortopedą.

    Używamy cookies i podobnych technologii. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności. AkceptujNie zgadam się Polityka prywatności
    Polityka prywatności
    This website uses cookies to improve your experience while you navigate through the website. Out of these cookies, the cookies that are categorized as necessary are stored on your browser as they are essential for the working of basic functionalities of the website. We also use third-party cookies that help us analyze and understand how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent. You also have the option to opt-out of these cookies. But opting out of some of these cookies may have an effect on your browsing experience.
    Necessary
    Always Enabled
    Necessary cookies are absolutely essential for the website to function properly. This category only includes cookies that ensures basic functionalities and security features of the website. These cookies do not store any personal information.
    Non-necessary
    Any cookies that may not be particularly necessary for the website to function and is used specifically to collect user personal data via analytics, ads, other embedded contents are termed as non-necessary cookies. It is mandatory to procure user consent prior to running these cookies on your website.
    SAVE & ACCEPT