Osamah Choudhry så opp og så en svulst.
Relatert innhold
- Kaffe på hjernen - bokstavelig talt - kan hjelpe kirurger
Når han gikk forsiktig rundt et konferanserom på et hotell i nærheten av New York University Langone Medical Center, vippet den fjerde år nevrokirurgiske beboeren hodet bakover. Det var ikke takstein han undersøkte. Snarere kikket han inn i et voluminøst svart headset festet til hodet, utforsket han sakte et virtuelt rom. En dataskjerm på et bord i nærheten viste synet for tilskuere: en fargerik og påfallende naturtro fremstilling av en menneskelig hjerne.
Han tok små skritt og bruker en spillkontroller for å zoome, rotere og vinkle perspektivet sitt, og fløy Choudhry en avatar på skjermen rundt den gjenskapte hjernen som en rollefigur i et bisarr Fantastic Voyage- inspirert spill. Etter to-tre minutters stille studie snakket han endelig.
“Wow.” Så, mer stillhet.
Choudhry er ikke fremmed for de imponerende tekniske verktøyene som brukes i kirurgi. GPS-baserte navigasjonspekere, for sporing av lokalisering av kirurgiske instrumenter i forhold til anatomi, og 3D-trykte modeller er vanlige hjelpemidler for nevrokirurger. Men enheten Choudhry så på for første gang denne dagen, et HTC Vive virtual reality-headset, var neste nivå. Det satte ham i hodet til en ekte pasient.
Osamah Choudhry, en nevrokirurgisk bosatt ved New York University, tar en virtuell omvisning gjennom en menneskelig hjerne. (Kirurgisk teater) Her kunne han ikke bare se alle sider av det lurerende insulære gliomet, zoome inn for å granske fine detaljer og fly ut for å se den bredere konteksten, men også hvordan hver nerve og blodkar som mates inn i og gjennom svulsten. Kritiske motor- og taleområder i nærheten, merket med blått, signaliserer flyvesoner som du vil unngå nøye under operasjonen. Hodeskallen hadde en bred utskjæring som kan krympes ned til størrelsen på en faktisk kraniotomi, en skilling eller kvart størrelse åpning i hodeskallen som kirurger gjennomfører prosedyrer.
"Dette er bare vakkert, " sa Choudhry. “I medisin har vi sittet så lenge i en 2D-verden, men det er det vi er avhengige av å se på skivene av CT- og MR-skanninger. Denne teknologien gjør at MR ser positivt ut BC, og lar oss se på anatomi i alle tre dimensjoner. ”
Datastyrt tomografi (CT) og magnetisk resonansavbildning (MRI) er kritiske elementer for å utforske hvordan det indre av kroppen ser ut, lokalisere sykdom og abnormiteter, og planlegge operasjoner. Til nå har kirurger måttet lage sine egne mentale modeller av pasienter gjennom nøye studier av disse skannene. The Surgical Navigation Advanced Platform, eller SNAP, gir imidlertid kirurger en komplett tredimensjonal referanse til pasienten sin.
SNAP er utviklet av det Cleveland, Ohio-baserte selskapet Surgical Theatre, og er designet for HTC Vive og Oculus Rift, to spillhodesett som fremdeles ikke er tilgjengelig for publikum ennå. Systemet ble opprinnelig tenkt som et kirurgisk planleggingsverktøy med høy tro, men en håndfull sykehus tester hvordan det kan brukes under aktive operasjoner.
Denne fusjonen av CT- og MR-skanninger, ved bruk av SNAP, gir et klart syn på en hjernesvulst. (Kirurgisk teater) I hovedsak er SNAP et superdetaljert veikart som kirurger kan henvise til for å holde seg i rute. Kirurger bruker allerede live video feeds av prosedyrer på gang for å ha et forstørret bilde å referere til; 3D-modeller på dataskjermer har også forbedret visualiseringen for leger. Hodetelefonen tilfører enda et lag med oppslukende detaljer.
Å sette på headsettet for øyeblikket krever en kirurg til å gå bort fra inngrepet og donere nye hansker. Men ved å gjøre det, orienterer legen seg mot et kirurgisk mål, i detalj, og kan komme tilbake til pasienten med en klar forståelse av neste trinn og eventuelle hindringer. Sykt hjernevev kan se og føles veldig likt sunt vev. Med SNAP kan kirurger nøyaktig måle avstander og bredder av anatomiske strukturer, noe som gjør det enklere å vite nøyaktig hvilke deler du skal fjerne og hvilke deler du skal legge igjen. Ved hjernekirurgi er brøkdeler av millimeter viktige.
Warren Selman, styreleder for nevrokirurgi ved Case Western University, ser på CT- og MR-skanninger slått sammen av SNAP-programvaren. (Kirurgisk teater) Verktøyet hadde en usannsynlig opprinnelse. Mens i Cleveland jobbet med et nytt flysimuleringssystem for amerikanske flyvåpen, bestilte de tidligere israelske flyvåpenpilotene Moty Avisar og Alon Geri cappuccino på en kaffebar da Warren Selman, styreleder for nevrokirurgi ved Case Western University, tilfeldigvis overhørte noen av deres samtale. En ting førte til en annen, og Selman spurte om de kunne gjøre for kirurger hva de gjorde for piloter: gi dem et fiendtlig syn på et mål.
"Han spurte oss om vi kunne tillate kirurger å fly inne i hjernen, for å gå inn i svulsten for å se hvordan manøvrere verktøy for å fjerne det mens vi bevarer blodkar og nerver, " sa Avisar. Geri og Avisar grunnla Surgical Theatre for å bygge den nye teknologien, først som interaktiv 3D-modellering på en 2D-skjerm, og nå, med et hodesett.
SNAP-programvaren tar CT- og MR-skanninger og slår dem sammen til et komplett bilde av pasientens hjerne. Ved hjelp av håndholdte kontroller kan kirurger stå ved siden av eller til og med inne i svulsten eller aneurismen, gjøre hjernevevet mer eller mindre ugjennomsiktig og planlegge den optimale plasseringen av kraniotomien og påfølgende trekk. Programvaren kan bygge en virtuell modell av et vaskulært system på så lite som fem minutter; mer kompliserte strukturer, som svulster, kan ta opptil 20.
"Kirurger vil være i stand til å stoppe noen minutter under operasjonen og se på hvor de er i hjernen, " sa Avisar. "De opererer gjennom en åpning i mellomstørrelse, og det er lett å miste orienteringen ved å se gjennom mikroskopet. Det du ikke kan se, er det som er farlig. Dette gir dem en titt bak svulsten, bak aneurismen, bak patologien. ”
"Hvor har dette vært hele livet?" sier John Golfinos, styreleder for nevrokirurgi ved NYUs Langone Medical Center. (New York University) John Golfinos, styreleder for nevrokirurgi ved NYUs Langone Medical Center, sa at SNAPs realistiske visuelle fremstilling av en pasient er et stort sprang fremover.
"Det er ganske overveldende første gang du ser det som en nevrokirurg, " sa han. "Du sier til deg selv, hvor har dette vært hele livet?"
Golfinos entusiasme er forståelig når du forstår den mentale gymnastikken som kreves av kirurger for å gi mening om standard medisinsk avbildning. På 1970-tallet, da CT ble utviklet, ble bilder opprinnelig representert som ethvert fotografi: pasientens høyre side var på betrakterens venstre side, og omvendt. Det kan tas skanninger i tre plan: fra bunn til topp, fra venstre til høyre eller foran til bak. Men da, på en eller annen måte, ting blandet seg. Venstre ble venstre, toppen ble bunnen. Denne praksisen ble gjennomført til MR-skanninger, så for kirurger å lese skanninger som om de var pasienter som sto foran dem, trengte de å kunne omorganisere bilder mentalt.
"Nå er folk endelig klar over at hvis vi skal simulere pasienten, bør vi simulere dem slik kirurgen ser dem, " sa Golfinos. ”Jeg sier til innbyggerne at MR aldri lyver. Det er bare det at vi ikke vet hva vi ser på noen ganger. ”
På UCLA brukes SNAP i forskningsstudier for å planlegge operasjoner og vurdere prosedyrens effektivitet i etterkant. Nevrokirurgisk leder Neil Martin har gitt tilbakemelding til Surgical Theatre for å avgrense den tidvis desorienterende opplevelsen av å se på et virtuell virkelighetshodesett. Selv om kirurger bruker SNAP under aktive kirurger i Europa, brukes det fortsatt i USA som planleggings- og forskningsverktøy i USA.
Martin sa at han håper det vil endre seg, og både han og Avisar tror det kan ta samarbeid om operasjoner til et internasjonalt nivå. Koblet gjennom et nettverk, kunne et team av kirurger fra hele verden konsultere en sak eksternt, hver med en unikt farget avatar, og gå gjennom pasientens hjerne sammen. Tenk World of Warcraft, men med flere leger og færre arkmagi.
"Vi snakker ikke telestrasjoner på en dataskjerm, vi snakker om å være inne i hodeskallen rett ved siden av en svulst som er 12 meter på tvers. Du kan merke områdene i svulsten som skal fjernes, eller bruke et virtuelt instrument for å seksjonere svulsten og etterlate blodkaret, ”sa Martin. “Men for å virkelig forstå hva det har å tilby, må du ta på headsettet. Når du har gjort det, blir du umiddelbart transportert inn i en annen verden. ”
SNAP, av det Cleveland-baserte selskapet Surgical Theatre, gir kirurger et tredimensjonalt syn på pasientene sine. (Kreditt: Surgical Theatre)Ved NYU har Golfinos brukt SNAP for å utforske måter han kan nærme seg vanskelige prosedyrer. I et tilfelle, der han trodde at et endoskopisk verktøy kan være den beste metoden, hjalp SNAP ham med å se at det ikke var så risikabelt som han trodde.
"Å kunne se hele veien gjennom endoskopbanen er bare ikke mulig på et 2D-bilde, " sa Golfinos. “Men i 3D kan du se at du ikke kommer til å støte på ting underveis eller skade strukturer i nærheten. Vi brukte den på denne saken for å se om det i det hele tatt var mulig å nå [svulsten] med et stivt endoskop. Det var, og det gjorde vi, og 3D tok beslutningen om en sak som viste seg vakkert. ”
Pasientopplæring er et annet område der Choudhry mener Vive eller Oculus Rift kan være ekstremt nyttige. I en tid hvor mange pasienter gjør leksene sine og blir bevæpnet med spørsmål, sa Choudhry at det kan bidra til å lette en bedre forbindelse mellom pasient og kirurg.
"Noen ganger bruker jeg minutter på å forklare CT- eller MR-skanningen, og det tar ikke lang tid før du mister dem, " sa Choudhry. “3D er intuitiv, og du vet nøyaktig hva du ser på. Hvis pasienten er mer komfortabel med det du forteller dem, vil deres generelle omsorg bli bedre. ”
Martin er enig. Selv om han sier at omtrent en tredjedel av pasientene bare ikke bryr seg om å se de skitne detaljene, er mange ivrige etter å vite mer.
"Vi kan vise dem hvordan svulsten deres ser ut, og de kan bli informert om hva som kommer til å skje, " sa Martin. "Noen mennesker er ganske interessert i den tekniske detaljene, men ikke alle ønsker det nivået av involvering."
Til syvende og sist tror Choudhry at en teknologi som SNAP er en inngangsport til enda mer avansert bruk for digitalisering i operasjonssalen. Et gjennomsiktig headset, mer som laboratoriebriller, ville være mer smidig, sa han, og gi rom for en utvidet virkelighet, for eksempel et 3D-overlegg, på den virkelige pasienten.
Men foreløpig sier Golfinos at virtuell virkelighet fortsatt er et verdifullt verktøy, og hjelper til med å forbedre omsorgen over hele feltet, spesielt innen nevrokirurgi, der intim kunnskap om anatomi er en nødvendighet.
"Vi har denne teknologien, og vi vil at den skal forbedre livet for alle, " sa han. “Det forbedrer sikkerheten, og for pasientene våre er det det beste vi kan gjøre.
