Chirurgie de précision en pédiatrie avec la réalité virtuelle

La thoracoscopie assistée par vidéo traite les malformations kystiques congénitales du poumon tout en préservant les tissus sains, mais les chirurgiens ont besoin d’informations spécifiques au patient détaillées que les vues 2D et 3D ne peuvent souvent pas fournir. Des chercheurs de l’Université médicale de Nanjing et de l’Université de Qinghai ont utilisé Medicalholodeck pour créer des modèles 3D VR spécifiques au patient, améliorant la reconnaissance et la compréhension spatiale d’une anatomie complexe.

Améliorer la thoracoscopie avec l’imagerie spatiale 3D

La thoracotomie est depuis longtemps une pierre angulaire dans la prise en charge chirurgicale des affections pulmonaires. La thoracoscopie offre une alternative épargnant les tissus qui peut améliorer considérablement la récupération du patient. Comparées à la chirurgie ouverte, les interventions thoracoscopiques sont associées à une moindre perte de sang, une récupération plus rapide et une perte minimale de tissu pulmonaire sain.

La thoracoscopie est techniquement exigeante et nécessite une excellente compréhension spatiale de l’anatomie pulmonaire complexe. L’imagerie conventionnelle 2D ou 3D statique est souvent insuffisante pour une planification préopératoire précise.

En revanche, les modèles de réalité virtuelle 3D transforment l’imagerie médicale standard en représentations dynamiques et interactives, améliorant la compréhension anatomique et permettant une préparation chirurgicale plus précise et personnalisée.

Reconstruction en réalité virtuelle préopératoire et visualisation intra-opératoire correspondante des vaisseaux cibles et des structures bronchiques. A Diagramme de planification de reconstruction tridimensionnelle en réalité virtuelle préopératoire. B Situation peropératoire. (CPAM : malformation congénitale des voies aériennes pulmonaires ; A⁶ : artère pulmonaire vers le segment supérieur du lobe inférieur ; V⁶ : veine pulmonaire provenant du segment supérieur du lobe inférieur ; A¹⁰ : artère pulmonaire segmentaire basale postérieure ; V¹⁰ : veine pulmonaire segmentaire basale postérieure ; B⁶ : bronche vers le segment supérieur du lobe inférieur ; B¹⁰ : bronche segmentaire basale postérieure)

Réalité virtuelle dans la planification préopératoire

L'objectif principal de cette étude était d'évaluer l'utilité des casques autonomes pour la planification préopératoire lors de segmentectomies thoracoscopiques pédiatriques. Dix-neuf patients pédiatriques ayant subi une segmentectomie anatomique thoracoscopique ont été analysés. Des modèles tridimensionnels spécifiques au patient ont été générés en utilisant Medical Imaging XR, basés sur des données CT avec contraste.

Visualisation comparative de la tomodensitométrie conventionnelle et de la reconstruction en réalité virtuelle utilisant le logiciel Medicalholodeck. A Vue en coupe transverse de la TC conventionnelle. B Vue coronale de la TC conventionnelle. C Vue sagittale de la TC conventionnelle. D Reconstruction virtuelle tridimensionnelle en réalité virtuelle. (CPAM : malformation congénitale des voies aériennes pulmonaires)

Après la reconstruction du modèle, l'équipe chirurgicale a examiné en collaboration les relations spatiales entre les lésions et les structures critiques adjacentes dans l'environnement de réalité virtuelle. Pour valider la fidélité anatomique, deux chirurgiens assistants indépendants de niveau professeur associé ou supérieur ont évalué toutes les images préopératoires, en se concentrant sur la précision du branchement artériel pulmonaire, les calibres vasculaires et les cours veineux.

Sur la base de cette planification préopératoire, des interventions thoracoscopiques ont été réalisées avec une dissection séquentielle des vaisseaux cibles et des bronches guidée par des repères dérivés de la réalité virtuelle. L'efficacité de la reconstruction en réalité virtuelle pour faciliter la navigation peropératoire a été continuellement évaluée.

Résections thoracoscopiques plus sûres

Les 19 interventions ont été réalisées avec succès par thoracoscopie, sans conversion en thoracotomie. Les reconstructions VR préopératoires ont offert une délimitation anatomique supérieure par rapport à la TDM conventionnelle, avec la confirmation par deux évaluateurs indépendants d'une meilleure visualisation du ramification bronchique segmentaire et des relations spatiales avec la vascularisation pulmonaire.

La reconstruction VR préopératoire a été corrélée avec des images chirurgicales peropératoires chez un patient ayant subi une segmentectomie combinée S9+S10 pour une lésion du lobe inférieur gauche. A Reconstruction VR préopératoire de A⁶, A⁸, A⁹, A¹⁰. B et C Situations de gestion pendant l'opération : A⁸, A⁹, A¹⁰, etc. D Reconstruction VR préopératoire de A⁹, A¹⁰, V⁹, etc. E et F Situations de gestion pendant l'opération : A⁹, V⁹, V¹⁰, etc. (A⁶ : artère pulmonaire segmentaire supérieure ; A⁸ : artère pulmonaire segmentaire basale antéromédiale ; A⁹ : artère pulmonaire segmentaire basale latérale ; A¹⁰ : artère pulmonaire segmentaire basale postérieure ; V⁶ : veine pulmonaire segmentaire supérieure ; V⁸ : veine pulmonaire segmentaire basale antéromédiale ; V⁹ : veine pulmonaire segmentaire basale latérale ; V¹⁰ : veine pulmonaire segmentaire basale postérieure ; B⁹⁺¹⁰ : bronche vers le segment basal latéral et bronche vers le segment basal postérieur)

La technologie VR a permis une évaluation précise des limites des lésions dans les cas complexes, facilitant la planification précoce des résections étendues pour assurer l'ablation complète des zones affectées. La technologie de reconstruction 3D en VR a transformé la planification de précision dans les résections segmentaires combinées.

Dans les cas complexes avec des variations vasculaires à haut risque, la VR a fourni une visualisation dynamique et stéréoscopique de l'anatomie aberrante. Les chirurgiens ont pu répéter les plans de dissection en préopératoire, réduisant ainsi le risque d'hémorragie catastrophique due à une lésion vasculaire accidentelle.

Avantages de l'imagerie spatiale

L'évaluation préopératoire conventionnelle utilisant la TDM avec contraste et le 3D-CTBA nécessite que les cliniciens reconstruisent mentalement les relations en 3D à partir d'affichages 2D. Les systèmes HMD-VR surmontent ces limitations en fournissant des rendus immersifs en 3D des données TDM. Les chirurgiens peuvent faire pivoter les modèles, visualiser les relations spatiales entre les lésions et les structures critiques, et simuler les trajectoires chirurgicales, améliorant ainsi la planification, la préparation et la personnalisation préopératoires.

La réalité virtuelle propose des modèles holographiques dynamiques et interactifs qui reproduisent les perspectives endoscopiques naturelles et réduisent la dépendance à l'imagination spatiale. Les avantages de la réalité virtuelle s'étendent à la collaboration d'équipe, permettant une visualisation immersive partagée qui soutient les discussions multidisciplinaires et la construction d'un consensus dans les cas complexes.

Comment commencer avec Medicalholodeck

Medical Imaging XR permet aux cliniciens de visualiser, d'évaluer et de collaborer au sein d'un environnement spatial immersif. Il permet une interaction en temps réel avec des modèles 3D spécifiques au patient, améliorant la compréhension anatomique, la précision diagnostique et soutenant une planification chirurgicale plus précise.

Medicalholodeck s'intègre aux systèmes hospitaliers sécurisés, offrant un accès PACS, une gestion des données conforme à la HIPAA et une sécurité complète des patients. Il fonctionne sur des casques VR, des PC, des iPads et des iPhones pour une utilisation flexible dans les hôpitaux, les salles de classe et les centres de formation.

Les fonctionnalités spécialisées pour la planification chirurgicale sont exclusives à Medical Imaging XR PRO FDA.

Actuellement, Medicalholodeck n'est disponible que pour un usage éducatif. La plateforme est en cours de certification FDA et CE, et nous prévoyons que Medical Imaging XR PRO sera bientôt disponible sur les marchés américains et européens.