Chirurgia di precisione in pediatria con la realtà virtuale

La toracoscopia assistita da video tratta le malformazioni cistiche congenite del polmone preservando il tessuto sano, ma i chirurghi necessitano di approfondimenti dettagliati specifici del paziente che le viste 2D e 3D spesso non possono offrire. I ricercatori dell’Università Medica di Nanchino e dell’Università del Qinghai hanno utilizzato Medicalholodeck per creare modelli 3D VR specifici per paziente, migliorando il riconoscimento e la comprensione spaziale di anatomie complesse.

Migliorare la toracoscopia con immagini spaziali 3D

La toracotomia è stata a lungo una pietra angolare nella gestione chirurgica delle condizioni polmonari. La toracoscopia offre un’alternativa che risparmia tessuto e può migliorare significativamente il recupero del paziente. Rispetto alla chirurgia aperta, le procedure toracoscopiche sono associate a minore perdita di sangue, recupero più rapido e perdita minima di tessuto polmonare sano.

La toracoscopia è tecnicamente impegnativa e richiede un’eccellente comprensione spaziale dell’anatomia polmonare complessa. L’imaging convenzionale 2D o 3D statico è spesso insufficiente per una pianificazione preoperatoria precisa.

Al contrario, i modelli di realtà virtuale 3D trasformano l’imaging medico standard in rappresentazioni dinamiche e interattive, migliorando la comprensione anatomica e consentendo una preparazione chirurgica più accurata e personalizzata.

Ricostruzione preoperatoria in realtà virtuale e visualizzazione intraoperatoria corrispondente della vascolarizzazione target e delle strutture bronchiali. A Diagramma di pianificazione della ricostruzione tridimensionale in realtà virtuale preoperatoria. B Situazione intraoperatoria. (CPAM: Malformazione congenita delle vie aeree polmonari; A⁶: Arteria polmonare per il segmento superiore del lobo inferiore; V⁶: Vena polmonare dal segmento superiore del lobo inferiore; A¹⁰: Arteria polmonare del segmento basale posteriore; V¹⁰: Vena polmonare del segmento basale posteriore; B⁶: Bronco per il segmento superiore del lobo inferiore; B¹⁰: Bronco del segmento basale posteriore)

Realtà virtuale nella pianificazione preoperatoria

Lo scopo principale di questo studio era valutare l'utilità dei visori indipendenti per la pianificazione preoperatoria nelle segmentectomie toracoscopiche pediatriche. Sono stati analizzati diciannove pazienti pediatrici sottoposti a segmentectomia anatomica toracoscopica. Sono stati generati modelli tridimensionali specifici per paziente utilizzando Medical Imaging XR, basati su dati TC con contrasto.

Visualizzazione comparativa della tomografia computerizzata convenzionale e della ricostruzione in realtà virtuale utilizzando il software Medicalholodeck. A Vista trasversale TC convenzionale. B Vista coronale TC convenzionale. C Vista sagittale TC convenzionale. D Ricostruzione virtuale tridimensionale in realtà virtuale. (CPAM: Malformazione congenita delle vie aeree polmonari)

Dopo la ricostruzione del modello, il team chirurgico ha collaborato per rivedere le relazioni spaziali tra le lesioni e le strutture critiche adiacenti nell'ambiente di realtà virtuale. Per convalidare la fedeltà anatomica, due chirurghi assistenti indipendenti di livello professore associato o superiore hanno valutato tutte le immagini preoperatorie, concentrandosi sull'accuratezza della ramificazione arteriosa polmonare, dei calibri vascolari e dei percorsi venosi.

Sulla base di questa pianificazione preoperatoria, sono state eseguite chirurgia toracoscopica con dissezione sequenziale dei vasi e dei bronchi target guidata da punti di riferimento derivati dalla realtà virtuale. L'efficacia della ricostruzione VR nel facilitare la navigazione intraoperatoria è stata continuamente valutata.

Resezioni toracoscopiche più sicure

Tutte e 19 le procedure sono state completate con successo per via toracoscopica, senza conversioni a toracotomia. Le ricostruzioni VR preoperatorie hanno fornito una delineazione anatomica superiore rispetto alla TC convenzionale, con due valutatori indipendenti che hanno confermato una migliore visualizzazione della ramificazione bronchiale segmentaria e delle relazioni spaziali con la vascolarizzazione polmonare.

La ricostruzione VR preoperatoria è stata correlata con le immagini chirurgiche intraoperatorie in un paziente sottoposto a segmentectomia combinata S9+S10 per una lesione del lobo inferiore sinistro. A Ricostruzione virtuale preoperatoria di A⁶, A⁸, A⁹, A¹⁰. B e C Situazioni di gestione durante l'intervento: A⁸, A⁹, A¹⁰, ecc. D Ricostruzione virtuale preoperatoria di A⁹, A¹⁰, V⁹, ecc. E e F Situazioni di gestione durante l'intervento: A⁹, V⁹, V¹⁰, ecc. (A⁶: Arteria polmonare segmentale superiore; A⁸: Arteria polmonare segmentale basale anteromediale; A⁹: Arteria polmonare segmentale basale laterale; A¹⁰: Arteria polmonare segmentale basale posteriore; V⁶: Vena polmonare segmentale superiore; V⁸: Vena polmonare segmentale basale anteromediale; V⁹: Vena polmonare segmentale basale laterale; V¹⁰: Vena polmonare segmentale basale posteriore; B⁹⁺¹⁰: Bronco al segmento basale laterale e bronco al segmento basale posteriore)

La tecnologia VR ha permesso una valutazione precisa dei confini delle lesioni nei casi complessi, facilitando la pianificazione precoce di resezioni estese per garantire la rimozione completa delle aree interessate. La tecnologia di ricostruzione 3D in VR ha trasformato la pianificazione di precisione nelle segmentectomie combinate.

Nei casi complessi con variazioni vascolari ad alto rischio, la VR ha fornito una visualizzazione dinamica e stereoscopica dell'anatomia aberrante. I chirurghi hanno potuto provare i piani di dissezione prima dell'intervento, riducendo il rischio di emorragie catastrofiche da lesioni vascolari accidentali.

Vantaggi dell'imaging spaziale

La valutazione preoperatoria convenzionale utilizzando TC con contrasto e 3D-CTBA richiede ai clinici di ricostruire mentalmente le relazioni 3D da display 2D. I sistemi HMD-VR superano queste limitazioni fornendo rendering immersivi in 3D dei dati TC. I chirurghi possono ruotare i modelli, visualizzare le relazioni spaziali tra lesioni e strutture critiche e simulare traiettorie chirurgiche, migliorando la pianificazione preoperatoria, la preparazione e la personalizzazione.

La VR offre modelli olografici dinamici e interattivi che replicano le prospettive endoscopiche naturali e riducono la dipendenza dall'immaginazione spaziale. I vantaggi della realtà virtuale si estendono alla collaborazione del team, consentendo una visualizzazione immersiva condivisa che supporta discussioni multidisciplinari e la costruzione del consenso nei casi complessi.

Come iniziare con Medicalholodeck

Medical Imaging XR consente ai medici di visualizzare, valutare e collaborare all'interno di un ambiente spaziale immersivo. Permette l'interazione in tempo reale con modelli 3D specifici del paziente, migliorando la comprensione anatomica, la precisione diagnostica e supportando una pianificazione chirurgica più precisa.

Medicalholodeck si integra con sistemi ospedalieri sicuri, offrendo accesso PACS, gestione dei dati conforme a HIPAA e completa sicurezza del paziente. Funziona su visori VR, PC, iPad e iPhone per un utilizzo flessibile in ospedali, aule e centri di formazione.

Le funzionalità specializzate per la pianificazione chirurgica sono esclusive di Medical Imaging XR PRO FDA.

Attualmente, Medicalholodeck è disponibile solo per uso educativo. La piattaforma sta ottenendo le certificazioni FDA e CE e ci aspettiamo che Medical Imaging XR PRO sarà presto disponibile nei mercati statunitensi ed europei.