Osamah Choudhry så op og så en tumor.
Relateret indhold
- Kaffe på hjernen - bogstaveligt talt - kunne hjælpe kirurger
Når han gik forsigtigt rundt i et konferencelokale på et hotel nær New York Universitys Langone Medical Center, vippede den fjerdeårs neurokirurgiske beboer hovedet tilbage. Det var ikke loftfliser, han undersøgte. I stedet for at kigge ind i et voluminøst sort headset, der var fastgjort til hovedet, udforskede han langsomt et virtuelt rum. En computerskærm på et nærliggende bord viste hans syn for tilskuere: en farverig og slående naturtro repræsentation af en menneskelig hjerne.
At tage små skridt og bruge en spilkontroller til at zoome, rotere og vinkle sit perspektiv, fløj Choudhry en avatar på skærmen rundt om den genskabte hjerne som en karakter i et bisarr Fantastic Voyage- inspireret spil. Efter to eller tre minutters stille undersøgelse talte han endelig.
”Wow.” Så mere tavshed.
Choudhry er ikke fremmed for de imponerende tech-værktøjer, der bruges i kirurgi. GPS-baserede navigationspunkter til sporing af placering af kirurgiske instrumenter i forhold til anatomi og 3D-trykte modeller er almindelige hjælpemidler til neurokirurger. Men enheden Choudhry kiggede på for første gang på denne dag, et HTC Vive virtual reality-headset, var næste niveau. Det satte ham inde i en ægte patients hoved.
Osamah Choudhry, en neurokirurgisk beboer ved New York University, tager en virtuel tur gennem en menneskelig hjerne. (Kirurgisk teater) Her kunne han ikke kun se alle sider af det lurerende insulære gliom, zoome ind for at undersøge fine detaljer og flyve ud for at se den bredere kontekst, men også hvordan enhver nerve og blodkar, der føres ind i og gennem svulsten. Kritiske motor- og taleområder i nærheden, markeret med blåt, signaliserer flyvezoner, der omhyggeligt skal undgås under operationen. Selve kraniet indeholdt en bred udskæring, der kan skrumpes ned til størrelsen på en faktisk craniotomy, en skilling eller kvart størrelse åbning i kraniet, gennem hvilken kirurger gennemfører procedurer.
”Dette er bare smukt, ” sagde Choudhry. ”I medicin har vi hængt så længe i en 2D-verden, men det er det, vi er afhængige af, når vi ser på skiverne af CT- og MR-scanninger. Denne teknologi får MR til at se positivt BC og giver os mulighed for at se på anatomien i alle tre dimensioner. ”
Computerstyret tomografi (CT) og magnetisk resonansafbildning (MRI) er kritiske elementer til at undersøge, hvordan det indre af kroppen ser ud, lokalisering af sygdom og abnormiteter og planlægning af operationer. Indtil nu har kirurger været nødt til at skabe deres egne mentale modeller af patienter gennem omhyggelig undersøgelse af disse scanninger. Den avancerede platform for kirurgisk navigation, eller SNAP, giver kirurger imidlertid en komplet tredimensionel reference til deres patient.
SNAP er udviklet af Cleveland, Ohio-baserede firma Surgical Theatre, og er designet til HTC Vive og Oculus Rift, to spilhodesæt, der stadig ikke er tilgængelig for offentligheden endnu. Systemet blev oprindeligt udtænkt som et kirurgisk planlægningsværktøj til høj kvalitet, men en håndfuld hospitaler tester, hvordan det kunne bruges under aktive operationer.
Denne fusion af CT- og MR-scanninger ved hjælp af SNAP giver et klart overblik over en hjernesvulst. (Kirurgisk teater) I det væsentlige er SNAP en super-detaljeret køreplan, som kirurger kan henvise til for at forblive på sporet. Kirurger bruger allerede live video feeds af procedurer i gang for at få et forstørret billede at henvise til; 3D-modeller på computerskærme har også forbedret visualiseringen for læger. Headsettet tilføjer endnu et lag med fordybende detaljer.
At sætte headsettet i øjeblikket kræver en kirurg til at gå væk fra proceduren og don nye handsker. Men ved at gøre det, orienterer lægen sig i detaljer mod et kirurgisk mål og kan vende tilbage til patienten med en klar forståelse af næste trin og eventuelle forhindringer. Sygt hjernevæv kan se og føles meget ligner sundt væv. Med SNAP kan kirurger nøjagtigt måle afstande og bredder af anatomiske strukturer, hvilket gør det lettere at vide nøjagtigt, hvilke dele der skal fjernes, og hvilke dele der skal efterlades. Ved hjernekirurgi er brøkdele af millimeter vigtige.
Warren Selman, formand for neurokirurgi ved Case Western University, ser på CT- og MR-scanninger fusioneret med SNAP-softwaren. (Kirurgisk teater) Værktøjet havde en usandsynlig oprindelse. Mens de arbejdede med et nyt amerikansk luftforsvarssimuleringssystem i Cleveland, bestilte de tidligere israelske luftvåbnepiloter, Moty Avisar og Alon Geri, cappuccinoer på en kaffebar, da Warren Selman, formand for neurokirurgi ved Case Western University, råbte at høre nogle af deres samtale. Den ene ting førte til den anden, og Selman spurgte, om de kunne gøre for kirurger, hvad de gjorde for piloter: give dem et fjendeskyn på et mål.
”Han spurgte os, om vi kunne give kirurger mulighed for at flyve inde i hjernen, gå ind i tumoren for at se, hvordan manøvrerer værktøjer til at fjerne det, mens vi bevarer blodkar og nerver, ” sagde Avisar. Geri og Avisar grundlagde Surgical Theatre for at bygge den nye teknologi, først som interaktiv 3D-modellering på en 2D-skærm, og nu, med et headset.
SNAP-softwaren tager CT- og MR-scanninger og fletter dem sammen til et komplet billede af en patients hjerne. Ved hjælp af de håndholdte kontroller kan kirurger stå ved siden af eller endda inde i tumor eller aneurisme, gøre hjernevæv mere eller mindre uigennemsigtigt og planlægge den optimale placering af craniotomy og efterfølgende bevægelser. Softwaren kan opbygge en virtuel model af et vaskulært system på så lidt som fem minutter; mere komplicerede strukturer, som tumorer, kan tage op til 20.
”Kirurger vil være i stand til at stoppe et par minutter under operationen og se, hvor de er i hjernen, ” sagde Avisar. ”De kører gennem en åbning i mellemstørrelse, og det er let at miste orientering ved at se gennem mikroskopet. Hvad du ikke kan se, er hvad der er farligt. Dette giver dem et kig bag tumoren, bag aneurismen, bag patologien. ”
"Hvor har dette været hele mit liv?" siger John Golfinos, formand for neurokirurgi ved NYUs Langone Medical Center. (New York University) John Golfinos, formand for neurokirurgi ved NYUs Langone Medical Center, sagde, at SNAPs realistiske visuelle repræsentation af en patient er et stort spring fremad.
”Det er temmelig overvældende, første gang du ser det som en neurokirurg, ” sagde han. ”Du siger til dig selv, hvor har dette været hele mit liv?”
Golfinos 'entusiasme er forståelig, når du forstår den mentale gymnastik, der kræves af kirurger for at give mening om standard medicinsk billeddannelse. I 1970'erne, da CT blev udviklet, blev billeder oprindeligt repræsenteret som ethvert fotografi: Patientens højre side var på betrakterens venstre side og omvendt. Der kan udføres scanninger i tre plan: fra bund til top, venstre til højre eller forfra og bagpå. Men så, på en eller anden måde, blev tingene blandet sammen. Venstre blev venstre, toppen blev bunden. Denne praksis blev gennemført til MR-scanninger, så for kirurger at læse scanninger, som om de var patienter, der stod foran dem, var de nødt til at være i stand til mentalt at omorganisere billeder i deres sind.
”Nu er folk endelig klar over, at hvis vi skal simulere patienten, skal vi simulere dem, som kirurgen ser dem, ” sagde Golfinos. ”Jeg fortæller mine beboere, at MR aldrig lyver. Det er bare det, at vi ikke ved, hvad vi ser på nogle gange. ”
På UCLA bruges SNAP i forskningsundersøgelser til at planlægge operationer og vurdere en procedurs effektivitet bagefter. Neurokirurgisk leder Neil Martin har givet feedback til det kirurgiske teater for at hjælpe med at forbedre den lejlighedsvis desorienterende oplevelse af at undersøge et virtual reality headset. Selvom kirurger bruger SNAP under aktive operationer i Europa, bruges det stadig i USA som et planlægnings- og forskningsværktøj.
Martin sagde, at han håber, at dette vil ændre sig, og både han og Avisar mener, at det kunne tage samarbejde om operationer til et internationalt niveau. Forbundet via et netværk kunne et team af kirurger fra hele verden konsultere en sag eksternt, hver med en unikt farvet avatar og gå gennem en patients hjerne sammen. Tænk World of Warcraft, men med flere læger og færre arkmagi.
”Vi taler ikke telestrationer på en computerskærm, vi taler om at være inde i kraniet lige ved siden af en tumor, der er 12 meter på tværs. Du kan markere de områder af tumoren, der skal fjernes, eller bruge et virtuelt instrument til at afsnittene tumoren og efterlade blodkaret, ”sagde Martin. ”Men for virkelig at forstå, hvad det har at byde på, skal man sætte headsettet på. Når du først har gjort det, bliver du straks transporteret ind i en anden verden. ”
SNAP, af Cleveland-baserede firma Surgical Theatre, giver kirurger et tredimensionelt billede af deres patienter. (Kredit: Surgical Theatre)På NYU har Golfinos brugt SNAP til at udforske måder, han kunne komme til at nærme sig vanskelige procedurer på. I et tilfælde, hvor han troede, at et endoskopisk værktøj måske var den bedste metode, hjalp SNAP ham med at se, at det ikke var så risikabelt, som han troede.
”At være i stand til at se hele vejen langs endoskopbanen er bare ikke muligt på et 2D-billede, ” sagde Golfinos. ”Men i 3D kan du se, at du ikke kommer til at støde på ting undervejs eller skade strukturer i nærheden. Vi brugte det i denne sag for at se, om det overhovedet var muligt at nå [tumoren] med et stift endoskop. Det var, og det gjorde vi, og 3D besluttede en sag, der viste sig smukt. ”
Patientuddannelse er et andet område, hvor Choudhry mener, at Vive eller Oculus Rift kan være ekstremt nyttigt. I en æra, hvor mange patienter laver deres hjemmearbejde og kommer bevæbnet med spørgsmål, sagde Choudhry, at det kunne hjælpe med til at lette en bedre forbindelse mellem patient og kirurg.
”Nogle gange bruger jeg minutter på at forklare CT- eller MR-scanningen, og det tager ikke lang tid for dig at miste dem, ” sagde Choudhry. ”3D er intuitiv, og du ved nøjagtigt, hvad du ser på. Hvis patienten er mere komfortabel med det, du fortæller dem, vil deres samlede pleje blive bedre. ”
Martin er enig. Mens han siger, at omkring en tredjedel af patienterne bare ikke er interesseret i at se de dystre detaljer, er mange ivrige efter at vide mere.
”Vi kan vise dem, hvordan deres tumor ser ud, og de kan informeres fuldt ud om, hvad der vil ske, ” sagde Martin. ”Nogle mennesker er ret interesserede i den tekniske detalje, men ikke alle ønsker det niveau af involvering.”
I sidste ende mener Choudhry, at en teknologi som SNAP er en indgangsport til endnu mere avancerede anvendelser til digitalisering i operationsstuen. Et gennemsigtigt headset, mere som laboratoriebriller, ville være mere fleksibelt, sagde han, og give mulighed for øget virkelighed, såsom et 3D-overlay, på den rigtige patient.
Men i øjeblikket siger Golfinos, at virtual reality stadig er et værdifuldt værktøj og hjælper med at forbedre plejen på tværs af feltet, især inden for neurokirurgi, hvor intim viden om anatomi er en nødvendighed.
”Vi har denne teknologi, og vi ønsker, at den skal forbedre livet for alle, ” sagde han. ”Det forbedrer sikkerheden, og for vores patienter er det den bedst mulige ting, vi kan gøre.
