The Future of Surgery: Hvordan AR og VR vil oppheve moderne medisin

Teknologi omformer alle aspekter av livene våre. En gang i uken i Fremtiden til, undersøker vi innovasjoner på viktige felt, fra jordbruk til transport, og hva de vil bety i årene og tiårene som kommer.

Saken var komplisert: Skulderartroplastikk, for å håndtere et avansert tilfelle av leddgikt som påvirker pasientens glenoid - kuledelen av kuleledd i skulderen. For å håndtere saken mest effektivt, ønsket kirurgen bistand fra de beste. Men det beste var fysisk en halv verden unna. Hva å gjøre?

Fra sin operasjonsstue i Frankrike gled ortopedisk kirurg Thomas Gregory på en Microsoft Hololens 2 headset og ringte opp tre kolleger i Brasil, Belgia og Sør-Afrika. De gikk gjennom hologrammer av pasienten og snakket kollektivt gjennom operasjonen; kikket med mens Gregory åpnet pasientens skulderledd, Stephen Roche, Bruno Gobbato og Jean Florin Ciornohac foreslo forskjellige klemmer og alternative veier og observerte Gregorys teknikk. Sammen gjorde de litt kirurgi til et teknologiutstillingsvindu.

Denne operasjonen var imidlertid ikke en science fiction-film, og det var heller ikke drømmen om en PR-spinmaster. Det fant faktisk sted for bare noen uker siden, i Avicenne AP-HP sykehus i Bobigny, Frankrike - og det er bare begynnelsen.

I dag: AR-kirurgi er allerede her

"Hololens er som en smarttelefon for kirurgi er det ytelses- og informasjonsverktøyet som flytter kirurgi inn i en ny æra,» forklarte Gregory under et panel han organiserte med Microsoft for å spre ordet om kraften til blandet virkelighet for medisin. Mye av det en kirurg gjør involverer mental gymnastikk, sa han: Å holde mentale bilder av 2D-diagrammer og røntgenbilder mens du går gjennom trinn i hodet og ser opp for røde flagg.

Augmented reality kan ta noe av byrden ut av det - det er mer enn bare et morsomt spill for Pokemon-fans, med andre ord. AR kan veldig effektivt hjelpe leger med å planlegge en prosedyre og utføre den så effektivt som mulig.

"Det er nesten en GPS for kirurgen," sa Tom McGuiness, konserndirektør for helsetjenester for Microsoft. Igor Sauer, leder for eksperimentell kirurgi ved Charité Hospital i Tyskland, er en annen entusiastisk tilhenger av teknologien. En tradisjonell kirurg holder 3D-bilder i hodet hennes, og sammenligner dem mentalt med den virkelige personen som ligger foran henne, forklarte Sauer. At legen har et klart behov for bildeveiledning, samtidig som hun trenger uhindret utsyn til arbeidet foran seg. AR kan tilby akkurat det - ikke i morgen eller neste år, men akkurat nå.

Det er også andre fordeler, forklarte Massimo Chessa, kardiologintervensjonist ved San Donato Hospital i Italia. Bilder er langt klarere enn ord, og hjelper til med å bygge bro over språkbarrierer du sannsynligvis ikke visste var der.

"Kirurger snakker et annet språk, et ekte 3D-språk," sa Chessa. "fordi de er vant til å jobbe med 3D-strukturer. Men jeg er kardiolog. Jeg ble utdannet som 2D-kardiolog, så ble jeg 3D-intervensjonist.» Blandet virkelighet lar ham snakke det samme språket som hans støttende kirurger, noe som forbedrer kvaliteten på pasientbehandlingen.

Gregory tror faktisk så mye på teknologien at han er det bygget et anlegg på sykehuset hans for å la kirurger fra hvor som helst i verden bli kjent med holografiske beste praksis og kraften til blandet virkelighet.

I morgen: Opplæring av fremtidige leger med helt nye verktøy

Assistert kirurgi virker som den ultimate realiseringen av denne teknologien, men det er bare det første trinnet. Enhver kirurg (unntatt kanskje Dr. Strange) vil fortelle deg at de setter pris på et ekstra sett med øyne under en spesielt utfordrende operasjon. Men hva med ekstra informasjon? Sauer sa at han og hans eksperimentelle kirurgiavdeling undersøker måter å overlegge ting som anatomisk dybde informasjon direkte inn i synsfeltet, «for å gi inntrykk av å skinne en lommelykt gjennom orgelet mens du undersøker det," sa han.

"Nesten som å ha forstørrede øyne," la Gregory til.

Andre spennende fremskritt ligger i undervisningen, som krever observasjon. Dette gjøres tradisjonelt personlig: Tenk på det klassiske Rembrandt-maleriet, "Anatomi leksjonen.Sauer sa at teamet hans hadde jobbet med volumetriske registreringer av kirurgi, slik at fremtidige studenter kan gjøre det ikke bare studere videobånd, men å gå rundt i en tredimensjonal virtuell rekreasjon av operasjonssalen seg selv.

Men bilder alene er ikke tilstrekkelig trening, spesielt for mer spesialiserte former for kirurgi. Du lærer ved å gjøre, ikke sant? Virtual reality virker som en ideell plattform for å la en kommende kirurg finpusse ferdighetene sine, men uten en følelse av berøring, uten å kunne kjenne skalpellen trenge inn i huden eller klirringen av et knivblad på beinet, er en del av puslespillet tapt.

Skriv inn haptisk tilbakemelding, den samme teknologien som lar deg kjenne buldret fra veien under hjulene i et kjørespill. FundamentalVR bruker den avanserte formen for det - kinestetisk tilbakemelding, versus bare kutan haptics - for å la en kirurg føle hva det er liker å operere innenfor en submillimeters nøyaktighet, ved å bruke en rekke hyllevarer, fra hansker til haptiske våpen.

"Presisjonen vi trenger i kirurgi er et annet nivå enn det du trenger for å simulere å plukke opp en ball eller slå på et lys," fortalte administrerende direktør og medgründer Richard Vincent til meg. Han siterte også arbeidet med å bygge en virtuell versjon av pasienten: Ideelt sett, når en kirurg er klar til å operere den fysiske deg, har han kuttet den virtuelle versjonen et dusin ganger. "Hvis jeg ikke kan lære deg hvordan det føles å gjøre noe galt, og å gjøre det riktig, hvordan kan du eventuelt overføre til den virkelige verden og gjøre det?"

Lenger nede i veien vil skjæringspunktet mellom banebrytende teknologier muliggjøre en fullstendig transformasjon i den bokstavelige forkant av operasjonssalen.

«A.I. og utvidet virkelighet kan fundamentalt endre måten vi utfører visse prosedyrer på," teoretiserte Sauer. Se for deg mulighetene for romlig deteksjon av organer i sanntid, som kunstig intelligens analyserer en pasient på et bord, og fremhever omrisset av leveren for en kirurg for å sikre at en allerede delikat prosedyre gjøres så nøyaktig som mulig. Grunnleggende nye behandlingsformer kan være mulig. I nær fremtid vil leger kunne flytte rundt i en skalerbar 3D, virtuell versjon av pasient, studerer et problem fra alle vinkler, før de utarbeider den minst invasive, sikreste prosedyren mulig. Selve operasjonen kan gjøres av roboter, eller i det minste kontrollerte, presise robotarmer. Det er langt på vei, men … ikke sant?

"Dette er selvfølgelig ingenting vi skal gjøre i morgen," sa Sauer. "Men kanskje dagen etter."

Redaktørenes anbefalinger

• The Future of Sports: Hvordan biometriske data og A.I. vil revolusjonere friidretten