Przyszłość chirurgii: jak AR i VR wywrócą współczesną medycynę

Technologia zmienia każdy aspekt naszego życia. Raz w tygodniu w Przyszłość, badamy innowacje w ważnych dziedzinach, od rolnictwa po transport, i ich znaczenie w nadchodzących latach i dziesięcioleciach.

Sprawa była skomplikowana: endoprotezoplastyka barku w celu leczenia zaawansowanego przypadku zapalenia stawów obejmującego panewkę pacjenta – kulistą część stawu kulowego barku. Aby jak najskuteczniej poradzić sobie z przypadkiem, chirurg potrzebował pomocy najlepszych. Ale najlepsze było fizycznie pół świata dalej. Co robić?

Ze swojej sali operacyjnej we Francji chirurg ortopeda Thomas Gregory założył sobie... Microsoft Hololens 2 zestawu słuchawkowego i skontaktowałem się z trzema kolegami z Brazylii, Belgii i Republiki Południowej Afryki. Przeglądali hologramy pacjenta i wspólnie omawiali przebieg operacji; wpatrując się, jak Gregory otwierał staw barkowy pacjenta, Stephen Roche, Bruno Gobbato i Jean Florin Ciornohac zasugerował różne zaciski i alternatywne ścieżki oraz obserwował Gregory'ego technika. Razem zamienili małą operację w wizytówkę technologii.

Ta operacja nie była jednak jakimś filmem science fiction ani marzeniem PR-owca. Tak naprawdę miało to miejsce zaledwie kilka tygodni temu, w r Szpital Avicenne AP-HP w Bobigny we Francji — a to dopiero początek.

Dzisiaj: Operacja AR już jest

„Hololens jest jak smartfon w przypadku chirurgii jest to narzędzie zapewniające wydajność i informacje, które przenosi chirurgię w nową erę” – wyjaśnił Gregory podczas panelu zorganizowanego z firmą Microsoft, aby szerzyć wiedzę o potędze chirurgii rzeczywistość mieszana dla medycyny. Większość pracy chirurga polega na gimnastyce umysłu, powiedział: zatrzymywanie w myślach obrazów dwuwymiarowych wykresów i zdjęć rentgenowskich podczas chodzenia po schodach i uważanie na czerwone flagi.

Rzeczywistość rozszerzona może odciążyć ten problem – to coś więcej niż tylko fajna gra dla fanów Pokemonów, innymi słowy. AR może bardzo skutecznie pomóc lekarzom zaplanować zabieg i przeprowadzić go tak skutecznie, jak to możliwe.

„To prawie GPS dla chirurga” – powiedział Tom McGuiness, wiceprezes wykonawczy ds. opieki zdrowotnej w firmie Microsoft. Igor Sauer, kierownik ds chirurgia eksperymentalna w szpitalu Charité w Niemczech jest kolejnym entuzjastycznym zwolennikiem tej technologii. Sauer wyjaśnił, że tradycyjny chirurg przechowuje w głowie obrazy 3D i porównuje je w myślach z prawdziwą osobą leżącą przed nią. Lekarz ten wyraźnie potrzebuje wskazówek dotyczących obrazu, a jednocześnie potrzebuje niezakłóconego widoku na czekającą ją pracę. AR może zaoferować dokładnie to — nie jutro czy za rok, ale już teraz.

Istnieją również inne korzyści, wyjaśnił Massimo Chessa, kardiolog interwencyjny w szpitalu San Donato we Włoszech. Obrazy są znacznie wyraźniejsze niż słowa i pomagają pokonać bariery językowe, o których istnieniu prawdopodobnie nie miałeś pojęcia.

„Chirurdzy mówią innym językiem, prawdziwym językiem 3D” – powiedziała Chessa. „ponieważ są przyzwyczajeni do pracy ze strukturami 3D. Ale jestem kardiologiem. Zostałem przeszkolony jako kardiolog 2D, a następnie zostałem interwencjonistą 3D.” Mieszana rzeczywistość pozwala mu mówić tym samym językiem, co wspierający go chirurdzy, poprawiając jakość opieki nad pacjentem.

Rzeczywiście Gregory tak bardzo wierzy w technologię, że tak jest zbudował obiekt w swoim szpitalu, aby umożliwić chirurgom z dowolnego miejsca na świecie zapoznanie się z najlepszymi praktykami holograficznymi i mocą rzeczywistości mieszanej.

Jutro: szkolenie przyszłych lekarzy przy użyciu zupełnie nowych narzędzi

Chirurgia wspomagana wydaje się ostateczną realizacją tej technologii, ale to dopiero pierwszy krok. Każdy chirurg (z wyjątkiem może Doktor Strange) powie Ci, że docenia dodatkową parę oczu podczas szczególnie wymagającej operacji. Ale co z dodatkowymi informacjami? Sauer powiedział, że on i jego oddział chirurgii eksperymentalnej badają sposoby nałożenia na siebie takich elementów, jak głębokość anatomiczna informację bezpośrednio w pole widzenia, „aby podczas badania sprawiać wrażenie świecenia latarką przez narząd to” – powiedział.

„Prawie jak powiększenie oczu” – dodał Gregory.

Inne intrygujące osiągnięcia dotyczą nauczania, które wymaga obserwacji. Odbywa się to tradycyjnie osobiście: Pomyśl o klasycznym obrazie Rembrandta „Lekcja anatomii.Sauer powiedział, że jego zespół pracował nad zapisami wolumetrycznymi operacji, co umożliwi przyszłym studentom nie tylko studiowanie taśmy wideo, ale także spacer po trójwymiarowej wirtualnej rekonstrukcji sali operacyjnej samo.

Jednak same obrazy nie są wystarczającym szkoleniem, szczególnie w przypadku bardziej specjalistycznych form chirurgii. Uczysz się poprzez działanie, prawda? Rzeczywistość wirtualna wydaje się idealną platformą, na której potencjalny chirurg może doskonalić swoje umiejętności, ale bez zmysłu dotyku bez możliwości wyczucia, jak skalpel wbija się w skórę lub brzęku ostrza w kości, jest to element układanki zaginiony.

Wprowadź dotykowe sprzężenie zwrotne — tę samą technologię, która pozwala poczuć dudnienie drogi pod kołami w grze wyścigowej. Fundamentalna VR wykorzystuje zaawansowaną formę tego zjawiska – kinestetyczne sprzężenie zwrotne w porównaniu ze zwykłym dotykiem skórnym – aby chirurg mógł poczuć, co to jest lubią wykonywać operacje z dokładnością do submilimetra, korzystając z różnych gotowych urządzeń, od rękawiczek po elementy dotykowe ramiona.

„Precyzja, jakiej potrzebujemy w chirurgii, jest na innym poziomie niż ta, której potrzebujemy do symulacji podniesienia piłki lub włączenia światła” – powiedział mi dyrektor generalny i współzałożyciel Richard Vincent. On również przytoczył prace nad stworzeniem wirtualnej wersji pacjenta: Idealnie byłoby, gdyby chirurg, zanim będzie gotowy do operacji na ciele fizycznym, przeciął wirtualną wersję kilkanaście razy. „Jeśli nie mogę cię nauczyć, jakie to uczucie zrobić coś złego i zrobić to dobrze, jak możesz przenieść się do prawdziwego świata i zrobić to?”

W dalszej części skrzyżowanie najnowocześniejszych technologii umożliwi całkowitą transformację dosłownie najnowocześniejszej sali operacyjnej.

„AI a rozszerzona rzeczywistość może zasadniczo zmienić sposób, w jaki wykonujemy pewne procedury” – teoretyzował Sauer. Wyobraź sobie możliwości przestrzennej detekcji narządów w czasie rzeczywistym, jak np sztuczna inteligencja analizuje pacjenta na stole, podkreślając zarys wątroby, aby chirurg mógł mieć pewność, że i tak już delikatny zabieg zostanie wykonany możliwie najdokładniej. Możliwe stałyby się nowe, fundamentalne formy leczenia. W niedalekiej przyszłości lekarze będą mogli poruszać się po skalowalnej, wirtualnej wersji 3D pacjenta, badając problem pod każdym kątem, przed opracowaniem najmniej inwazyjnej i najbezpieczniejszej procedury możliwy. Właściwą operację mogłyby przeprowadzić roboty lub przynajmniej kontrolowane, precyzyjne ramiona robotyczne. To jednak daleka droga… prawda?

„Oczywiście nie będziemy jutro nic robić” – powiedział Sauer. – Ale może pojutrze.

Zalecenia redaktorów

• Przyszłość sportu: jak dane biometryczne i sztuczna inteligencja zrewolucjonizuje lekkoatletykę