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增强现实技术如何改变血管神经外科

发布时间:2022-05-13      点击次数:126

2021年3月15日   访谈
增强现实技术如何改变血管神经外科
Raphael Guzman教授的发言
增强现实正在改变外科手术,新的信息有助于提高手术的精确度和安全性。尤其是在血管神经外科,增强现实正在重新定义可视化标准。
Raphael Guzman教授是瑞士巴塞尔大学神经外科教授和神经外科系副主任。他使用的增强现实荧光是一种血管荧光成像的新方法。Raphael Guzman教授认为这种方法有利于外科实践,尤其是动脉瘤手术。
作者

  • Raphael Guzman教授1

关键经验
借助GLOW800增强现实荧光,外科医生无需离开术野就可以通过单个增强视图观察大脑解剖结构和血管流动。Guzman教授解释说:“我可以继续进行外科手术,等待染料进入,但是我保留了整个术野的完整三维概观。"
在2018年欧洲神经外科协会(EANS)大会上,Guzman教授分享了两例动脉瘤手术病例,证明了增强现实荧光的益处。请看下面的视频,以及完整的文字记录。他还在另一段视频中分享了他对增强现实荧光的第一印象。
关于增强现实荧光
增强现实荧光和ICG允许以自然颜色观察大脑解剖结构,并通过实时血管流增强,实现全深度感知。
它在神经血管手术中提供了一个增强的视图,以增强在动脉瘤夹闭、动静脉畸形切除、微血管减压或搭桥手术中的信心。
增强现实荧光可以直接在神经外科显微镜的目镜中看到,也可以在数字增强现实显微镜中看到。
本文中包含的医疗保健专业人员的声明仅代表其个人观点和经验。不能反映其所隶属机构的任何观点。
视频转录1
将吲哚菁绿与增强现实荧光配合使用的临床经验
“大家早上好,很高兴来到这里。我是Raphael Guzman。是巴塞尔大学神经外科教授,也是神经外科系副主任。
今天我将谈论神经血管外科手术,主要是关于动脉瘤夹闭和增强现实荧光作为增强现实的一种新模式在我们的神经外科实践中的应用。
今天,我想谈谈我们使用增强现实荧光的经验,这是吲哚菁绿的进一步发展,吲哚箐绿术中成像主要运用于神经外科。我相信你们中的许多人都了解吲哚菁绿,接下来我会讨论下一步的发展。
这只是一个初步的实验。我们已经使用增强现实荧光好几个月了。我主要向您介绍动脉瘤手术,并向您展示,希望使您相信增强现实荧光在一些神经血管外科手术中的优势所在。
接下来我将探讨几点内容。
[01:49]
什么是增强现实?我们都听到过这些词:增强现实、虚拟现实。因此真正的区别在于,在增强现实中,您可以在现实世界的图像(即您通常在显微镜上看到的图像)与增强图像或代表正常解剖结构的增强虚拟图像的叠加之间进行交互体验。从这个意义上来说,它就是血管。
实际上,这种增强现实技术可以帮助您看到在白光显微镜上所看不到的东西。而且您可以在操作显微镜的同时看到其他的信息。在我写这篇文章时,增强现实可以是视觉的,也可以是听觉的,有不同的感官输入。很明显,我们现在谈论的是视觉输入。
[02:41]
这是一个非常简单的增强现实例子:静脉探测仪,这是麻醉师使用的东西。如果您看不到皮表上的静脉,则可以使用这种小设备,它可以真正增强您在皮表下看到的东西,这是一个非常有用的小工具。但我们的想法是一样的:那就是看得更多更远更深刻。
在接下来的几张幻灯片中,我将向您展示几个月来动脉瘤病例的手术视频。
病例1
[03:16 – 09:11]
就像我们看到的那样,患者是一个54岁的男性,偶发性大脑中动脉瘤,轻微的创伤成像,这是一个典型的大脑中动脉瘤病例。这显示了梭形的动脉瘤,有点像双叶动脉瘤。在颈内动脉(ICA)上,这是大脑中动脉(MCA)的一种特殊配置。因此,正如我们在血管造影中进一步成像中所显示的那样,有M1分支,这是一个非常小的颞支,但却是一个关键分支。然后是这里的主要分叉和侧翼血管。
您会发现动脉瘤的形状不规则,此处的小鼻子被认为有可能会有未来出血的危险,因此需要手术夹闭。大家都知道,所有研究都在跨学科委员会中进行了讨论。这是一种方法,我们进行标准的微型翼点开颅手术,暴露出翼状区域,然后为手术做准备。
我们直接进入手术吧,可以看到右边是颞叶、额叶,有时我会使用牵开器,但它的压力很小,这些也无需说太多。看这里的大脑中动脉,动脉瘤的颈部都暴露在外,它不是一个大动脉瘤,所以我们几乎可以将它完全暴露在外。
如前所示,您在这里看到的是一个短暂的颞支,它附着在动脉瘤颈上,需要做好准备。因此在这里准备这个颞支,将其从动脉瘤中释放出来,以便我们实际上可以越过动脉瘤进行夹闭。
[05:12]
接下来就是最后的准备阶段了,很明显,保留所有血管是很重要的,这个大家都知道,没有什么大的讨论必要。我们只是喜欢欣赏些美好的图像。所以这里是一个夹闭应用,我决定手术以一个小的夹闭开始,夹闭应用和动脉瘤完全闭塞是没有问题。所以标准的流程是在夹闭之后,用微多普勒检查血管的通畅性,从而检查正常的血流,这就是我在这里要做的。所有这些都是标准程序。
现在进行动脉瘤手术的下一步,通常是做吲哚菁绿。所以,我们在暗室里进行,你们都知道在暗室里的操作,由于你的屏幕是黑色的,你旁边的住院医师告知你:“染料什么时候进入血管"。因为外科医生是在正常视野中,实际上没有意识到荧光造影剂何时进入血管并显示血管。这就是吲哚菁绿的问题所在。
因此,现在需要做的就是看着黑屏幕,而且需要长时间等待。但这是有意而为之的事,因为终究会等来的。所以现在您看到吲哚菁绿进入,并且记录下了吲哚菁绿,在吲哚菁绿通过之后,已经确认血管是开放的,但是这里有点模糊,所以我停止了手术,走到屏幕前,我记得解剖结构并检查是否能看到所有血管。
但是问题是,这不是增强现实,我失去了我的术野。在我的3D环境中我也失去了方向感。所以,我必须放弃手术,这是我有待改进的地方,我认为随着增强现实荧光的实施,这一情况已经得到改善。
[07:13]
接下来将要介绍下一代,就如大家看到的这是增强现实荧光。我们拥有相同的术野,所以您可以想像我仍在进行手术。我正通过投射、双目镜筒看到血管图像,我会看到血管的荧光。对于某些患者,您将观察到绿色造影剂是如何到达血管的。现在这确实是增强现实了,因为我可以继续进行外科手术并等待染料进入,但是我保留了整个术野的完整三维概观。
我有正常的深度知觉,就像我的显微镜通常有的深度感知能力。我可以放大并检查是否所有的血管是通畅的。不仅如此,还可以看到带有绿色血管的皮质表面,并且可以看到没有更多血流的动脉瘤。
我认为这是一个真正的优势,对我来说,真正的下一步是使用黑屏来增强我们以前的产品,这就是增强现实荧光。过多的技术细节就不再谈论了,这真的是一个非常简单的注入了。就像使用吲哚菁绿一样,它是通过静脉注射染料,所以我告诉麻醉师“我已经准备好进行体内血管显微镜检查了"。然后他便注入了染料,几秒钟后染料就到了它该去的地方,这样我就可以做我的增强图像了。
这只是我手术室中的设置,仅做一点说明。我们使用西门子Pheno(西门子Zeego的新版本)进行术中成像。我们做一个旋转血管造影;您将会看到图像,并且我可以控制我的放置位置。我必须要留下一点颈部,以免颞支受阻。这也是通常的设置。
病例2
[09:12 – 13:38]
我们还有另一个病例,是一位58岁的女性,她也患有轻微的颅脑外伤。有趣的是,您会注意到患者除了这种多叶MCA动脉瘤外,还患有颞叶外动脉或浅表动脉瘤。我让住院医师在夹闭MCA动脉瘤之前先夹闭STA动脉瘤。因此,这是一个很好的病例,每个人都从中受益。
在这里,您会再次看到3D术前血管造影图像,这是一种不规则形状的基础广泛的动脉瘤。如今,我也使用虚拟现实。它是由我们在巴塞尔大学生物工程系开发的软件。因此将虚拟现实作为手术的准备。我将会对此进行展示,因为我认为这实际上增加了手术的准备,既然我可以在这里畅所欲言,所以稍后会进行说明。
[10:16]
所以,在我们去手术室之前,我会和住院医师一起检查这些病例。我们有一个虚拟的手术灯可以发光照明,实际上现在我们正在从各个方面研究动脉瘤的血管解剖学。我真的可以把我们坐在图书馆里产生的想法转移到手术室。我认为这是准备血管手术的另一个方面,我们将这一点整合到夹闭动脉瘤的整个过程中。同样,你可以看到动脉瘤的后壁,在某种程度上又是宽基和多叶状的,这是手术的一个重要考虑因素。
现在您几乎可以想象到动脉瘤的解剖结构,这里是实际的动脉瘤,所以这是在事实发生之后。我们在这里看到一个分支,在分支处看到M2分支。我们看到一个分支,有点模糊,后面的一个分支就是这个。因此不要混淆这个早期的颞支,它在大脑中动脉分叉之前就消失了,这就是这里的血管。
[11:21]
再次,我将向您展示一下这个病例,很抱歉它看起来有点模糊。但同样,这个M2分支附着在动脉瘤的颈部,在准备好后,您会在这里看到腹部,需要夹闭的动脉瘤的腹侧腹部,并且在颞叶的深处看到另一个M2分支。
而且,在手术过程中,我测量了几个动脉瘤夹的大小。首先,我以为我可以用弯曲的动脉瘤夹来夹闭它,但我并不满意,所以最后我决定对分叉处进行夹闭重建,所以应用多个夹,并为散发M2血管留下这个广泛的基础资质
这是第一个夹闭的应用,如果您的脑海中有虚拟图像,那么重要的是要弄清楚该动脉瘤的腹侧部分,分叉的腹侧,然后再在这里重建第二次夹闭,然后再进行第三次迷你夹闭。这是第一个片段捕获到的腹侧基部。
[12:27]
现在,我们又有了这两种模式。您实际上仍然会拥有吲哚菁绿,因此仍会记录黑白图像吲哚菁绿。您仍然可以同时使用这两种,但是在这里我们可以再次很好地看到增强现实,因此我可以继续工作,可以探索所有在黑暗图像中的复杂的血管。
你应该有的东西,现在它来了。我们拥有了近红外光谱技术,近红外图像,这是经典的吲哚菁绿。你可以看到我的仪器是黑色的,以此来填充黑色,所以除非我有这种叠加的血管增强现实,否则我真的我不知道我在哪里。所以,我再说一次,我认为这是这项技术的一个真正优势,确保您在术后所有的血管都畅通无阻。
因此,CaptiView允许您在手术期间观察荧光,如果您愿意,可以打开或关闭荧光。这里是CaptiView中另一条血管的例子。
[13’39]
总之,我认为我们有一个非常有趣的新技术,那就是现在将黑白图像从增强现实荧光图像中分离出来,这可以在一张图片中协调这两种模式,而在之前,正如我所提到的,你必须离开。这是一个实时图像,你可以同时看到白光和荧光。
因此,它是增强现实并且是实时的,具有您从手术室显微镜欣赏到的全深度感知。它能让你在这个领域保持定向,我认为这很关键,我已经在一些动脉瘤病例中使用了它。我认为这将是一个重要的附加工具,为其他病理如动静脉畸形。我认为特别是在动静脉畸形中,你可以同时注射和工作,你可以在DAVF瘘管和在搭桥手术中,看到从动脉的哪里进入,从静脉的哪里流出。
我认为一个有趣的方面是肿瘤手术,我现在应用的技术是一些脑膜瘤病例,我试图保留通过的动脉或重要的引流静脉。实际上,您可以在手术过程中观察所有这些血管是否完好无损,并且可以观察它们是否通过或是否是肿瘤血管。我认为这是对这项技术的补充说明。至此,我的演讲结束了,感谢各位的倾听。"
转录视频2
在血管神经外科中对增强现实荧光的第一印象
“现在我们谈论的是增强现实技术。我们可以看一下血管荧光,这是最开始的视图,背景是黑色的,血管会亮起来。但是现在突然之间,我们的血管亮了起来,但是我们仍然可以看到它周围的大脑结构,这是一种“顿悟"的效果。这是一种情感效果,因为我们突然可以看到更多,我们真的离我们认为的增强现实更近了一步。
这是非常重要的,因为为了使解剖和三维结构保持可见状态,你必须看到它。尽管我们可以想象得到,但一旦你打开血管荧光,解剖结构的其余部分消失了,我们只能看到血管。
但是现在我们实际上可以在3D环境中保持定向,同时看到血管发亮,所以这对我来说,至少对一个神经血管外科医生来说,是一个巨大的优势和成就。
我们第一次使用它时,它就起作用了。因此,这不像是探索一种行不通的新技术,它马上就起作用了,我认为这是一个关键点,因为作为外科医生,您希望某些事情在外科手术中立即起作用。您不想尝试,尤其是不想在患者身上试验。从一开始就是如此。
我非常确信,这是对我们目前设备的一个非常重要的补充,我相信在未来,通过适当的研究,我们还可以证明使用像增强现实荧光这样的技术的优越性。"

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