Планування хірургічного шляху Симулятор

Чому важливий вхідний пункт і кут нахилу

Планування хірургічного шляху перетворює дані візуалізації пацієнта – КТ, МРТ або ультразвук – на 3D-карту, яку хірург або робото-система можуть відпрацювати перед контактом з реальним тканиною. Вибір вхідного пункту на шкірі чи поверхні органу, а також кут підходу, визначають, які структури проходить інструмент у процесі досягнення цілі. Невелика зміна кута або зміщення на кілька сантиметрів може вирішити, чи буде підхід чистим, чи інструмент торкнеться великого судини або нервового пучка. Оскільки тіло не є простим прямою коридором, планувальники повинні враховувати, як шари тканин, кістки та межі органів зміщують ефективний шлях. Правильний вхідний пункт і траєкторія перед операцією зменшують внутрішньоопераційні сюрпризи, скорочують час процедури та знижують ризик кровотечі або пошкодження нервів.

Обчислення запасів безпеки вздовж траєкторії

Після створення 3D-моделі органу, цільової ураження та навколишніх критичних структур, задача планування стає геометричною: для будь-якого кандидата – прямої або криволінійної траєкторії від точки входу до цілі – яке мінімальне відстань до кожної судини чи нерва вздовж шляху? Програмне забезпечення зразкує точки вздовж запланованої траєкторії та вздовж центральної лінії кожної структури, а потім обчислює найближчу пари відстань між ними – по суті, вимірюючи, скільки вільного простору забезпечує інструмент від будь-яких життєво важливих органів. Цю величину зазору порівнюють із порогом безпеки, що базується на діаметрі інструменту, крихкості тканини та вподобаннях хірурга. Якщо мінімальний зазор будь-де вздовж траєкторії падає нижче цього порогу, траєкторія позначена як небезпечна, спонукаючи хірурга відрегулювати точку входу, посилити або знизити кут нахилу, або розглянути криволінійний підхід, який обходить перешкоду замість того, щоб проходити крізь неї.

Балансування найкоротшого шляху, простору та типу тканини

Рідко коли є єдиний очевидний правильний шлях. Найкоротший шлях мінімізує пошкодження тканин і час процедури, але може проходити незвично близько до судини; довгий, обхідний шлях може максимізувати простір, але перетинати більше чутливих або функціонально важливих тканин вздовж шляху. Планувальників змушено враховувати ці компроміси разом із типом тканини – нервова тканина та великі артерії зазвичай вимагають більших запасів безпеки, ніж жирова або сполучна тканина, тому одна й та сама числова відстань може бути прийнятною в одній області і неприйнятною в іншій. Деякі підходи також враховують жорсткість інструменту та очікуваний згин, оскільки гнучкий голку згинається по-іншому, ніж твердий зонд. Результатом є зазвичай невеликий набір кандидатів шляхів, відсортований за складеним балом.

Від екрану планування до операційної

У практиці цей етап планування безпосередньо впливає на робочі процеси, що базуються на іміджевому керівництві та робототехнічній хірургії. Після схвалення траєкторії вона реєструється у фактичному положенні пацієнта в операційній за допомогою маркерів відстеження, внутрішньохірургічної візуалізації або калібрування робочої руки, щоб запланований шлях точно співпадав з реальною анатомією. Системи навігації при проведенні хірургії відображають поточну позицію інструменту поверх плану, попереджаючи команду, якщо інструмент відхиляється від затвердженого коридору. Роботизовані платформи можуть піти далі, автоматично обмежуючи рух у межах запланованої безпекової зони. Цей тісний цикл між передхірурстичною симуляцією та внутрішньооперативною реалізацією є основною причиною того, що мінімально інвазивні та роботизовані процедури розширюються в глибокі, щільно сполучені області тіла.

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Surgical Trajectory Planning Simulator і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.