Автор(ы): Кузьмин Д.М., Пащинин А.Н., Фионова Т.В.
Город: Санкт-Петербург
Учреждение: ФГБОУ ВО СЗГМУ им. И.И. Мечникова Минздрава России
Актуальность
Развитие передовых технологий в медицине таких, как виртуальная и дополненная реальность (VR), позволяют добиться более детальной визуализации анатомии и патологических изменений органов и систем человека, что может широко использоваться в обучении и практической деятельности. Использование трехмерных компьютерных технологий целесообразно в процессе планирования и дальнейшей реализации оперативного лечения. Шлемы и очки виртуальной реальности выступают в качестве инструмента для создания объемной среды, что расширяет возможности визуализации и более точно передает детали хирургического поля за счет эффекта стереопсиса, который отсутствует при использовании стандартного микроскопа или эндоскопа. Помимо этого, применение шлема VR также повышает качество работы хирурга за счет использования минимального набора инструментов в процессе оперативного лечения и снижает риски инфицирования медицинского персонала.
Цель
Разработка способа прицельной визуализации хирургического поля в оториноларингологии с использованием феномена стереопсиса.
Материалы и методы
Для экспериментально-клинического исследования использовался кадаверный материал височной кости человека и головы животных: барана (2 образца) и кролика (3 образца). Перечень хирургических манипуляций включал: шунтирование барабанной полости и отслойка меатотимпанального лоскута на височной кости человека, синусотомия и септопластика на кадаверном материале головы барана и оссикулопластика на голове кролика. Для изучения функциональной анатомии каждой экспериментальной животной модели выполнена МСКТ на 64-срезовом компьютерном томографе ToshibaAquilionOne (Япония) с толщиной среза 0.5 мм. В качестве методов визуализации операционного поля выбраны: эндоскоп Хопкинса 0о и 30о, стационарный бинокулярный микроскоп, а также визуализация в шлеме виртуальной реальности. Одним из ключевых методов визуализации были очки виртуальной реальности, для которых был разработан дистанционный адаптер, предназначенный для трансляции изображения с хирургической раны в режиме реального времени, используя феномен стереопсиса. .После выполнения хирургических манипуляций каждому хирургу было предложено оценить эффективность проделанной работы при помощи международной системы анкетирования «NASA TaskLoadIndex»
Результаты
Таким образом по результатам анкетирования у участников эксперимента показатель “умственное истощение” при выполнении поставленных задач методом трехмерной визуализации хирургического поля, был выше на 20%. Данный феномен связан с поступлением исчерпывающего потока информации в головной мозг, который при двухмерной визуализации поступает в неполном объеме. Таким образом, большая детализация и глубина хирургического поля требует более сложного ментального анализа, что положительно сказывается на показателе “усилие”. Соотношение уровня ”физической активности” при выполнении задач было статистически не значимо при использовании двух методов визуализации. Темп выполнения работы, используя очки виртуальной реальности, замедлялся, вследствие дополнительной траты времени на обучение новому методу и адаптации к условиям трехмерной среды. Тем не менее, в трехмерном пространстве все участники эксперимента успешно справились с поставленными задачами, а также показали высокий уровень удовлетворенности полученными результатами. В связи с этим получен более низкий уровень оценки субъективной рабочей нагрузки на врача в условиях трехмерной визуализации операционного поля. Данный фактор необходимо рассматривать как положительный эффект применения феномена стереопсиса, позволяющий воспринимать пространственную глубину раны и тем самым расширить возможности хирургического вмешательства и улучшить производительность работы оператора. Из отрицательных сторон устройства хирурги отметили периодически возникающие помехи при передачи видеосигнала, а также запотевание линз шлема виртуальной реальности.
Обсуждение
В настоящем исследовании мы задались целью улучшить метод визуализации хирургического поля при выполнении оперативных вмешательств в отохирургии и ринохирургии. Изучение и применение объемной визуализации является новой областью в ЛОР-хирургии, которая позволяет уменьшить количество интраоперационных травм, а также детализировать анатомические структуры, расширяя возможности хирургического доступа. Изучение данного вопроса в период распространения SARS-COV-2 потребовал нестандартно подойти к решению проблемы, так как неизвестный инфекционный статус пациентов повышает риск возможного инфицирования врача с контаминацией вируса на всем операционном оборудовании. Применение шлема виртуальной реальности позволит сократить количество используемого громоздкого оборудования. Из преимуществ следует подчеркнуть сопоставление оптической оси между рабочей частью инструмента и зрительным анализатором хирурга, что исключает десинхронизацию глаз и рук оператора и снижает давление на шейный отдел позвоночника, которое обычно наблюдается при взгляде на экран монитора. Применение очков виртуальной реальности в практике ЛОР-специалиста возможно при выполнении эндоскопических процедур в полости носа, гортани и эндоскопической хирургии уха. Также модифицированный метод может быть рекомендован для использования эндоскопистами, хирургами общей практики и реаниматологами. Основным недостатком предлагаемого метода является периодическая потеря видеосигнала при его дистанционной fpv передачи.
Выводы
Полученные результаты экспериментально-клинической работы показывают, что использование шлема виртуальной реальности в оторинохирургии позволяет реализовать феномен стереопсиса как качественно улучшенный метод видеоскопии хирургической раны.
Денис Кузьмин
