Согласно немецкому федеральному Статистическому Офису, число пациентов, которых лечат от рака кожи в немецких больницах, выросло значительно в последние годы. Злокачественная меланома или черный рак кожи, является диагнозом, которого боится большинство людей. Раковые клетки могут, например, быть транспортированы жидкостью лимфы в лимфатические узлы.
Это приводит к росту вторичных опухолей или метастазам. Первые лимфатические узлы, которые будут затронуты, упоминаются как лимфатические узлы стража.
Они первые, чтобы получить лимфатический дренаж от злокачественной, первичной опухоли, и если они содержат раковые клетки, вероятно, что другие метастатические опухоли начали расти в другом месте. Лимфатические узлы стража поэтому играют исконную роль в диагнозе и терапии определенных типов рака, таких как кожа, грудь или рак простаты. После вырезания опухоли биопсия лимфатического узла выполнена, чтобы определить, произошел ли метастаз.
Несмотря на достижения в медицинской науке, для врачей все еще трудно определить точное анатомическое местоположение лимфатических узлов стража во время операции и проверить, что затронутые лимфатические узлы были полностью удалены. 3D-ARILE, развитый исследователями в Институте Фраунгофера Исследования Компьютерной графики IGD, предоставляет врачам навигационную помощь для удаления лимфатического узла. Клиника для Дерматологии в Essen University Hospital and Trivisio Prototyping GmbH сотрудничала с исследователями Фраунгофера на этом проекте.
Новая система дополненной реальности, на основе использования очков данных, помогает хирургам определить местонахождение лимфатических узлов при помощи виртуальных маркеров. То, что делает эти очки AR особенными, – то, что они работают в сочетании с сильным медицинским навигационным программным обеспечением, стереоскопической, близкой инфракрасной системой камеры (NIR) и indocyanine зеленой флуоресцентной краской (ICG). «Чтобы сделать затронутые лимфатические узлы видимыми, флуоресцентная краска введена в пациента в прямой близости первичной опухоли.Это тогда распространяется вдоль лимфатических путей и собирается в лимфатических узлах стража», объясняет исследователь Фраунгофера IGD доктор Стефан Весарг.
Краска флюоресцирует, когда выставлено инфракрасному свету, в этом случае произведенному инфракрасными светодиодами. Камеры NIR захватывают флюоресценцию и производят 3D реконструкцию затронутого лимфатического узла. Это виртуальное изображение, показывающее их точное положение, нанесено в режиме реального времени и может быть рассмотрено хирургом через очки данных.
Необходимое программное обеспечение было разработано исследовательской группой в Дармштадте. «В нашем случае ткань, пораженная раком, отмечена зеленым. Таким образом хирург может проверить, что каждый последний след был удален», говорит Весарг.Флуоресцентная краска как альтернатива радиоактивным наноколлоидамДо сих пор врачи использовали технеций-99m в качестве медицинского трассирующего снаряда.
Заменяя этот радиоизотоп флуоресцентной краской ICG, пациенты могут лечиться без риска радиационных побочных эффектов. Время – другой существенный фактор. Уровень радиации, испускаемой лимфатическими узлами, содержащими радиоактивный маркер, очень низкий.
Это заставило использовать сверкание (или гамма) камеры, которые потребовали, чтобы приблизительно 30 минут, чтобы захватить изображения должны были определить точное местоположение лимфатического узла. Очки данных, в отличие от этого, показывают место затронутого лимфатического узла немедленно. Это значительно облегчает напряжение на ИЛИ штат, который больше не должен наблюдать за дополнительным монитором и сравнивать изображение на экране с этим на дисплее камеры. «В результате доктор может сосредоточиться полностью на пациенте и выполнить операции без стычки», говорит Весарг.Удобные для изнашивания очки AR
Другое преимущество очков AR состоит в том, что они легки и чрезвычайно удобны для изнашивания, как дерматологи в Эссенской Университетской клинике подтвердили после выполнения многочисленных тестов. Партнеры, которые разработали систему, остались в тесном контакте в течение проекта, позволив им проектировать навигационную помощь, оптимизированную к потребностям хирурга.Система дополненной реальности включает компоненты аппаратного и программного обеспечения.
Аппаратные средства были разработаны Trivisio Prototyping GmbH. В дополнение к очкам данных с интегрированной камерой и двумя дисплеями, специально разработанными для медицинского применения, компания также развивала два инфракрасных и две визуальных камеры.
Эти четыре оптических устройства объединены в единице, имеющей форму куба, приостановленной из-за операционного стола.Исследовательская группа Фраунгофера IGD была ответственна за развитие программного обеспечения. Это включает систему обработки изображения, которая обнаруживает люминесцентную лампу, испускаемую лимфатическими узлами, использует эти данные, чтобы вычислить их 3D координаты и показывает их положение в очках данных. Программное обеспечение также выполняет необходимую калибровку системы аппаратных средств.
Сложные алгоритмы выполняют вычисления на данных, извлеченных из изображений камеры. Всеми аппаратными средствами можно управлять через 3D-ARILE. Система также включает пользовательский интерфейс для операционного хирурга.Прототип 3D-ARILE будет представлен исследователями на ярмарке Medica в Дюссельдорфе с 13 – 16 ноября.
Arvyss GmbH была выбрана, чтобы продать систему, для которой была подана заявка на патент.