Chirurgia Minim Invazivă
de Alin Moldoveanu, Anca Morar, Oana Bălan
Facultatea de Automatică şi Calculatoare, Universitatea POLITEHNICA din București
Chirurgia Minim Invazivă (CMI) reprezintă o procedură medicală în care un chirurg inserează un laparoscop/endoscop ce conține o cameră video, precum și o serie de instrumente chirurgicale prin incizii de dimensiuni mici sau prin cavități naturale în corpul pacientului.
Această tehnică include 3 tipuri de intervenţii: endoscopia – al cărei scop este examinarea organelor cu ajutorul unor dispozitive tubulare numite endoscoape, laparoscopia – un tip de intervenţie chirurgicală în care instrumentele sunt inserate prin incizii de mici dimensiuni şi NOTES („Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery”), un tip de chirurgie în care accesul la organele interne se face prin intermediul orificiilor naturale. CMI prezintă avantaje clare în faţa clasicelor operaţii deschise: un număr mai mic de incizii (sau chiar deloc), sângerare redusă, recuperare mai rapidă. Tehnica minim invazivă vine în sprijinul pacienţilor şi al medicilor prin faptul că simplifică intervenţiile şi oferă chirurgulului control direct asupra operaţiei. Pe de altă parte, în ciuda avantajelor evidente, există şi o serie de inconvenente în ceea ce priveşte utilizarea CMI, mai ales în cazul chirurgilor neexperimentaţi: dificultatea coordonării dintre mâini şi ochi, slab control asupra instrumentelor, vizibilitate redusă, lipsa percepţiei tactile prin faptul că medicul nu poate atinge sau palpa ţesuturile etc.
Tehnologia vine în sprijinul CMI prin faptul că oferă oportunitatea de a depăşi limitările enumerate mai sus prin intermediul unei soluţii relativ ieftine şi cu potenţial crescut de dezvoltare: Realitatea Virtuală (RV). Aceasta poate fi folosită atât pentru simularea intervențiilor minim invazive în vederea antrenării chirurgilor cât și în telemedicină, prin implementarea interfețelor om-calculator care permit controlul roboților chirurgicali. Astfel, cel mai folosit telerobot în intervențiile chirurgicale minim invazive este sistemul da Vinci. Acest sistem crează un mediu imersiv prin utilizarea vizualizării stereo și a unei interfețe om-calculator cu ajutorul căreia chirurgul coordonează mișcarea instrumentelor.
Imersiunea sistemului provine din translația mișcării spațiale a instrumentelor în dreptul unui sistem de referinţă. Pentru o mai mare fidelitate a mediului virtual, un aspect important îl constituie reproducerea realistă a imaginilor laparoscopice și simularea interacțiunii dintre instrumente și organe. Acest lucru poate fi realizat fie prin utilizarea luminii spectrale în scopul estimării gradului de deformare al ţesuturilor, fie printr-o tehnică bazată pe puncte pentru evidenţierea interacţiunii dintre organe sau dintre ţesuturi şi instrumente.
Totuși, această interacţiune nu poate fi simulată cu precizie maximă. Pe de altă parte, Realitatea Augmentată crează o perspectivă mai amplă asupra câmpului operator, prin faptul că asigură inserarea de date şi informaţii utile pentru medic pe suportul imaginilor preluate de la alte dispozitive. De exemplu, o tehnică uzuală o constituie achiziţionarea pre-operatorie de imagini CT sau RMN şi suprapunerea lor peste imagini din timpul operaţiei, captate de camera video a endoscopului sau a laparoscopului în timp real. Capturile preoperatorii preoperatorii sunt segmentate şi divizate în zone de interes din care se crează modele 3D virtuale. Maparea seturilor de date pre si intra-operatorii nu se realizează perfect din cauza schimbării poziţiei pacientului, a bătăilor inimii şi a mişcării din timpul respiraţiei. Ca posibilă soluţie la această problemă, se ia în calcul identificarea structurilor vasculare sau utilizarea imaginilor pre-operatorii 3D preluate de la ecografe. Domeniul prelucrării imaginilor este folosit pentru a îmbunătăţi vizibilitatea în procedurile minim invazive şi pentru a asigura o întelegere mai clară a structurii şi a comportamentului ţesuturilor. De asemenea, imaginile panoramice lărgesc câmpul vizual al scenei operatorii, iar reconstrucția 3D din capturi laparoscopice stereo sau pe baza informaţiilor de culoare și specularitate conduc la o mai bună distincţie şi localizare a structurilor anatomice. Prin identificarea instrumentelor, a organelor și a gesturilor chirurgilor se asigură un control sporit al intervenţiei și se pot preveni eventualele lezări accidentale ale vaselor de sânge.
În concluzie, progresul în CMI asistată de calculator este strict legat de dezvoltarea tehnicilor de prelucrare a imaginilor şi de soluţiile oferite de domeniul Realităţii Virtuale şi al Realităţii Augmentate. În acest fel, calitatea, gradul de siguranţă şi rezultatele intervenţiilor chirurgicale minim invazive sunt semnificativ ameliorate, spre folosul şi confortul pacienţilor.
Themocracy