Přeskočit na obsah

Virtuální realita. Revoluce v předoperačním plánování výkonů

26-DIGI3 VR Foto 2
Augmentovaná virtuální realita umožňuje model promítnout přímo na tělo pacienta při samotné operaci Foto IKEM

Virtuální realita může znamenat přelom v předoperačním plánování transplantací a dalších velmi složitých operačních výkonů. Chirurgové z pražského IKEM novou metodu testují často v kombinaci s 3D tiskem již dva roky a za tuto dobu jim pomohla zvládnout více než stovku komplikovaných výkonů zejména na játrech a ledvinách. Potenciál metody je však mnohem širší – další orgány, další diagnózy, ale také pregraduální i postgraduální výuka a výzkumná činnost.

Čím složitější je operační výkon, tím pečlivější vyžaduje předoperační plánování. Mezi ty nejsložitější výkony patří nepochybně transplantace orgánů. Podle přednosty transplantační chirurgie IKEM docenta Jiřího Froňka vznikla myšlenka 3D tisku a dalších zobrazení už v roce 2012. „Rozjížděli jsme tehdy program párových výměn ledvin, tedy těch takzvaných řetězových transplantací. Potřebovali jsme s kolegy tady i v zahraničí sdílet detaily ledviny, kterou od nás dostanou k transplantaci, a z toho vznikly první 3D tisky,“ vzpomíná Froněk na začátky dnes již poměrně rutinní spolupráce. Využití této moderní metody se však poměrně rychle rozšířilo. „Následná myšlenka byla zobrazení jater, protože od roku 2013 provádíme rutinně splity jater od zemřelého dárce – to znamená rozdělení na dvě části, obvykle dítě a dospělý. A tam potřebujeme velmi přesně plánovat objem, velikost a váhu budoucího transplantátu,“ pokračuje Froněk, podle kterého se však u splitů jater poprvé objevil také problém s časem, resp. s příliš dlouhou dobou přípravy 3D modelu. „Model je krásný, je velmi detailní, ale bohužel jeho tisk zabere dva až tři dny a tolik času často nemáme,“ vysvětluje Jiří Froněk, jak se postupně IKEM propracoval k využívání virtuální reality. Potřeba lepšího předoperačního plánování pak ještě vzrostla v roce 2019, kdy IKEM začal provádět pro celou Českou i Slovenskou republiku rozsáhlé resekce jater u malých dětí. Malá část jater, která dětem po těchto resekcích zůstává, nemusí dostatečně fungovat, a tak jsou tito malí pacienti automaticky zařazováni na čekací listinu. I proto se podle přednosty Jiřího Froňka IKEM začal v roce 2020 intenzivně věnovat virtuální realitě. Ta totiž umožňuje plánování transplantačních i netransplantačních výkonů malých dětí i dospělých. „Virtuální realita a 3D tisky modelů orgánů nám dodávají nový rozměr a možnosti v předoperační i operační přípravě. Můžeme se ještě před samotnou operací nebo i během operace samotné detailně podívat na ty nejdrobnější struktury a promyslet, jak složitou operaci provedeme. Takto jsme se například připravovali v posledních dvou letech na 17 dětských velmi vážných případů a modely jsme vytvářeli i pro 93 dospělých. Navíc můžeme obraz sdílet v reálném čase s užitím headsetu i s dalšími kolegy, a to i v jiných zemích, a diskutovat nad nejlepší variantou operace,“ shrnuje Jiří Froněk přínosy nových technologií.

Zásadní výhodou je rychlost

Samotný 3D model má však podle Froňka několik zásadních limitů. „Za prvé trvá dlouho jeho příprava a za druhé nevidíme dovnitř orgánu. U ledviny nám je to v uvozovkách jedno, protože nás zajímají hlavně cévy a struktury, které z ledviny vycházejí či jsou okolo. U jater je to ale úplně naopak. Struktury, které jsou uvnitř jater, jsou pro nás zásadní. Musíme je pečlivě rozdělit na dvě části tak, abychom žijícímu dárci neublížili a zároveň aby byl transplantát funkční,“ vysvětluje Froněk, podle kterého musí být zákrok na milimetr přesný. Zásadní praktickou výhodou virtuální reality oproti 3D modelům je rychlost přípravy. 3D tisk trvající i několik dní nebyl prakticky využitelný v akutních stavech, příprava modelu pro virtuální realitu však díky speciálnímu softwaru zabere i méně než hodinu (viz časové schéma).

26-DIGI3 VR Časové schéma_časová náročnost VR

V předsálí i na sále

Anatomie jater je velmi složitá, u každého pacienta má orgán tak jedinečnou strukturu, že by se dala téměř přirovnat k otiskům prstů. „Virtuální realita chirurgovi umožňuje si játra před výkonem nebo i během něj zobrazit v celkové perspektivě včetně cévních struktur, což mu žádná jiná metoda nedovolí,“ vysvětluje David Sibřina, vývojář virtuální reality IKEM, a doplňuje, že model nedávno využil například i při simulaci transplantace jater, při které dospělý člověk daroval batoleti štěp svého orgánu. „Mohli jsme simulovat vhodnost velikosti, tvaru i ostatních parametrů štěpu včetně cévních struktur,“ dodává docent Froněk.

Virtuální realita se používá zejména v předoperační přípravě, brýle pro virtuální realitu ale mají chirurgové k dispozici už i na sále. Augmentovaná virtuální realita jim dokonce umožňuje model promítnout i přímo na tělo pacienta při samotné operaci. Model vytvářejí chirurgové ve spolupráci s IT specialisty ze snímků CT a magnetické rezonance, které jim poskytnou radiologové.

„Jedním z našich hlavních cílů bylo poskytnout co nejjednodušší řešení – něco, co si člověk může vzít s sebou domů, do kanceláře, sbalit do batohu. A vlastně jediná činnost, kterou musí opakovat každý den, je zastrčit přístroj do zásuvky a nabít. Nemusí se o to starat, nepotřebuje mít s sebou žádnou velkou výpočetní jednotku, člověka, technika, který by to za něj řešil,“ nastínil vývojář Sibřina flexibilitu jednotky pro virtuální realitu.

K VĚCI...

Virtuální vs. augmentovaná realita

Virtuální realita umožňuje pracovat v simulovaném prostředí, neumožňuje však uživateli vystoupit mimo tento virtuální prostor. Augmentovaná realita oproti ní simulaci ukáže i v reálném prostředí, umožňuje například promítání dat získaných z CT vyšetření a magnetické rezonance přímo na tělo pacienta na sále.

VR IKEM v číslech

V IKEM se virtuální realita používá přes dva roky, kdy začali lékaři s IT specialisty s programem VR pro předoperační přípravu. Za tu dobu bylo vytvořeno 110 modelů, z čehož v 17 případech se jednalo o dětské pacienty.

VR IKEM využití

  • odstranění nádorů jater u dětí a dospělých
  • simulace transplantace od žijícího dárce jater a ledviny
  • příprava příjemce jater k transplantaci
  • příprava jater od zemřelého dárce na split nebo redukci
  • příprava komplikované operace jater a ledvin
  • příprava na implantaci mechanické srdeční podpory
  • plánování velkých hrudních a plicních výkonů

26-DIGI3 VR Foto 3

Brýle pro virtuální realitu mají chirurgové k dispozici už i na sále Foto IKEM

Podpora zvenčí

Jak již bylo řečeno, pro využití virtuální reality v klinické praxi je klíčový software. Licence softwaru pro IKEM pořídila Kapka naděje podporovaná společností Shell. „Díky nim tak bude možné pomoci pacientům v akutních stavech, ve kterých dosud nebylo možné virtuální realitu využít právě kvůli časové náročnosti zpracování modelů,“ uvedla tisková mluvčí IKEM Markéta Šenkýřová. Podle ředitelky Nadačního fondu Kapka naděje Dity Loudilové nadace pomáhá nemocnicím nejen s nedostatkovým vybavením souvisejícím s každodenní péčí, ale i právě v těchto speciálních případech. „Jsme nemocnicím partnerem i v případech, které přesahují standardní rámec – jako je právě virtuální realita nebo před pár lety přístroj na transport bijícího srdce,“ sdělila ředitelka nadace, jejímž hlavním partnerem je společnost Shell Czech Republic, která projekt podpořila částkou 2,3 milionu korun. Přínos nadace vyzdvihl také ředitel IKEM Michal Stiborek. „Velké poděkování patří Nadačnímu fondu Kapka naděje a společnosti Shell, které nám licence na software a novou tiskárnu 3D modelů lidských orgánů pořídily. Navazujeme tak na naši dlouhodobou spolupráci, protože obě společnosti dlouhodobě podporují projekty v oblasti léčby krvetvorby a před třemi lety IKEM pořídily přístroj na převoz bijícího srdce, za což jim patří veliký dík. IKEM byl vždy institucí, kde se propojovala špičková medicína s technologiemi a historicky to byl právě IKEM, který přinášel nová, neotřelá řešení s cílem pomoci těm nejvíce nemocným. U virtuální reality se navíc ukazuje, že by mohla být nápomocná i při výuce mediků tím, že pomáhá přenést zkušenosti a poznatky od erudovaných chirurgů k mladým kolegům nezávisle na plánovaných operacích,“ uzavřel ředitel IKEM Michal Stiborek.

K VĚCI...

Kombinace technologií VR a 3D tisku

Pro předoperační přípravu kombinuje IKEM virtuální realitu s 3D tiskem orgánů. V institutu se dosud využíval 3D tisk pomocí technologií FFF (Fused Filament Fabrication) a SLA (Stereolithography). Těchto modelů IKEM od roku 2018 vytiskl přes 600 kusů. Nyní se modely orgánů budou tisknout pomocí technologie SLS (Selective Laser Sintering), který spojuje prášek pomocí laseru vrstvu po vrstvě. „Nespotřebovaný materiál podporuje anatomické modely během tisku, takže můžeme vytvářet složité anatomické modely bez nutnosti podpůrných struktur. Dále celý proces významně zkvalitní kompletní vizualizaci, protože nám umožní vizualizovat, zhmotnit i dosud příliš malé vaskulární struktury menší než 1 mm. Ve výsledku pak chirurgové mají možnost takové modely využít nejen jako přípravu před výkonem, ale i v průběhu rozhodování při samotném výkonu,“ vysvětlil Ing. Petr Raška, MHA, vedoucí Odboru informatiky IKEM.

Sdílejte článek

Doporučené

Kolibříci šíří osvětu o alopecii

24. 1. 2023

V České republice vznikla relativně nedávno organizace, která usiluje o osvětu široké veřejnosti o alopecii. Snaží se tak podpořit tisíce lidí, kteří…