Инновационные технологии визуализации в торакальной хирургии

Способность хирурга визуализировать операционное поле и мишень в сочетании с соответствующими инструментами для выполнения торакальных хирургических манипуляций была и остается важнейшей составляющей специальности. Эндоскопическая система стержневой линзы, популяризированная в 1990-х годах, произвела революцию в том, как выполняются хирургические вмешательства: она позволила хирургу «войти», фактически, в любую полость тела и обеспечила специалисту «крупный план» — увеличенный и хорошо освещенный вид операционного поля. Что уж говорить о развитии небольших торакоскопов, камер с выведением изображения высокой четкости, систем 3D-зрения и эндоскопов с переменным широким углом обзора — они улучшили минимально инвазивную торакальную хирургию, сделав ее более безопасной, легко адаптируемой и менее инвазивной.

Однако в современных конструкциях торакоскопов имеется ряд недостатков. Во-первых, они занимают важное экстраторакальное пространство (независимо от того, кто ими управляет — ассистент или механическая роботизированная рука). Даже в случае использования автоматизированной эндоскопической системы для оптимального позиционирования (AESOP) различные кабели и камеры, манипуляторы и инструменты отрицательно влияют на хирургическую эргономику. Во-вторых, торакоскоп занимает портовое место или часть разреза, что неизбежно требует дополнительного или большего разреза и может привести к увеличению объема операции.

Кроме того, из-за фиксированного положения торакоскопа относительно места установки троакара направление инструмента и, следовательно, получаемый объем изображения ограничены. Потенциально это можно решить при помощи торакоскопических устройств с собственным источником света и беспроводной передачей изображения, которые могут быть установлены в плевральную полость с возможностью прикрепления к грудной стенке.

Одним из таких решений является создание магнитной системы крепления и наведения. Магнитная система крепления и наведения сама по себе не нова, но до настоящего времени такие системы представляли из себя крупные, тяжелые, жесткие конструкции, строящиеся в основном из металлических элементов. Очевидно, это не самый удачный выбор для торакальной хирургии. Эволюция магнитной системы крепления и наведения — это беспроводной управляемый мягкий эндоскоп (WSSE), который меньше и легче. При его создании используется мягкий корпус из полимеров для размещения основных компонентов камеры. Это не только повышает маневренную способность камеры внутри плевральной полости, но и экономит затраты, а также открывает возможность подгонки контура WSSE к форме грудной клетки пациента с помощью 3D-печати. Размещение нескольких WSSE в плевральной полости может обеспечить равномерную визуализацию операционного участка, что делает операцию более безопасной. Кроме того, движение WSSE по грудной стенке и направление взгляда могут быть компьютеризированы и автоматизированы на основе отслеживания движений глаз хирурга, что приводит всю систему WSSE к полной автоматизации.
.

В случае с отслеживанием движений глаз хирурга, нельзя не упомянуть о такой инновации в 3D-визуализации, как технология Eye Tracking, которая позволяет добиться 3D-торакоскопической визуализации без использования очков. Хотя эта технология пока находится в разработке, она имеет большой потенциал для широкого применения в малоинвазивной хирургии.

Еще одним направлением развития хирургической визуализации является инновационный подход к проектированию операционного образа для хирурга. На протяжении десятилетий хирурги и их помощники придерживались концепции пристального взгляда на неподвижный монитор в процессе работы. Помимо того, что это может повлиять на операционную эргономику и положение тела хирурга, чаще всего хирургический помощник является преградой, которая «загораживает» вид с монитора.

Нельзя не отметить и то, что для блоков, которые размещены не на потолке, монитор занимает драгоценное пространство в операционной. Применение технологии смарт-очков, аналогичных Google-очкам, которые оснащены близким к глазам дисплеем для записи видеоизображений, телементоринга и интернет-поиска, в клинической медицине не является чем-то новым. Смарт-очки также могут повысить безопасность процедур, благодаря тому, что оператор может отслеживать жизненно важные показатели пациента без необходимости поворачиваться, чтобы взглянуть на монитор. Также присутствует возможность загружать радиологические изображения для оценки непосредственно во время процедуры.

Совсем недавно появилась новая форма близкого для глаза дисплея — «умная» контактная линза. Первоначально устройство разрабатывалось как биосенсор для определения таких параметров, как уровень глюкозы в слезах у диабетиков, но впоследствии появилась идея оборудовать беспроводную контактную линзу автономным питанием и органическим люминесцентным дисплеем для выполнения функций видеозаписи, а также хранения и воспроизведения изображений, которыми можно управлять с помощью определенных мигающих движений глаз. Камера и дисплей в «умной» контактной линзе будут иметь такие функции, как автофокус, автоматическая регулировка экспозиции и регулируемый зум.

Очевидно, что есть множество проблем, которые необходимо преодолеть для использования такой футуристичной технологии. Одна из них, связанная с безопасностью, была выявлена еще на раннем этапе: большое количество электромагнитных волн, излучаемых электроникой, могут вызывать такое заболевание, как ранняя катаракта. Требуется новый материал для контактных линз, который является прозрачным, биосовместимым и к тому же способен экранировать электромагнитные волны. Многообещающим кандидатом является графен — атомарно тонкий углеродный материал с двумерной гексагональной решеткой, который используется для покрытия линзы, обеспечивая превосходную защиту от электромагнитных волн [13]. Sony, Google, Samsung и LG разрабатывают технологию, связанную со смарт-контактными линзами, которая в ближайшем будущем приблизит нас к дополненной реальности, что также может иметь важные точки приложения в хирургии, особенно в сочетании с операцией в реальном времени (а также при применении технологии WSSE). Таким образом, нынешние громоздкие мониторы и наборы видеолампового инструмента вскоре могут быть заменены торакоскопическим проецированием изображений через умные очки или умные контактные линзы.

Ожидается дальнейшее развитие этих технологий визуализации.

Источники:

1. Ng CSH, Rocco G, Wong RHL, Lau RWH, Yu SCH, Yim APC. Uniportal and single incision video assisted thoracic surgery—the state of the art. Interact CardioVasc Thorac Surg 2014;19:661–6.
2. Ng CSH, Wong RHL, Lau RWH, Yim APC. Single port video-assisted thoracic surgery: advancing scope technology. Eur J Cardiothorac Surg 2015;47:751.
3. He J, Ang KL, Hao Z, Shen J, Pan H, Li J et al. The comparison between novel and traditional three-dimensional image system in thoracoscopy: glasses-less vs. glass. J Thorac Dis 2016;8:3075–80.
4. Cadeddu J, Fernandez R, Desai M, Bergs R, Tracy C, Tang SJ et al.Novelmag-netically guided intra-abdominal camera to facilitate laparoendoscopic single-site surgery: initial human experience. Surg Endosc 2009;23:1894–9.
5. Bradford LS, Boruta DM. Laparoendoscopic single-site surgery in gynecology: a review of the literature, tools, and techniques. Obstet Gynecol Surg 2013;68:295–304.
6. Best SL, Bergs R, Scott DJ, Fernandez R, Mashaud LB, Cadeddu JA. Solo surgeon laparoendoscopic single site nephrectomy facilitated by new generation magnetically anchored and guided systems camera. J Endourol 2012;26:214–8.
7. Li Z, Ng CSH. Future of uniportal video-assisted thoracoscopic surgery—emerging technology. Ann Cardiothorac Surg 2016;5:127–32.