增強現(xiàn)實技術如何改變血管神經(jīng)外科

2021年3月15日   訪談
增強現(xiàn)實技術如何改變血管神經(jīng)外科
Raphael Guzman教授的發(fā)言
增強現(xiàn)實正在改變外科手術，新的信息有助于提高手術的精確度和安全性。尤其是在血管神經(jīng)外科，增強現(xiàn)實正在重新定義可視化標準。
Raphael Guzman教授是瑞士巴塞爾大學神經(jīng)外科教授和神經(jīng)外科系副主任。他使用的增強現(xiàn)實熒光是一種血管熒光成像的新方法。Raphael Guzman教授認為這種方法有利于外科實踐，尤其是動脈瘤手術。
作者

• Raphael Guzman教授1

關鍵經(jīng)驗
借助GLOW800增強現(xiàn)實熒光，外科醫(yī)生無需離開術野就可以通過單個增強視圖觀察大腦解剖結構和血管流動。Guzman教授解釋說：“我可以繼續(xù)進行外科手術，等待染料進入，但是我保留了整個術野的完整三維概觀。"
在2018年歐洲神經(jīng)外科協(xié)會（EANS）大會上，Guzman教授分享了兩例動脈瘤手術病例，證明了增強現(xiàn)實熒光的益處。請看下面的視頻，以及完整的文字記錄。他還在另一段視頻中分享了他對增強現(xiàn)實熒光的第一印象。
關于增強現(xiàn)實熒光
增強現(xiàn)實熒光和ICG允許以自然顏色觀察大腦解剖結構，并通過實時血管流增強，實現(xiàn)全深度感知。
它在神經(jīng)血管手術中提供了一個增強的視圖，以增強在動脈瘤夾閉、動靜脈畸形切除、微血管減壓或搭橋手術中的信心。
增強現(xiàn)實熒光可以直接在神經(jīng)外科顯微鏡的目鏡中看到，也可以在數(shù)字增強現(xiàn)實顯微鏡中看到。
本文中包含的醫(yī)療保健專業(yè)人員的聲明僅代表其個人觀點和經(jīng)驗。不能反映其所隸屬機構的任何觀點。
視頻轉(zhuǎn)錄1
將吲哚菁綠與增強現(xiàn)實熒光配合使用的臨床經(jīng)驗
“大家早上好，很高興來到這里。我是Raphael Guzman。是巴塞爾大學神經(jīng)外科教授，也是神經(jīng)外科系副主任。
今天我將談論神經(jīng)血管外科手術，主要是關于動脈瘤夾閉和增強現(xiàn)實熒光作為增強現(xiàn)實的一種新模式在我們的神經(jīng)外科實踐中的應用。
今天，我想談談我們使用增強現(xiàn)實熒光的經(jīng)驗，這是吲哚菁綠的進一步發(fā)展，吲哚箐綠術中成像主要運用于神經(jīng)外科。我相信你們中的許多人都了解吲哚菁綠，接下來我會討論下一步的發(fā)展。
這只是一個初步的實驗。我們已經(jīng)使用增強現(xiàn)實熒光好幾個月了。我主要向您介紹動脈瘤手術，并向您展示，希望使您相信增強現(xiàn)實熒光在一些神經(jīng)血管外科手術中的優(yōu)勢所在。
接下來我將探討幾點內(nèi)容。
[01:49]
什么是增強現(xiàn)實？我們都聽到過這些詞：增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實。因此真正的區(qū)別在于，在增強現(xiàn)實中，您可以在現(xiàn)實世界的圖像（即您通常在顯微鏡上看到的圖像）與增強圖像或代表正常解剖結構的增強虛擬圖像的疊加之間進行交互體驗。從這個意義上來說，它就是血管。
實際上，這種增強現(xiàn)實技術可以幫助您看到在白光顯微鏡上所看不到的東西。而且您可以在操作顯微鏡的同時看到其他的信息。在我寫這篇文章時，增強現(xiàn)實可以是視覺的，也可以是聽覺的，有不同的感官輸入。很明顯，我們現(xiàn)在談論的是視覺輸入。
[02:41]
這是一個非常簡單的增強現(xiàn)實例子：靜脈探測儀，這是麻醉師使用的東西。如果您看不到皮表上的靜脈，則可以使用這種小設備，它可以真正增強您在皮表下看到的東西，這是一個非常有用的小工具。但我們的想法是一樣的：那就是看得更多更遠更深刻。
在接下來的幾張幻燈片中，我將向您展示幾個月來動脈瘤病例的手術視頻。
病例1
[03:16 – 09:11]
就像我們看到的那樣，患者是一個54歲的男性，偶發(fā)性大腦中動脈瘤，輕微的創(chuàng)傷成像，這是一個典型的大腦中動脈瘤病例。這顯示了梭形的動脈瘤，有點像雙葉動脈瘤。在頸內(nèi)動脈（ICA）上，這是大腦中動脈（MCA）的一種特殊配置。因此，正如我們在血管造影中進一步成像中所顯示的那樣，有M1分支，這是一個非常小的顳支，但卻是一個關鍵分支。然后是這里的主要分叉和側翼血管。
您會發(fā)現(xiàn)動脈瘤的形狀不規(guī)則，此處的小鼻子被認為有可能會有未來出血的危險，因此需要手術夾閉。大家都知道，所有研究都在跨學科委員會中進行了討論。這是一種方法，我們進行標準的微型翼點開顱手術，暴露出翼狀區(qū)域，然后為手術做準備。
我們直接進入手術吧，可以看到右邊是顳葉、額葉，有時我會使用牽開器，但它的壓力很小，這些也無需說太多?？催@里的大腦中動脈，動脈瘤的頸部都暴露在外，它不是一個大動脈瘤，所以我們幾乎可以將它*暴露在外。
如前所示，您在這里看到的是一個短暫的顳支，它附著在動脈瘤頸上，需要做好準備。因此在這里準備這個顳支，將其從動脈瘤中釋放出來，以便我們實際上可以越過動脈瘤進行夾閉。
[05:12]
接下來就是最后的準備階段了，很明顯，保留所有血管是很重要的，這個大家都知道，沒有什么大的討論必要。我們只是喜歡欣賞些美好的圖像。所以這里是一個夾閉應用，我決定手術以一個小的夾閉開始，夾閉應用和動脈瘤*閉塞是沒有問題。所以標準的流程是在夾閉之后，用微多普勒檢查血管的通暢性，從而檢查正常的血流，這就是我在這里要做的。所有這些都是標準程序。
現(xiàn)在進行動脈瘤手術的下一步，通常是做吲哚菁綠。所以，我們在暗室里進行，你們都知道在暗室里的操作，由于你的屏幕是黑色的，你旁邊的住院醫(yī)師告知你：“染料什么時候進入血管"。因為外科醫(yī)生是在正常視野中，實際上沒有意識到熒光造影劑何時進入血管并顯示血管。這就是吲哚菁綠的問題所在。
因此，現(xiàn)在需要做的就是看著黑屏幕，而且需要長時間等待。但這是有意而為之的事，因為終究會等來的。所以現(xiàn)在您看到吲哚菁綠進入，并且記錄下了吲哚菁綠，在吲哚菁綠通過之后，已經(jīng)確認血管是開放的，但是這里有點模糊，所以我停止了手術，走到屏幕前，我記得解剖結構并檢查是否能看到所有血管。
但是問題是，這不是增強現(xiàn)實，我失去了我的術野。在我的3D環(huán)境中我也失去了方向感。所以，我必須放棄手術，這是我有待改進的地方，我認為隨著增強現(xiàn)實熒光的實施，這一情況已經(jīng)得到改善。
[07:13]
接下來將要介紹下一代，就如大家看到的這是增強現(xiàn)實熒光。我們擁有相同的術野，所以您可以想像我仍在進行手術。我正通過投射、雙目鏡筒看到血管圖像，我會看到血管的熒光。對于某些患者，您將觀察到綠色造影劑是如何到達血管的?，F(xiàn)在這確實是增強現(xiàn)實了，因為我可以繼續(xù)進行外科手術并等待染料進入，但是我保留了整個術野的完整三維概觀。
我有正常的深度知覺，就像我的顯微鏡通常有的深度感知能力。我可以放大并檢查是否所有的血管是通暢的。不僅如此，還可以看到帶有綠色血管的皮質(zhì)表面，并且可以看到?jīng)]有更多血流的動脈瘤。
我認為這是一個真正的優(yōu)勢，對我來說，真正的下一步是使用黑屏來增強我們以前的產(chǎn)品，這就是增強現(xiàn)實熒光。過多的技術細節(jié)就不再談論了，這真的是一個非常簡單的注入了。就像使用吲哚菁綠一樣，它是通過靜脈注射染料，所以我告訴麻醉師“我已經(jīng)準備好進行體內(nèi)血管顯微鏡檢查了"。然后他便注入了染料，幾秒鐘后染料就到了它該去的地方，這樣我就可以做我的增強圖像了。
這只是我手術室中的設置，僅做一點說明。我們使用西門子Pheno（西門子Zeego的新版本）進行術中成像。我們做一個旋轉(zhuǎn)血管造影；您將會看到圖像，并且我可以控制我的放置位置。我必須要留下一點頸部，以免顳支受阻。這也是通常的設置。
病例2
[09:12 – 13:38]
我們還有另一個病例，是一位58歲的女性，她也患有輕微的顱腦外傷。有趣的是，您會注意到患者除了這種多葉MCA動脈瘤外，還患有顳葉外動脈或淺表動脈瘤。我讓住院醫(yī)師在夾閉MCA動脈瘤之前先夾閉STA動脈瘤。因此，這是一個很好的病例，每個人都從中受益。
在這里，您會再次看到3D術前血管造影圖像，這是一種不規(guī)則形狀的基礎廣泛的動脈瘤。如今，我也使用虛擬現(xiàn)實。它是由我們在巴塞爾大學生物工程系開發(fā)的軟件。因此將虛擬現(xiàn)實作為手術的準備。我將會對此進行展示，因為我認為這實際上增加了手術的準備，既然我可以在這里暢所欲言，所以稍后會進行說明。
[10:16]
所以，在我們?nèi)ナ中g室之前，我會和住院醫(yī)師一起檢查這些病例。我們有一個虛擬的手術燈可以發(fā)光照明，實際上現(xiàn)在我們正在從各個方面研究動脈瘤的血管解剖學。我真的可以把我們坐在圖書館里產(chǎn)生的想法轉(zhuǎn)移到手術室。我認為這是準備血管手術的另一個方面，我們將這一點整合到夾閉動脈瘤的整個過程中。同樣，你可以看到動脈瘤的后壁，在某種程度上又是寬基和多葉狀的，這是手術的一個重要考慮因素。
現(xiàn)在您幾乎可以想象到動脈瘤的解剖結構，這里是實際的動脈瘤，所以這是在事實發(fā)生之后。我們在這里看到一個分支，在分支處看到M2分支。我們看到一個分支，有點模糊，后面的一個分支就是這個。因此不要混淆這個早期的顳支，它在大腦中動脈分叉之前就消失了，這就是這里的血管。
[11:21]
再次，我將向您展示一下這個病例，很抱歉它看起來有點模糊。但同樣，這個M2分支附著在動脈瘤的頸部，在準備好后，您會在這里看到腹部，需要夾閉的動脈瘤的腹側腹部，并且在顳葉的深處看到另一個M2分支。
而且，在手術過程中，我測量了幾個動脈瘤夾的大小。首先，我以為我可以用彎曲的動脈瘤夾來夾閉它，但我并不滿意，所以最后我決定對分叉處進行夾閉重建，所以應用多個夾，并為散發(fā)M2血管留下這個廣泛的基礎資質(zhì)。
這是第一個夾閉的應用，如果您的腦海中有虛擬圖像，那么重要的是要弄清楚該動脈瘤的腹側部分，分叉的腹側，然后再在這里重建第二次夾閉，然后再進行第三次迷你夾閉。這是第一個片段捕獲到的腹側基部。
[12:27]
現(xiàn)在，我們又有了這兩種模式。您實際上仍然會擁有吲哚菁綠，因此仍會記錄黑白圖像吲哚菁綠。您仍然可以同時使用這兩種，但是在這里我們可以再次很好地看到增強現(xiàn)實，因此我可以繼續(xù)工作，可以探索所有在黑暗圖像中的復雜的血管。
你應該有的東西，現(xiàn)在它來了。我們擁有了近紅外光譜技術，近紅外圖像，這是經(jīng)典的吲哚菁綠。你可以看到我的儀器是黑色的，以此來填充黑色，所以除非我有這種疊加的血管增強現(xiàn)實，否則我真的我不知道我在哪里。所以，我再說一次，我認為這是這項技術的一個真正優(yōu)勢，確保您在術后所有的血管都暢通無阻。
因此，CaptiView允許您在手術期間觀察熒光，如果您愿意，可以打開或關閉熒光。這里是CaptiView中另一條血管的例子。
[13’39]
總之，我認為我們有一個非常有趣的新技術，那就是現(xiàn)在將黑白圖像從增強現(xiàn)實熒光圖像中分離出來，這可以在一張圖片中協(xié)調(diào)這兩種模式，而在之前，正如我所提到的，你必須離開。這是一個實時圖像，你可以同時看到白光和熒光。
因此，它是增強現(xiàn)實并且是實時的，具有您從手術室顯微鏡欣賞到的全深度感知。它能讓你在這個領域保持定向，我認為這很關鍵，我已經(jīng)在一些動脈瘤病例中使用了它。我認為這將是一個重要的附加工具，為其他病理如動靜脈畸形。我認為特別是在動靜脈畸形中，你可以同時注射和工作，你可以在DAVF瘺管和在搭橋手術中，看到從動脈的哪里進入，從靜脈的哪里流出。
我認為一個有趣的方面是腫瘤手術，我現(xiàn)在應用的技術是一些腦膜瘤病例，我試圖保留通過的動脈或重要的引流靜脈。實際上，您可以在手術過程中觀察所有這些血管是否完好無損，并且可以觀察它們是否通過或是否是腫瘤血管。我認為這是對這項技術的補充說明。至此，我的演講結束了，感謝各位的傾聽。"
轉(zhuǎn)錄視頻2
在血管神經(jīng)外科中對增強現(xiàn)實熒光的第一印象
“現(xiàn)在我們談論的是增強現(xiàn)實技術。我們可以看一下血管熒光，這是最開始的視圖，背景是黑色的，血管會亮起來。但是現(xiàn)在突然之間，我們的血管亮了起來，但是我們?nèi)匀豢梢钥吹剿車拇竽X結構，這是一種“頓悟"的效果。這是一種情感效果，因為我們突然可以看到更多，我們真的離我們認為的增強現(xiàn)實更近了一步。
這是非常重要的，因為為了使解剖和三維結構保持可見狀態(tài)，你必須看到它。盡管我們可以想象得到，但一旦你打開血管熒光，解剖結構的其余部分消失了，我們只能看到血管。
但是現(xiàn)在我們實際上可以在3D環(huán)境中保持定向，同時看到血管發(fā)亮，所以這對我來說，至少對一個神經(jīng)血管外科醫(yī)生來說，是一個巨大的優(yōu)勢和成就。
我們第一次使用它時，它就起作用了。因此，這不像是探索一種行不通的新技術，它馬上就起作用了，我認為這是一個關鍵點，因為作為外科醫(yī)生，您希望某些事情在外科手術中立即起作用。您不想嘗試，尤其是不想在患者身上試驗。從一開始就是如此。
我非常確信，這是對我們目前設備的一個非常重要的補充，我相信在未來，通過適當?shù)难芯?，我們還可以證明使用像增強現(xiàn)實熒光這樣的技術的*性。"

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