VALUTA ZIONE DELL’UTILIZZO DI UN NUOVO SISTEMA DI REALTÀ AUMENTATA INDOSSABILE NEL GUIDA RE PROCEDURE PECUTANEE IN CHIRURGIA VERTEBRALE

Introduzione: Nella chirurgia mini-invasiva ed in particolare nelle procedure percutanee l’atto chirurgico viene eseguito senza che il chirurgo abbia una diretta visualizzazione dell’anatomia del paziente e del campo operatorio. Tra i vari sistemi proposti per suportare il chirurgo negli ultimi anni vi è stato un crescentei interesse verso quelli basati sull’utillizzo della cosidetta “Realtà Aumentata” (RA). I sistemi basati sulla RA consentono di arricchire, “aumentare”, la visione reale del paziente con informazioni virtuali che vengono aggiunte alla scena reale mediante un computer in modo che siano percepite dall’operatore come parte integrante del campo operatorio. Scopo del nostro studio è quello di valutare l’efficacia di un nuovo sistema di realtà aumentata “video seethrought”, indossabile mediante l’utilizzo di un caschetto, nel guidare il posizionamento di un trocar attraverso un peduncolo vertebrale secondo una traiettoria pianificata. Il metodo permette quindi di simulare un accesso vertebrale transpeduncolare senza il ricorso all’utilizzo di una guida radiografica indispensabile invece durante tutte le fasi della procedura standard. Materiali e Metodi: In questo tipo di sistema l’operatore non ha una visione diretta della scena reale che viene invece ripre-sa da due telecamere montate sul caschetto, in corrispondenza degli occhi, e mostrata su due display posti subito dietro le telecamere stesse: telecamera destra – display occhio destro / telecamera sx - display occhio sx. La scena reale, acquisita dalle telecamere, può essere così arricchita con il rendering di modelli 3D paziente specifici ottenuti dall’elaborazione pre-operatoria di immagini radiologiche volumetriche del Paziente. Il nostro sistema è stato testato in vitro con un setup sperimentale nel quale veniva simulato il raggiungimento di un peduncolo vertebrale per via percutanea. Il setup sperimentale è stato preparato nel centro EndoCAS. È stato dapprima generato il modello virtuale della colonna lombare acquisita mediante TC; tale modello è stato quindi utilizzato sia per la pianificazione delle traiettorie in ambiente virtuale che per il setup del sistema di RA. Il modello stampato della colonna vertebrale è stato poi completamente rivestito con gomma siliconica al fine di nascondere ogni riferimento anatomico e poter simulare l’esecuzione di un intervento percutaneo. Sono stati quindi condotti una serie di tests durante i quali, a più chirurghi, è stato chiesto di eseguire la procedura indossando il caschetto con la guida AR senza ricorrere alle immagini radiografiche. L’accuratezza del sistema nel guidare il posizionamento di fili di Kirschner all’interno dei peduncoli vertebrali secondo le traiettorie prestabilite è stata successivamente valutata mediante l’esecuzione di un controllo TC post-operatorio. Risultati: Le traiettorie ottenute con l’impiego della guida AR sono state quindi confrontate con quelle pianificate mediante una registrazione diretta della TC preoperatoria e di quella post-operatoria. È stata quindi valutata la distanza massima tra le traiettorie programmate e quelle ottenute a livello del punto di ingresso di ciascun peduncolo ottenendo un errore medio di 1.48 +/-0.81 mm. Discussione: Dai tests effettuati è emerso che, per l’esecuzione della procedura, la migliore ergonomia è data dalla visualizzazione sul campo operatorio solo delle informazioni strettamente necessarie per l’eseguzione della procedura: visualizzare troppi elementi crea solo maggiore confuzione. Per ciascun peduncolo vertebrale vengono visulazzati sulla cute del Paziente una coppia di mirini virtuali, situati ad altezze diverse, allineati secondo la traiettoria pianificata. Il primo mirino “rosso”, posizionato all’altezza della cute del Paziente, serve ad identificare il punto di ingresso cutaneo del trocar. Il secondo mirino “blu”, posizionato all’altezza della coda del trocar, serve ad identificarne invece la direzione di inserimento: il chirurgo deve prima allineare in maniera co-assiale i due mirini in modo da vederne uno soltanto e successivamente allinearvi la coda del trocar opportunamente repertata tenendo fisso il punto di ingresso cutaneo (2 gradi di libertà rotazionali). Una volta che il trocar è stato riallineato coassialmente ai due mirini la sua posizione viene bloccata ed il chirurgo può procedere con il suo inserimento nel peduncolo vertebrale. Conclusioni: I risultati dei test in vitro sono stati incoraggianti sia in termini di usabilità del sistema sia in termini di ergonomia di visualizzazione con una buon grado di accuratezza al test in vitro. Sebbene i buoni risultati ottenuti indichino la correttezza della strada intrapresa riteniamo che prima della possibile applicazione in ambito clinico del sistema AR proposto siano necessari ulteriori test atti a migliorarne l’ergonomia, l’affidabilità e la robustezza di registrazione.