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Un simulatore per neurochirurghi
Un nuovo simulatore che consente ai neurochirurghi di provare prima di operare, come i piloti su un simulatore di volo, potrebbe rivoluzionare il modo in cui i medici si addestrano e gestiscono la chirurgia cerebrale.
Incisione virtuale: Un membro del team mostra il nuovo sistema di simulazione.
NeuroTouch, il prototipo di simulatore sviluppato dal National Research Council (NRC) del Canada e da diversi altri gruppi di ricerca, offre ai chirurghi una prova nella realtà virtuale prima di entrare in sala operatoria, riducendo potenzialmente gli errori.
Innanzitutto, i dati del paziente dalla risonanza magnetica funzionale (fMRI) vengono resi in un modello 3D ad alta risoluzione del cervello di un individuo. Dopo che il modello è stato caricato nel sistema, i medici possono toccare e manipolare tumori e altri oggetti virtuali sugli schermi in tempo reale utilizzando uno strumento fisico simile a un bisturi. Lo strumento ha sei gradi di libertà e ricrea il feedback di forza dello strumento reale e la resistenza variabile del tessuto nelle regioni del cervello con diversa durezza. Nel frattempo, le immagini sullo schermo fotorealistiche mostrano l'intervento simulato, tra cui sanguinamento e materia grigia pulsante.
Questo è il primo simulatore a integrare completamente l'elaborazione di immagini mediche, modelli di materiali, modellazione a elementi finiti, grafica e tecnologie tattili per creare una simulazione specifica per il paziente, afferma Ryan D'Arcy, un neuroscienziato dell'NRC che ha contribuito a sviluppare NeuroTouch. Un'altra caratteristica degna di nota è l'incorporazione di dati di mappatura cerebrale funzionale da fMRI. Ciò consente alle regioni critiche del cervello, come le aree del linguaggio, di essere visualizzate in modo più accurato, afferma D'Arcy.
Il progetto triennale da 9,1 milioni di dollari per lo sviluppo di un simulatore di neurochirurgia è iniziato nell'aprile 2008 e coinvolge circa 50 medici e ingegneri provenienti da tutto il Canada. Il progetto ha segnato una pietra miliare il mese scorso quando i chirurghi di Halifax, in Nuova Scozia, lo hanno usato per provare prima di operare su una donna di 48 anni con un tumore benigno vicino al centro del linguaggio del suo cervello. L'operazione, durata cinque ore, è andata a buon fine e la donna è stata dimessa il giorno successivo. Sebbene la procedura fosse relativamente semplice, era la prima volta che veniva utilizzato un simulatore per eseguire un'operazione del genere.
Il chirurgo capo David Clarke del Queen Elizabeth II Health Sciences Center di Halifax ha elogiato il prototipo per essere molto realistico. Il team chirurgico è andato lì con una conoscenza e una fiducia che altrimenti non avremmo potuto avere, ha detto Clarke dopo l'intervento. Penso che questo non sia solo un bene in termini di discussioni con i pazienti in anticipo, ma sia un bene per il loro esito chirurgico complessivo.
Poiché le operazioni al cervello diventano meno invasive ma più complesse, i chirurghi più giovani possono essere addestrati meglio utilizzando un simulatore, afferma Rolando Del Maestro del Montreal Neurological Institute and Hospital, che è stato coinvolto nel progetto. Noi neurochirurghi saremo come piloti simulatori, quindi possiamo scoprire se le nostre capacità sono a un certo livello, afferma Del Maestro, che aggiunge che il simulatore potrebbe aiutare ad accelerare l'addestramento.
Abhijit Guha, un neurochirurgo dell'Hospital for Sick Children di Toronto, non affiliato a NeuroTouch, afferma che la chirurgia virtuale non sostituirà mai quella reale. Un punto debole del sistema è che si basa su scansioni MRI d'archivio, che potrebbero non essere valide man mano che l'intervento chirurgico procede a causa dei cambiamenti nel cervello e nel liquido cerebrospinale, afferma Guha. Inoltre, c'è il fattore giudizio, specialmente quando qualcosa va storto.
Una limitazione tecnica del prototipo è che può rappresentare solo tumori vicini alla superficie del cervello e i chirurghi possono usare solo una mano. Lo sviluppo continuerà fino ad aprile 2011, tuttavia, e il dispositivo finale consentirà ai medici di lavorare sui tumori cerebrali profondi con più strumenti chirurgici ed entrambe le mani.
NRC prevede di inviare prototipi a centri di neurochirurgia in tutto il Canada e quindi trasferire la tecnologia a un partner commerciale entro due anni. Una versione commerciale potrebbe essere venduta da $ 10.000 a $ 500.000, a seconda delle sue funzioni. Il pacchetto includerà un pianificatore basato su PC per la selezione ottimale del corridoio chirurgico, nonché un formatore per attività chirurgiche e procedure chirurgiche tipiche, afferma Robert DiRaddo di NRC, che ha guidato lo sviluppo. I due saranno integrati in un sistema di prova per un uso specifico del paziente.
L'obiettivo fin dall'inizio è stato quello di commercializzare il simulatore neurochirurgico, afferma D'Arcy. L'obiettivo è mettere il simulatore in cliniche, ospedali e centri di insegnamento in tutto il mondo, ma c'è ancora molto lavoro da fare.