Chirurgiens cardiaques en tant que joueurs vidéo

Les chirurgiens cardiaques ont emprunté une technologie d'imagerie stéréoscopique 3D à l'industrie du jeu vidéo pour les aider à guider leurs outils lors de chirurgies complexes à cœur battant. Lors des tests du nouveau dispositif d'imagerie, un chirurgien a pu naviguer plus précisément dans les cœurs de porcs, puis réparer plus rapidement les parois déchirées des cœurs. Finalement, le système stéréoscopique peut rendre la chirurgie à cœur battant plus efficace et moins dangereuse, étendant peut-être son utilisation à des réparations cardiaques relativement compliquées.

Vue 3D : Des chercheurs de l'Hôpital pour enfants de Boston introduisent la technologie des jeux vidéo dans la salle d'opération. Le chirurgien cardiaque Nikolay Vasilyev teste ses lunettes stéréo tout en effectuant des simulations chirurgicales. Les lunettes, couplées à un moniteur affichant des données échographiques en temps réel, offrent une vue stéréoscopique en 3D. Vasilyev a testé la technologie de la chirurgie à cœur battant sur le cœur des porcs et a découvert qu'elle lui permettait de colmater un trou plus efficacement qu'avec l'imagerie 3D traditionnelle.

Pour certaines interventions cardiaques complexes telles que les réparations de valves, un chirurgien doit arrêter le cœur et le couper en grand. Ces chirurgies nécessitent un appareil de pontage cœur-poumon et comportent des risques importants pour le patient. Ces dernières années, certains chirurgiens ont opté pour la chirurgie à cœur battant, une approche moins invasive qui peut souvent éviter la nécessité d'un pontage cœur-poumon. Mais travailler sur des structures internes complexes et délicates qui bougent à chaque battement cardiaque présente des défis majeurs, en particulier parce que sans ouvrir le cœur et détourner le sang, il est difficile pour les chirurgiens de voir ce qu'ils font.

Depuis plusieurs années, une équipe de Hôpital pour enfants de Boston a développé un système d'imagerie 3D en temps réel destiné à être utilisé dans la chirurgie à cœur battant. Un appareil à ultrasons rassemble un flux de données 3D et le transmet à un affichage bidimensionnel, indiquant la profondeur avec des nuances de gris. En gardant un œil sur l'écran, un chirurgien peut voir à l'intérieur du cœur pendant l'opération.

Mais alors que les premiers résultats de la technologie, qui a récemment fait son entrée dans la salle d'opération, ont été prometteurs, les chirurgiens ont découvert que l'affichage bidimensionnel interférait avec leur perception de la profondeur. Si vous naviguez dans une structure tridimensionnelle compliquée comme le cœur, où vous faites des virages à droite et à gauche et montez et descendez et partout, l'utilisation d'une image en deux dimensions rend la tâche très difficile, dit Pedro del Nido , chef du service de chirurgie cardiaque à l'Hôpital pour enfants et chef de l'équipe de recherche.

Pour trouver une solution, l'équipe s'est tournée vers une industrie bien rodée à la création d'une expérience 3D en constante amélioration : les jeux vidéo. Les progrès récents de la technologie de traitement d'images ont permis aux concepteurs de jeux de simuler des environnements 3D, avec perception de la profondeur, à l'aide d'écrans de vision stéréoscopique. Pour traiter les maladies cardiaques structurelles, vous avez besoin d'une carte tridimensionnelle avec perception de la profondeur, dit Marc Gillinov , responsable de l'expérience chez Institut cardiaque et vasculaire de la Cleveland Clinic . Et c'est ce que vous offrent les lunettes stéréoscopiques.

Un affichage de vision stéréoscopique fonctionne en générant une image 3D distincte légèrement inclinée pour chaque œil. Le moniteur bascule rapidement entre les deux versions environ 70 fois par seconde. Pendant ce temps, le spectateur porte des lunettes spécialisées qui bloquent alternativement les yeux gauche et droit au même rythme. Le scintillement est suffisamment rapide pour que les yeux, qui ne peuvent traiter que 25 à 30 images par seconde, ne le remarquent pas.

Écran divisé: Un appareil à ultrasons envoie un flux constant de données tridimensionnelles du cœur du patient à un ordinateur, qui le divise en une paire d'images légèrement inclinées, une pour chaque œil. Des lunettes spécialisées scintillent d'avant en arrière entre les yeux gauche et droit tandis que les deux images scintillent d'avant en arrière sur un écran d'ordinateur. Le résultat s'apparente à une vidéo holographique du fonctionnement interne du cœur.

Votre cerveau sait comment intégrer ces informations et vous donner automatiquement une perception de la profondeur, explique del Nido. Vous n'avez pas besoin d'avoir un ordinateur qui vous indique que vous êtes à deux centimètres et demi de la cible - votre cerveau le comprend intuitivement, et il le fait à la volée. Le résultat est une expérience 3D réaliste, semblable à un hologramme.

À l'aide de cette technologie, l'équipe de l'hôpital pour enfants a construit un écran sur mesure capable de traiter les données d'une sonde à ultrasons. puis chirurgien cardiaque Nikolaï Vassiliev a enfilé une paire de lunettes stéréoscopiques et a essayé l'affichage tout en opérant sur les cœurs battants des porcs.

Tout d'abord, Vasilyev a créé une déchirure dans le mur divisant les oreillettes gauche et droite, simulant une condition appelée communication interauriculaire. Puis il a réparé le trou avec un petit patch, le fixant en place avec plusieurs petites ancres. Parce que toute la chirurgie a été réalisée avec des outils spécialisés qui pouvaient être insérés à travers une très petite ouverture dans la surface du cœur, elle était suffisamment non invasive pour permettre au cœur de continuer à battre tout le temps. Au total, Vasilyev a opéré six porcs : trois avec l'affichage stéréoscopique et trois avec l'affichage 3D normal.

Dans les six chirurgies, Vasilyev a apposé avec succès le patch, sans différence entre les deux groupes en termes de précision avec laquelle il a placé les ancres, peut-être parce qu'il a une vaste expérience de cette procédure particulière. Mais le nouvel appareil lui a permis de diriger plus précisément ses instruments vers leur destination, réduisant ainsi le risque de dommages aux structures environnantes, et de faire le travail 44% plus rapidement. Les résultats de l'étude ont été annoncés hier dans le Journal de chirurgie thoracique et cardiovasculaire .

Le système stéréoscopique peut aider à étendre les utilisations de la chirurgie à cœur battant, en élargissant son utilisation chez les enfants atteints de malformations cardiaques congénitales et dans les réparations cardiaques compliquées comme les trous étendus et les valves défectueuses. En effet, del Nido considère l'imagerie stéréoscopique en temps réel, combinée à des instruments chirurgicaux de pointe, comme une plate-forme qui pourrait finalement révolutionner la chirurgie cardiaque de la même manière que les procédures laproscopiques ont révolutionné la chirurgie abdominale. Ce que nous développons ici est vraiment une nouvelle plate-forme pour effectuer des réparations cardiaques d'une manière très différente, explique del Nido. Nous avons fait le premier pas : nous avons fait la preuve de concept. Maintenant, nous voulons commencer à voir jusqu'où nous pouvons aller.

Sera-t-il prêt pour le prime time demain ? Non, ce n'est pas le cas, dit Gillinov. Mais cela pourrait-il ouvrir tout un tas de nouvelles façons de réparer les choses dans le cœur ? Oui.

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