Realidade Aumentada de imagem 3D oferece orientação para procedimentos intervencionistas

O método pode ajudar a melhorar a facilidade e a precisão do posicionamento do cateter no coração durante o procedimento.

22 Jul, 2019

Pesquisadores de Nova York desenvolveram uma nova técnica de orientação por imagem que usa realidade aumentada (AR) para facilitar procedimentos intervencionistas. Eles detalham como seu método pode ajudar a melhorar a facilidade e a precisão do posicionamento do cateter no coração em um artigo publicado recentemente pela PLOS One  deste mês. A orientação tradicional da imagem para procedimentos intervencionais envolve olhar para frente e para trás entre o paciente e um monitor 2D exibindo imagens de raio-x contínuas obtidas por fluoroscopia. 

Esse processo oferece uma visualização de baixo contraste do local da cirurgia e pouca percepção de profundidade, o que torna um desafio para os médicos posicionarem os cateteres com precisão, observou o primeiro autor Jun Liu, PhD, e colegas da Weill Cornell Medicine em Nova York. Tecnologias avançadas de visualização, como AR e realidade virtual (RV), no entanto, abriram o caminho para métodos mais confortáveis ​​e eficazes para a realização de procedimentos intervencionistas.

"O desenvolvimento das tecnologias AR e VR permite uma solução mais intuitiva para a visualização 3D e fornece uma interface homem-máquina transformadora", escreveram eles. "AR permite que o usuário use os dois olhos para visualizar diretamente os modelos 3D, em vez de olhar para uma tela 2D, enquanto gira constantemente os modelos." No presente estudo, Liu e colegas propuseram uma nova abordagem para procedimentos intervencionistas guiados por imagem que exibe em tempo real um holograma do cateter ao lado de um modelo 3D virtual do coração e da coluna do paciente. 

Eles geraram o modelo anatômico em 3D, segmentando e reconstruindo tomografia computadorizada do coração e da coluna do paciente. Eles também capturaram o posicionamento em tempo real e orientação do cateter através do processamento de imagens fluoroscópicas ao vivo do cateter, situado perto do coração e da coluna vertebral, a partir de dois ângulos diferentes. Em seguida, eles usaram uma série de equações matemáticas para registrar o modelo 3D virtual com as imagens fluoroscópicas 2D em um único sistema de coordenadas e importaram os dados de imagem combinados para um dispositivo AR (HoloLens, Microsoft).

O algoritmo de registro proprietário do grupo permitiu um registro de imagem preciso entre todos os 35 pares de imagens fluoroscópicas e tomografias computadorizadas que eles examinaram, com um erro de 0,42 mm. Esse erro médio foi menor que a metade do erro de 0,88 mm relatado para outros métodos de registro de imagem comumente usados.

Finalmente, os pesquisadores testaram a viabilidade de usar seu sistema de orientação por imagem AR para colocação de cateter em um modelo impresso em 3D do coração e da coluna, que eles criaram com base nas mesmas tomografias computadorizadas usadas nos modelos AR. Ao realizar o procedimento, eles seguiram uma trajetória predeterminada para a inserção do cateter que eles haviam plotado no modelo 3D virtual antecipadamente.

No geral, os médicos conseguiram posicionar o cateter com alta precisão em todos os cinco locais de punção distintos usando o fone de ouvido AR. Em média, a colocação do cateter foi de 0,29 mm de distância do ponto de entrada designado - um erro na colocação que caiu bem dentro do padrão de 5 mm para inserção segura. Além de facilitar o planejamento e a simulação de procedimentos de intervenção, o novo método de orientação AR e modelos impressos em 3D podem servir como ferramentas de aprendizado e treinamento para residentes e bolsistas, observaram os autores. 

"Em comparação com a tecnologia intervencionista padrão, o sistema AR permite a visualização 3D e uma interface mais amigável para os intervencionistas entenderem melhor a anatomia do coração", escreveram eles. "Portanto, pode auxiliar o desenvolvimento de novos procedimentos terapêuticos e diminuir a curva de aprendizado dos procedimentos existentes".

Legenda foto: Processo de criação de um modelo anatômico 3D de coração e coluna, de uma tomografia computadorizada (A) para uma reconstrução 3D virtual (B, C, D) para um modelo impresso em 3D (E, F).

Fonte: https://www.auntminnie.com/index.aspx?sec=sup&sub=adv&pag=dis&ItemID=125982 / Imagem cortesia de Liu et al. Licenciado sob CC BY 4.0

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