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Dextroscopio

El dextroscopio es un sistema de equipo médico que crea un entorno de realidad virtual (RV) en el que los cirujanos pueden planificar procedimientos neuroquirúrgicos y otros procedimientos quirúrgicos. [1]

El dextroscopio está diseñado para mostrar las relaciones anatómicas y la patología en 3D del paciente con gran detalle. Aunque su propósito principal es la planificación de la cirugía, el dextroscopio también ha demostrado ser útil en la investigación en cardiología , [2] [3] radiología y educación médica. [4]

Historia

El Dextroscopio comenzó como un proyecto de investigación a mediados de los años 90 en el instituto de investigación Kent Ridge Digital Labs (parte de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación de Singapur (A*STAR)). Inicialmente se denominó Virtual Workbench [5] y se comercializó en 2000 por la empresa Volume Interactions Pte Ltd con el nombre de Dextroscopio. El Dextroscopio fue seleccionado en 2021 por A*STAR como una de las 30 innovaciones e inventos que ampliaron los límites científicos, tuvieron un impacto económico o mejoraron vidas a lo largo de sus 30 años de historia (A*STAR@30: 30 innovaciones e inventos a lo largo de tres décadas).

El Dextroscopio fue diseñado para ser una variación práctica de la Realidad Virtual que introdujo una alternativa a la tendencia predominante de inmersión total de la década de 1990. En lugar de sumergir a todo el usuario en una realidad virtual, simplemente sumergió al neurocirujano en los datos del paciente.

Descripción

El Dextroscopio permite a su usuario interactuar intuitivamente con un Paciente Virtual . Este Paciente Virtual está compuesto de imágenes multimodales tridimensionales generadas por computadora obtenidas a partir de cualquier dato tomográfico DICOM , incluyendo CT, MRI , MRA , MRV , MRI funcional y CTA, PET , SPECT y Tractografía . El Dextroscopio puede trabajar con cualquier combinación multimodal, admitiendo también mallas poligonales. [6]

El cirujano se sienta en la consola de interacción 3D del Dextroscopio y manipula al Paciente Virtual usando ambas manos, de manera similar a la vida real. Mediante visualizaciones estereoscópicas mostradas a través de un espejo, el cirujano ve al Paciente Virtual flotando detrás del espejo, pero al alcance de sus manos. El cirujano utiliza movimientos flexibles de la mano en 3D para rotar y manipular el objeto de interés. El Dextroscopio permite la segmentación virtual de órganos y estructuras, lo que permite realizar mediciones 3D precisas, etc.

El dextroscopio.

En una mano, el cirujano sostiene un mango con un interruptor que, al presionarlo, permite mover libremente la imagen 3D como si fuera un objeto en el espacio real. En la otra mano, sostiene un lápiz óptico con forma de lápiz que el cirujano utiliza para seleccionar herramientas de un panel de control virtual y realizar manipulaciones detalladas en la imagen 3D.

El cirujano no ve directamente el estilete, el mango ni sus manos, ya que están ocultos detrás de la superficie del espejo. En su lugar, ve un mango y un estilete virtuales calibrados para aparecer exactamente en la misma posición que el mango y el estilete reales. El mango virtual puede servir como herramienta de perforación, herramienta de medición, cortador, etc. [5]

El dextroscopio permite a los cirujanos interactuar con el paciente virtual y manipularlo, por ejemplo, para simular puntos de vista interoperatorios o la extracción de hueso y tejido blando. El cirujano puede acceder al interior de la imagen y manipularla.

Herramientas virtuales

El dextroscopio proporciona herramientas virtuales para manipular la imagen 3D. El cirujano puede utilizarlas dentro de la persona virtual para extraer estructuras quirúrgicamente relevantes como la corteza o un tumor , [7] extraer vasos sanguíneos , [8] o ajustar el color y la transparencia de las estructuras mostradas para ver en profundidad el interior del paciente. El cirujano puede simular la extracción de hueso utilizando una herramienta de perforación de cráneo simulada.

Las estructuras típicas que se pueden segmentar son tumores, vasos sanguíneos, aneurismas , partes de la base del cráneo y órganos . La segmentación se realiza de forma automática (cuando las estructuras están claramente delimitadas por su intensidad de imagen destacada, como la corteza) o mediante la interacción del usuario (utilizando, por ejemplo, una herramienta de delineado para definir la extensión de la estructura manualmente).

Una herramienta de selección virtual permite al usuario seleccionar un objeto segmentado y separarlo de su entorno para inspeccionarlo más de cerca. Una herramienta de medición proporciona una medición precisa de estructuras 3D rectas y curvas, como el cuero cabelludo , y mide ángulos, como los que existen entre vasos sanguíneos o estructuras óseas (por ejemplo, al planificar la inserción de un tornillo en la columna vertebral).

Planificación de neurocirugía: estudios de casos y evaluaciones

Se ha informado sobre el uso del dextroscopio en varios escenarios clínicos neuroquirúrgicos; [1] [9] [10]

Captura de pantalla del dextroscopio. Esta imagen muestra un momento durante la planificación de un procedimiento neuroquirúrgico típico que involucra las modalidades de datos de resonancia magnética , DTI y TMS .

- malformaciones arteriovenosas cerebrales [11] [12]

- aneurismas [13] [14] [15]

- descompresión de los nervios craneales (en casos de neuralgia del trigémino y espasmo hemifacial) [16] [17] [18]

- meningiomas (convexidad, falciformes o parasagital) [19] [20] [21]

- ependimomas o subependimomas [13] [22]

- separación de gemelos craneópagos [23] [24]

- abordajes transnasales [25] [26] [27]

- enfoques de ojo de cerradura [28] [29] [30]

- epilepsia [31]

- y una gran variedad de tumores cerebrales profundos y de la base del cráneo [32] [33] ( adenomas hipofisarios , craneofaringiomas , quistes aracnoideos , quistes coloides , cavernomas [34] , [35] hemangioblastomas , cordomas , epidermoides , gliomas , [36] schwannomas yugulares , estenosis acueductal, estenosis del foramen de Monro, esclerosis hipocampal ). [13] [37] [38]

Se han evaluado patologías del cerebro y la columna vertebral, como fracturas cervicales de la columna, siringomielia y neurinomas de la raíz del nervio sacro . [39]

Para otros usos del dextroscopio en neurocirugía, consulte [40] [41] [42] [43] [44 ] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] . [52]

Otras especialidades quirúrgicas

El dextroscopio se ha aplicado también fuera de la neurocirugía para beneficiar a cualquier paciente que presente un desafío quirúrgico: una complejidad anatómica o estructural que requiere planificación del abordaje quirúrgico (o intervencionista), por ejemplo, otorrinolaringología [53] , cirugía ortopédica, traumatológica y craneofacial [54] [55] [56] [57] [58] [59], cirugía cardíaca [60] y resección hepática [61] [62] .

Dextroscopio y diagnóstico por imagen

El dextroscopio no es sólo para cirujanos, los radiólogos también lo utilizan. El rápido crecimiento de los datos de diagnóstico por imágenes multimodales disponibles de forma rutinaria ha aumentado enormemente su carga de trabajo. Con el dextroscopio, los radiólogos pueden reconstruir modelos multimodales a partir de grandes volúmenes de cortes 2D, lo que facilita una mejor comprensión de las estructuras anatómicas 3D y ayuda con el diagnóstico.

Además, el entorno de realidad virtual del Dextroscopio ayuda a salvar la brecha entre la radiología y la cirugía, al permitir que el radiólogo demuestre fácilmente a los cirujanos estructuras 3D importantes de una manera que los cirujanos conocen.
Esta capacidad de demostración también lo hace útil como base para que los educadores médicos transmitan información 3D a los estudiantes. [63] Para llegar a un grupo más grande de personas en un aula o auditorio, se fabricó una versión llamada Dextrobeam . [64]

El Dextroscopio fue instalado, (entre otras instituciones médicas y de investigación) en:

Dextroscopio en quirófano: DEX-Ray

El Dextroscope era un sistema de planificación preoperatoria que creaba modelos virtuales tridimensionales específicos para cada paciente. Para llevar los datos del paciente al quirófano, en particular a la neurocirugía, se desarrolló entre 2006 y 2008 el sistema de navegación neuroquirúrgica de realidad aumentada DEX-Ray [65] . DEX-Ray superponía información virtual tridimensional del paciente sobre una secuencia de vídeo obtenida de una sonda de vídeo portátil patentada diseñada por la empresa. Esto permitía la guía de imágenes mostrando datos de planificación registrados conjuntamente sobre las imágenes reales del paciente visto por la cámara de vídeo, de modo que el médico tuviera una visualización "transparente" de la cabeza del paciente y ayudara a planificar la craneotomía y a guiar durante la intervención. DEX-Ray se probó clínicamente en el Instituto Nacional de Neurociencia de Singapur (Singapur) y en el Hospital Clínico de Barcelona (España). No se lanzó como producto comercial.

Comercialización

El Dextroscopio y el Dextrobeam eran productos de Volume Interactions Pte Ltd (miembro del Grupo Bracco), una empresa derivada del instituto de investigación Kent Ridge Digital Labs en Singapur. Recibieron la autorización de la FDA de EE. UU. 510(K) - clase II (2002), la marca CE - clase I (2002), el registro de la SFDA de China - clase II (2004) y el registro de Taiwán - tipo P (Radiología) (2007). Para obtener una descripción general completa del Dextroscopio, consulte el capítulo del libro de Springer International Publishing . [66]

Referencias

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