Регистрация пациента - Patient registration

Не путать с Регистрация пациента.

Регистрация пациента используется для корреляции исходной позиции виртуальный 3D набор данных собраны компьютером медицинская визуализация с исходным положением пациента. Эта процедура имеет решающее значение в компьютерная хирургия, чтобы обеспечить воспроизводимость предоперационной регистрации и клинической ситуации во время операции. Использование термина «регистрация пациента» вне этого контекста может привести к путанице с процедурой регистрации пациента в картотеке медицинского учреждения. .

В компьютерная хирургия, первым шагом является сбор 3D-набора данных, который с большой точностью воспроизводит геометрию нормальных и патологических тканей в области, на которой необходимо выполнить операцию. В основном это достигается с помощью CT или же МРТ сканирование этого региона. Роль регистрации пациентов состоит в том, чтобы получить близкую к идеальной эталонную воспроизводимость набора данных - для того, чтобы соотнести положение (смещение) собранного набора данных с положением пациента во время хирургического вмешательства. Регистрация пациента (1) устраняет необходимость сохранять одно и то же строгое положение пациента как во время предоперационного сканирования, так и во время операции, и (2) предоставляет хирургическому роботу необходимую справочную информацию для точного воздействия на пациента, даже если он (был) переехал во время вмешательства.

Заявление

Регистрация пациентов использовалась в основном в хирургии головы - челюстно-лицевой хирургии, нейрохирургии, отоларингологии. С появлением маркерной и безмаркерной регистрации концепция получила распространение в абдоминальной хирургии.

Использование подголовников

Первые попытки трехмерного картирования тканей человека были предприняты В. Хорсли и Р. Кларк в 1906 г.[1] Они построили прямоугольную стереотаксический подголовник, который нужно было прикрепить к голове. Он был основан на декартовых принципах и позволил им точно и воспроизводимо направлять игольчатые электроды для нейрофизиологических экспериментов. Они экспериментировали с животными и смогли внести свой вклад в картирование мозжечка. Улучшенные версии Аппарат Хорсли – Кларка до сих пор используются в экспериментальной нейрохирургии.

Первое стереотаксическое устройство для людей было также разработано в нейрохирургии Э. Шпигелем и Х. Вайцисом в 1947 году.[2] Его использовали для хирургического лечения болезнь Паркинсона и со временем ее применимость была расширена для хирургического лечения опухолей, сосудистых мальформаций, функциональной нейрохирургии и т. д. Система была основана как на головных рамах, так и на рентгеновских изображениях, полученных во всех трех плоскостях пространства.

Дальнейшее развитие стереотаксической хирургии было сделано Брауном, Робертсом и Уэллсом в 1980 году.[3] Они разработали кольцо ореола, которое наносили на череп во время CT сканирование и нейрохирургические вмешательства. Этот метод обеспечил улучшенное хирургическое руководство и фактически стал первой разработкой хирургии с компьютерным управлением.

Регистрация пациентов в области головы разрабатывалась на протяжении почти двух десятилетий по тому же принципу сочетания компьютерной томографии с механическими эталонными устройствами, такими как рамы головы или гало-кольца. Но клинический опыт показал, что головной убор очень неудобно носить и даже невозможно надеть на маленьких детей из-за того, что они не сотрудничают; кроме того, подголовники могут создавать артефакты в предоперационном сборе данных или во время операции.

Контрольные маркеры

Кожа

В 1986 году Робертс унд Стробен разработал другой подход.[4] Они использовали в качестве ориентиров несколько маркеров на коже пациента как дооперационной КТ-регистрации, так и во время операции. Это было новым течением времени в регистрации пациентов. Тем не менее, этот метод требует много времени, а точная воспроизводимость положения маркеров сомнительна.

Кость

Костные структуры могут обеспечить гораздо лучшую стабильность и воспроизводимость ориентиров для регистрации пациентов. Основываясь на этой концепции, был использован следующий метод: имплантация временных маркеров в костные структуры, расположенные поверхностно по отношению к коже, под местной анестезией.[5] Это также было объединено с маркерами поверхности и регистрацией компьютерной томографии.[6] Недостатком этого метода является минимальная хирургическая процедура установки костных имплантатов с некоторым риском инфицирования пациента.

Хирургическое планирование с использованием навигация по костному сегменту для остеотомия костей челюсти на основе моделей, закрепленных в артикулятор (регистрация на основе инфракрасных устройств)

Маркеры для зубных шин

Стоматологические шины традиционно использовались для передачи и воспроизведения трехмерных эталонных ориентиров для позиционирования гипсовых моделей в артикуляторы - в зубное протезирование, ортодонтия и ортогнатическая хирургия. Путем наложения нескольких инфракрасных маркеров на шины и использования инфракрасной камеры была получена лучшая регистрация.[7]

Безмаркерная регистрация пациентов

Анатомические ориентиры

Первые попытки, основанные на идентификации анатомических ориентиров, были предприняты Каверсаччо и Цуллигером.[8] Метод был основан на идентификации определенных антропометрических точек и других анатомических ориентиров на черепе в корреляции с регистрацией компьютерной томографии. Но ориентиры нельзя точно указать и воспроизвести во время регистрации набора данных пациента и операции, поэтому метод недостаточно точен.

Регистрация поверхности

Схематическое изображение системы SSN
Фактическое использование системы SSN в операционной

С 1998 года Мармулла и его сотрудники разработали новые процедуры, используя другой подход к проблеме.[9][10] Как во время сбора данных КТ, так и во время хирургического вмешательства регистрация пациентов производилась путем регистрации целых областей и поверхностей, а не характерных маркеров поверхности. Это было достигнуто с помощью лазерных сканеров и небольшого направляющего передатчика. Точность регистрации пациентов с помощью этого метода была значительно улучшена.

На основе этой концепции одна и та же команда построила несколько систем регистрации и навигации. В Навигатор по хирургическим сегментам (SSN и SSN ++) такая система, разработанная впервые для челюстно-лицевая хирургия. Эта система сопоставляет три различных набора координат: набор данных КТ, набор данных поверхностного лазерного сканирования и набор данных, созданный небольшим направляющим передатчиком, размещенным на голове пациента. Лабораторное отделение компьютерной хирургии (LUCAS) используется для планирования хирургических вмешательств в лаборатории. Этот технологический и хирургический прогресс позволил отказаться от механических систем наведения и повысил точность определений и, следовательно, хирургического действия.

Исследовательская группа в Университет Райерсона разработал метод использования оптической топографической визуализации (OTI) для создания 3D-модели поверхности открытых хирургических участков и выполнения регистрации поверхности для CT и МРТ наборы данных для нейрохирургический навигация.[11][12] Технология OTI лицензируется 7D хирургический для своей навигационной платформы.[12]

Рекомендации

  1. ^ Кларк RH, Хорсли V (1906). «О методе исследования глубоких ганглиев и трактов центральной нервной системы (мозжечка)». Британский медицинский журнал. 2: 1799–1800.
  2. ^ Spiegel EA, Wycis HT, Marks M, Lee AJ (октябрь 1947 г.). «Стереотаксический аппарат для операций на мозге человека». Наука. 106 (2754): 349–50. Bibcode:1947Научный ... 106..349С. Дои:10.1126 / science.106.2754.349. PMID  17777432.
  3. ^ Хейлбрун М.П., ​​Робертс Т.С., Апуццо М.Л., Уэллс Т.Х., Сабшин Дж.К. (август 1983 г.). «Предварительный опыт работы с компьютерной томографической стереотаксической системой наведения Брауна-Робертса-Уэллса (BRW)». Журнал нейрохирургии. 59 (2): 217–22. Дои:10.3171 / jns.1983.59.2.0217. PMID  6345727.
  4. ^ Робертс Д.У., Стробен Дж. В., Хэтч Дж. Ф., Мюррей В., Кеттенбергер Н. (октябрь 1986 г.). «Безрамочная стереотаксическая интеграция компьютерной томографии и операционного микроскопа». Журнал нейрохирургии. 65 (4): 545–9. Дои:10.3171 / jns.1986.65.4.0545. PMID  3531430.
  5. ^ Альп М.С., Дуйовны М., Мисра М., Чарбель Ф.Т., Осман Д.И. (январь 1998 г.). «Методы регистрации головы для хирургии под визуальным контролем». Неврологические исследования. 20 (1): 31–7. Дои:10.1080/01616412.1998.11740481. PMID  9471100.
  6. ^ Маурер младший CR, Aboutanos GB, Dawant BM, Margolin RA, Maciunas RJ, Fitzpatrick JM (май 1995 г.). «Регистрация КТ и МРТ изображений головного мозга с использованием комбинации точек и поверхностей». Медицинская визуализация. 2434. Международное общество оптики и фотоники. С. 109–123.
  7. ^ Hassfeld S, Mühling J, Zöller J (февраль 1995 г.). «Интраоперационная навигация в челюстно-лицевой хирургии». Международный журнал оральной и челюстно-лицевой хирургии. 24 (1 Пет 2): 111–9. Дои:10.1016 / s0901-5027 (05) 80871-9. PMID  7782645.
  8. ^ Каверсаччо М., Зуллигер Д., Бэхлер Р., Нолте Л.П., Хойслер Р. (ноябрь 2000 г.). «Практические аспекты оптимальной регистрации (совмещения) на боковом основании черепа с помощью оптической безрамной компьютерной системы указателя». Американский журнал отологии. 21 (6): 863–70. PMID  11078077.
  9. ^ Мармулла Р., Нидерделманн Х (декабрь 1998 г.). «Компьютерная навигация по костному сегменту». Журнал черепно-челюстно-лицевой хирургии. 26 (6): 347–59. Дои:10.1016 / с1010-5182 (98) 80067-х. PMID  10036650.
  10. ^ Мармулла Р., Люс Т., Мюлинг Дж., Хассфельд С. (июль 2004 г.). «Безмаркерная лазерная регистрация в челюстно-лицевой хирургии под визуальным контролем». Журнал челюстно-лицевой хирургии. 62 (7): 845–51. Дои:10.1016 / j.joms.2004.01.014. PMID  15218564.
  11. ^ Якубович Р., Гуха Д., Гупта С., Лу М., Дживрадж Дж., Стэндиш Б.А. и др. (Октябрь 2018 г.). «Высокоскоростная интраоперационная трехмерная оптическая топографическая визуализация высокой плотности с эффективной регистрацией на МРТ и КТ для краниоспинальной хирургической навигации». Научные отчеты. 8 (1): 14894. Bibcode:2018НатСР ... 814894J. Дои:10.1038 / s41598-018-32424-z. ЧВК  6173775. PMID  30291261.
  12. ^ а б Гуха Д., Якубович Р., Алотайби Н.М., Деорадж Р., Гупта С., Фелингс М.Г. и др. (Август 2019 г.). «Оптическая топографическая визуализация для интраоперационной трехмерной навигации позвоночника в шейном отделе позвоночника: предварительная доклиническая и клиническая осуществимость». Клиническая хирургия позвоночника. 32 (7): 303–308. Дои:10.1097 / BSD.0000000000000795. PMID  30839418.